海绵城市建设下污水处理行业发展新契机
随着我国农村城市化的加快推进，传统的城市建设模式已经对水环境造成巨大的负面影响及危害，城市发展与自然生态进程的均衡态势被打破，由此引发了洪涝积水、河流水系生态恶化、水污染加剧等一系列问题。这些水问题并不是某一部门管理下发生的问题，而是一个系统、综合性的问题，因此，亟需一个更为综合全面的解决方案。“海绵城市”理论的提出正是立足于我国的基本水情。
序言
继2014年11月住建部发布《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建》后，2015年4月财政部、住建部和水利部又联合发布16个海绵城市建设试点名单。10月中旬，国务院办公厅印发的《关于推进海绵城市建设的指导意见》明确提出，到2020年，城市建成区20%以上的面积达到目标要求，到2030年，城市建成区80%以上的面积达到目标要求。按照海绵城市建设的核心，要将70%的降雨就地消纳和利用。政府计划3年内投资865亿元，用于试点城市专项资金扶持。自此，海绵城市在中国掀起了一股建设浪潮。目前，全国已有130多个城市制定了“海绵城市”建设方案。
海绵城市建设内涵
海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护，让水在城市中的迁移活动更加“自然”。
海绵城市有别于传统的工程依赖性治水思路和“灰色”基础设施，它作为一种生态途径，其构建核心在于建立跨尺度的水生态基础设施，如植草沟、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”措施，以综合解决中国城乡突出的水问题。因此，海绵城市建设又被称为低影响开发(LID)。
海绵城市的本质是改变传统城市建设理念，实现与资源环境的协调发展。传统的城市建设模式是以“战胜自然、超越自然、改造自然”为特征，采取的是“快速排除”和“末端集中”控制为主的城市水灾防控规划理念，粗放式的开发利用自然环境，结果造成严重的城市病和生态危机;而海绵城市遵循的是顺应自然、与自然和谐共处的低影响发展模式，是以“慢排缓释”和“源头分散式”控制为主要规划设计理念。海绵城市改变了传统的排水防涝思路，统筹考虑内涝防治、径流污染控制、雨水资源化利用和水生态修复等多个目标。
海绵城市的目标在于让城市“弹性适应”环境变化与自然灾害。“弹性适应”强调的是在海绵城市建设过程中优先利用绿色、生态化的“弹性”或“柔性”设施，并注重与传统的“刚性”设施的有效衔接。通过“刚柔并济”，建立和完善城市的“海绵体”，强化对城市径流雨水的排放控制与管理，从而实现缓解城市内涝、削减径流污染负荷、提高雨水资源化水平、降低暴雨内涝控制成本、改善城市景观等多重目标，最终为城市构建起可持续、健康的水循环系统。
海绵城市建设需要跨尺度的生态规划和体系。目前国内对“海绵城市”的理解通常聚焦在雨水利用和管理问题上，同时提倡LID技术的应用，关注雨水处理和场地措施。诚然，这的确是海绵城市建设的重点之一，但并不全面。城市水问题的解决前提是保护区域水循环过程，因此，海绵城市的构建需要不同尺度的承接、配合。大到宏观层面上的水生态安全格局分析，小到微观层面上的公园、小区等区域或单元的“海绵体”建设。
海绵城市建设需以景观为载体。海绵城市强调通过合理规划城市水安全格局，落实水生态基础设施建设，综合、系统、可持续地解决水问题。海绵城市不仅维护了城市雨涝调蓄、水源保护和涵养、地下水回补、雨污净化、栖息地修复、土壤净化等重要的水生态过程，而且在空间上是可以被科学辨识并落地操作的。所以，海绵城市不是虚的概念，它对应着实实在在的景观格局，建立相应的水生态基础设施也是最高效和集约的途径。
国内外低影响开发研究现状
国际上关于“海绵城市”也有很多类似说法，虽然名称不尽相同，但建设理念都是基于低影响开发模式。如英国的SuDS(SustainableDrainageSystems，可持续排水系统)，澳大利亚的WSUD(WaterSensitive-Urban-Design水敏感设计)，美国最早提出LID(Low-Impact-Development)，其实就是低影响开发。德国、美国和日本是较早开展雨水资源利用和管理的国家，经过几十年的发展，已取得了较为丰富的实践经验。
1)德国水资源保护与雨水综合运用
德国是最早对城市雨水采用政府管制制度的国家，目前已经形成针对低影响开发的雨水管理较为系统的法律法规、技术指引和经济激励政策。德国的雨洪利用技术已经进入标准化，目前城市雨水利用方式主要有以下三种：
屋面雨水集蓄系统。收集的雨水经简单处理后，达到杂用水水质标准，主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水，如街区公寓的厕所冲洗和庭院浇洒。如法兰克福一个苹果轧汁厂，把屋顶收集下来的雨水作为工业冷却循环用水，成为工业项目雨水利用的典范;
雨水截污与渗透系统。道路雨洪通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水。德国城市街道雨洪管道口均设有截污挂篮，以拦截雨洪径流携带的污染物。城市地面使用可渗透地砖，以减小径流。行道树周围以疏松的树皮、木屑、碎石、镂空金属盖板覆盖。
生态小区雨水利用系统。小区沿着排水道修建可渗透浅沟，表面植有草皮，供雨水径流时下渗。超过渗透能力的雨水则进入雨洪池或人工湿地，作为水景或继续下渗。
2)美国非工程的生态技术开发与综合应用
美国的城市雨水管理总体上经历了排放、水量控制、水质控制、生态保护等阶段，雨水管理理念和技术重点逐渐向低影响开发(LID)源头控制转变，逐步构建污染防治与总量削减相结合的多目标控制和管理体系。
在城市雨水利用处理技术应用上，强调非工程的生态技术开发与综合运用。在城市雨水资源管理和雨水径流污染控制第二代“最佳管理方案(BestManagementPractice,BMP)”中强调与植物、绿地、水体等自然条件和景观结合的生态设计，如植被缓冲带、植物浅沟、湿地等，大量应用由屋顶蓄水或入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统，以获得环境、生态、景观等多重效益。如20世纪90年代提出的“低冲击开发”雨水管理技术，通过分散的、均匀分布的、小规模的雨水源头控制机制，用渗透、过滤、存储、蒸发，以及在接近源头的地方截取径流等设计技术，来实现对暴雨所产生的径流和污染的控制，缓解或修复开发造成的难以避免的水文扰动，减少开发行为活动对场地水文状况的冲击。
3)日本雨水调蓄设施的多功能应用
日本是个水资源较缺乏的国家，政府十分重视对雨水的收集和利用，早在1980年日本建设省就开始推行雨水贮留渗透计划，近年来随着雨水渗透设施的推广和应用，带动了相关领域内的雨水资源化利用的法律、技术和管理体系逐渐完善。
日本雨水利用的具体技术措施包括：降低操场、绿地、公园、花坛、楼间空地的地面高程;在停车场、广场铺设透水路面或碎石路面，并建设渗水井，加速雨水渗流;在运动场下修建大型地下水库，并利用高层建筑的地下室作为水库调蓄雨洪;在东京、大阪等特大城市建设地下河将低洼地区雨水导入地下河;在城市上游侧修建分洪水路等等。其中，最具特色的技术手段是建设雨水调节池，在传统的、功能单一的雨水调节池的基础上发展了多功能调蓄设施，具有设计标准高、规模大、效益投资高的特点。在非雨季或没有大暴雨时,多功能调蓄设施还可以全部或部分地发挥城市景观、公园、绿地、停车场、运动场、市民休闲集会和娱乐场所等多种功能。
4)国内海绵城市探索
海绵城市的建设是解决我国水环境问题的客观需求，我国城市水环境目前面领着诸多重大问题：“逢雨必涝、雨停即旱”、水资源缺乏、径流污染与合流制污水溢流所带来的面源污染等。以往中国水污染治理行业更强调的是点对点治理，未来发展方向必然向流域治理、城市水系统的综合解方案的面源或立体的治理方向发展，海绵城市正是符合这一趋势。建设海绵城市是最可持续的城市水环境系统整体解决方案。
近年来，我国的雨水资源化利用与管理逐渐起步，其实，早在国家海绵城市试点出台前，深圳、北京、上海、常德、镇江等城市已自行开展了试点工作，经过多年实践，有的已较为成熟。目前，海绵城市建设在这些试点城市的进展多以开展相关技术交流与研究、编制完善地方相关导则规范、创建工程示范区为主。
开展相关技术交流与研究。2004年深圳市举办了第四届“流域管理与城市供水国际学术研讨会”，深圳市水务局与美国土木工程师协会和美国联邦环保局签署包括流域管理、面源污染控制和低冲击开发的技术交流与合作协议框架。2015年12月8日，厦门市海绵城市技术交流研讨会围绕城市规划、项目设计、施工建设、运行管理等方面，交流研讨海绵城市建设经验，同时推广展示海绵城市建设相关的新技术、新型产品、材料、设备等。
编制完善地方相关导则规范。在《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB50400-2006)、《海绵城市建设绩效评价与考核办法》等一系列国家标准法规的基础上，各地方陆续出台海绵城市相关导则规范，用来指导和促进各地海绵城市的规划建设，如《池州市海绵城市规划设计导则》、《武汉市海绵城市规划设计导则》、《河北省城市地下管网条例》、《深圳市再生水、雨水利用水质规范》等。
创建工程示范区。深圳从2010年开始创建光明新区示范区，通过典型示范项目建设和追踪后评价，逐步完善相关管理条例和技术手册，到2020年全面建成低碳示范区。作为国家海绵城市建设试点，厦门市在马銮湾和翔安新城实施了68个示范项目，目前项目已取得了阶段性进展，已开工建设的有31个，其中10个项目已经完工。已经完成的试点区面积2.83平方公里，正在开工建设的达3.97平方公里。
海绵城市下水处理行业新契
海绵城市并不是一个虚的概念，而是对应着实实在在的水生态基础设施的建设，这其中主要涉及园林及生态修复、河道治理、土地治理、市政管网建设、污水处理厂建设等多个领域，由此可见，污水处理是海绵城市建设不可或缺的一环。“十三五”规划中环保产业获得高度重视，而污水处理则是环保领域的重头戏，随着《水十条》的发布，水处理行业必将迎来新的发展格局。因此，在国家大环境的多重利好下，污水处理行业将迎来空前的发展机遇。下面就水处理行业所涉及的污水处理厂建设及升级改造、水处理设备、污泥处置、河道修复等方面浅谈海绵城市下水处理行业的发展新契机。
1打造海绵功能体，实现污水处理厂全面升级改造
在建设海绵城市这样一个大的环境下，随着城市排水管网建设的逐渐完善，作为污水集中处理的核心，污水处理厂势必要接纳更大规模的污水处理量和更大的污染负荷，现有的污水处理厂显然难以满足这些要求。因此，必须通过对原有污水处理厂进行升级改造，使其适应城镇排污负荷的要求。例如，污水处理厂可引进先进的计算机管理与控制系统，以确保污水处理厂的正常运行和稳定的合格出水。此外，传统的污水处理厂其核心架构主要采用钢筋混凝土等“灰色”设施，而海绵城市建设的核心是以雨水花园、绿地、生态沟等“绿色”景观设施为基础来满足城市蓄水、排水的要求，因此，作为城市建设的一部分，污水处理厂的建设也应符合海绵城市的绿色建设理念。以新建的福田污水处理厂为例，通过建设雨水花园、砾石系统、生态排水沟、生态屋顶，生态停车场等低影响开发LID设施，打造成具有“海绵城市”功能的污水处理厂。
2水处理工艺技术与设备的优化与发展
我国城市污水处理起步较晚，在引进国外先进工艺技术与设备以及经验的同时，必须结合我国城镇水质特点，探索适应中国国情的城市污水处理系统。就水处理设备而言，虽然我国的水处理设备正逐渐向技术成熟和规模化方向发展，其中部分水处理设备技术性能已和国际先进水平趋同，但水处理设备的总体技术水平相对于发达国家而言，在技术标准、设备运行的安全可靠性、耐久性以及运行效率、耗能等方面还存在着较大的差距，尤其是技术含量高的特种水处理设备和新型的水处理通用设备上，现有技术还处于初级探索阶段。因此，在海绵城市的蓝筹下，必须尽快地缩短我国水处理设备技术水平同国际先进水平的差距，加强对特种专用设备及新型通用设备的理论研究及技术开发，力争使我国的水处理设备产业化水平从低端走上高端水平。
3污泥的资源循环利用。
据统计，目前我国城市污水处理厂每年排放的污泥量(干重)大约为3000多万吨，占我国城市生活垃圾总量的17.4%，大部分污水处理厂污泥的安全处置率低于35%，未经无害化处理的污泥随意乱丢造成二次污染的现象十分严重。污泥的处理处置问题亟待解决。同时，我国的土壤现状令人担忧，近年来土地的过度开发和化肥的滥用使得我国土壤中的营养成分越来越少，特别是有机质的含量严重缺乏。城市土壤是海绵城市的第一层蓄水池。通过土壤对水分的吸入、储蓄、蒸发等功能，来调蓄整个城市的水量，而体现土壤的水源涵养功能的土壤蓄水能力、渗透能力，与土壤有机质含量直接相关。如果我们能够把污泥和城市河道底泥肥料化，还田于河道沿岸绿地，提高绿地蓄水能力，构建“城市污泥和河道底泥肥料化—绿地质量提升—绿地蓄水能力提升”的有机质循环系统，不仅能够创新水土固废联动的海绵城市建设新模式，还可以打通污泥处理处置产业链，形成真正的和谐生态自然循环。
4海绵体生态修复河道，彻底清除黑臭水体
黑臭水体整治是一项复杂的长期工程，目前全国尚有大量污染水体未得到妥善处置。以深圳市为例，据调查，深圳310条河流中有173条存在黑臭问题。随着国务院“水十条”关于黑臭水体整治要求的提出和住建部、环保部《城市黑臭水体整治工作指南》的颁布，城市黑臭水体综合整治行动势在必行。从经济效益、环境效益和社会效益出发，生态修复是治理河道黑臭的最为可行的一种方式。同时，生态修复也是海绵城市建设的重要环节，因此，在黑臭河道治理上，可以采取内河全流域治理理念，建设一系列“海绵体”生态系统，通过河涌、圩田、红树林等自然元素和雨水花园、渗渠、储水池和城市公园等半人工元素对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用充分发挥其对水资源的调蓄和保护，以此改善河道生态环境。
5分散式一体化污水处理设备的技术集成与发展
△合续环境自主研发的分散式一体化污水处理设备贝斯II应用于大理双廊污水处理项目
当前海绵城市主要围绕生态基础设施的建设展开，就其污水治理领域，也主要针对城市地区集中式污水处理，而农村等地分散式污水处理是一个大的缺口。为全面提升中国的整体水环境，农村等分散式污水处理同样刻不容缓。
在“水十条”的背景下，尤其是在各地方政府陆续出台农村地区污水排放标准之际，分散式污水处理具有巨大的市场空间和前景，各大环保公司也纷纷在这块“蛋糕”上下足了功夫，目前主要集中在污水处理一体化设备的研究与开发上。就整体技术水平而言，当前的一体化设备尚处于探索阶段，今后仍需加强对一体化设备的技术集成与优化，以强化设备的污水处理效果，拓宽其市场应用范围。
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