海綿城市下雨時(shí)像海綿一樣吸收雨水，需要的時(shí)候能將雨水“吐”出來(lái)。海綿鄉村，借助自然力量排水，“源頭分散”“慢排緩釋”，就近收集、存蓄、滲透、凈化雨水，讓鄉村如同生態(tài)“海綿”般舒暢地“呼吸吐納”。
海綿城市并不是城市的專(zhuān)屬，廣大的鄉村也同樣需要。目前我國正處在城鄉一體化、新村鎮和新農村建設的關(guān)鍵時(shí)期，但在農村城鎮化過(guò)程中，面臨著(zhù)水污染加劇、水資源短缺、水生態(tài)環(huán)境惡化等突出問(wèn)題。因此，如何提高雨污水資源化水平，構建可持續的水循環(huán)模式已成為村鎮快速發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
由北京建筑大學(xué)等單位組成的研究團隊對國內外現有技術(shù)進(jìn)行了突破和創(chuàng )新，建立了在線(xiàn)無(wú)動(dòng)力分離—滲蓄滯留減排—生態(tài)凈化回用的村鎮雨污水處理新模式，構建了村鎮雨污水分區分級處理與資源化利用的集成技術(shù)體系，形成了多點(diǎn)、多途徑、多功能的雨污水資源化利用技術(shù)體系，有效地支撐了海綿鄉村的建立。
1.可持續的水循環(huán)已成村鎮發(fā)展的關(guān)鍵
新型村鎮是國家新型城鎮化戰略的重要體現，村鎮地區建設速度、開(kāi)發(fā)強度空前，但與此同時(shí)伴隨著(zhù)資源、能源的快速消耗和生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題，內澇與水污染問(wèn)題并存，已成為新農村建設和城鄉統籌發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。
我國村鎮雨污水技術(shù)研究起步較晚，存在建設、運行費用高，維護管理復雜，截污和資源化水平低等問(wèn)題，且小型或微型的水污染治理技術(shù)研究相對滯后。
現有技術(shù)多針對村鎮的污水治理的達標技術(shù)，缺少基于地下水補給、養殖、農灌、景觀(guān)等多功能回用的村鎮雨污水深度處理與資源回用的技術(shù)。
“生態(tài)處理系統是解決村鎮雨污水資源化利用的有效途徑。”項目負責人，北京建筑大學(xué)教授袁冬海說(shuō)。
但村鎮雨污水具有顆粒物含量高、粒徑范圍廣、峰值流量大等特征，給生態(tài)技術(shù)應用帶來(lái)了巨大的挑戰，往往一場(chǎng)大雨過(guò)后的生態(tài)處理設施就會(huì )發(fā)生致命性的堵塞，系統功能完全失效。
“如何解決村鎮雨污水中顆粒物及瞬時(shí)水力負荷沖擊的問(wèn)題，是生態(tài)處理技術(shù)能否成功用于村鎮雨污水深度處理與資源化利用的關(guān)鍵。”袁冬海說(shuō)。
2. 有效解決了村鎮雨水污染問(wèn)題
據了解，該項目由北京建筑大學(xué)、中國環(huán)境科學(xué)研究院以及相關(guān)環(huán)境公司聯(lián)合組成“產(chǎn)學(xué)研”聯(lián)盟，進(jìn)行系統研究與工程實(shí)踐。研究團隊開(kāi)展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在開(kāi)發(fā)高效的徑流控制與雨污水資源化利用裝置方面取得了重大突破，有效解決了城市化進(jìn)程中村鎮徑流污染、水資源流失和生態(tài)環(huán)境破壞等突出問(wèn)題。
“針對村鎮的開(kāi)發(fā)強度以雨水源頭控制與資源利用實(shí)現雨污的分流，建立了基于生態(tài)凈化與回用的不完全分流制新型村鎮排水體系，解決村鎮雨污水分流的技術(shù)難題。”袁冬海說(shuō)。
項目團隊針對傳統雨污分流建成成本高，后期管理難度大，以恢復開(kāi)發(fā)前自然條件下的雨量產(chǎn)流狀態(tài)為目標，對我國近200個(gè)地區30年的日降雨量進(jìn)行了統計，基于對24小時(shí)降雨量的氣象統計學(xué)與可實(shí)施性分析，繪制了設計雨量等值線(xiàn)圖，提出了各區域年徑流總量控制率及其對應的設計降雨量值關(guān)系，開(kāi)發(fā)了以年徑流總量控制率為目標的雨污水處理和利用設施的設計新方法。
基于低影響開(kāi)發(fā)，建立了“在線(xiàn)無(wú)動(dòng)力分離—滲蓄滯留減排—生態(tài)凈化回用”的村鎮雨污水三級處理技術(shù)體系，通過(guò)增加對徑流雨水的滲透和滯留，從而減小到達合流制管道時(shí)的徑流峰值流量，延緩徑流到達合流制管道的時(shí)間，并減少進(jìn)入合流制系統的徑流總量，最終實(shí)現減少合流制溢流的發(fā)生頻率和溢流量，將合流制溢流污染降低到最小，通過(guò)源頭控制與資源化，實(shí)現了雨污水的水量、污染物排放總量的雙減量。
依據村鎮不同類(lèi)型下墊面雨污水顆粒物粒徑的分布特征與沉降性能，研發(fā)了針對初期雨水大粒徑顆粒物比例高的初期雨水棄流設施、村鎮地區道路雨水徑流的多級集成化流體動(dòng)力旋流分離裝置、庭院雨污水一體化凈化設施及屋面雨水高速在線(xiàn)過(guò)濾裝置4套雨污水徑流在線(xiàn)無(wú)動(dòng)力分離技術(shù)及裝備，系統解決了初期雨污水中顆粒物含量高、難處理的技術(shù)問(wèn)題。
針對村鎮雨污水峰值流量高、瞬時(shí)水力負荷沖擊大、末端生態(tài)凈化難度高的問(wèn)題，研發(fā)了3項強化滲透減排技術(shù)，研制了新型人工分子篩和生態(tài)混凝土材料、基于吸附材料制備生態(tài)混凝土及用于水質(zhì)凈化的方法，并構建了植生透水生態(tài)混凝土破岸穩定凈化技術(shù)系統、地表漫流生物處理系統和處理方法、新型植被淺溝雨水徑流處理技術(shù)和生物滯留處理技術(shù)。
3.全新生態(tài)體驗
據袁冬海介紹，項目成果已在北京、深圳、寧夏、江蘇、上海、湖北、河北、山西等11個(gè)省市得到規?；茝V與應用，發(fā)揮了示范引領(lǐng)、輻射帶動(dòng)作用，解決了約50萬(wàn)戶(hù)農村居民雨水、生活污水生態(tài)處理與安全回用問(wèn)題。
在西北寒旱地區，建立了村鎮低耗預處理、多級微型、分質(zhì)回用、增溫越冬等復合多介質(zhì)生態(tài)處理與回用系統，年治理污水3000萬(wàn)立方米。
針對長(cháng)三角地區人口密度大、土地資源緊張的特點(diǎn)，在上海、江蘇等地區系統集成了強化增滲減排技術(shù)、生物滯留技術(shù)，微創(chuàng )式多介質(zhì)開(kāi)挖地下滲濾系統等雨污水生態(tài)處理與資源回用技術(shù)，建立了“節能、節地”村鎮雨污水生態(tài)處理與資源回用技術(shù)模式，推廣了8000套處理設施與裝備。
針對華北城郊村鎮水資源短缺、水污染并存，地下水超采、雨污水污染嚴重等問(wèn)題，研發(fā)了微米級透水材料、多介質(zhì)高效凈化功能材料，并以該材料為基礎研發(fā)出系列生態(tài)透水產(chǎn)品、裝置，開(kāi)發(fā)出系列基于多功能回用的復合人工濕地出水安全回用裝置，在北京、河北、山西等省市新農村建設過(guò)程中鋪裝成功推廣，年節水量達400余萬(wàn)立方米。
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