背景

　　上海化學(xué)工業(yè)園(SCIP)位于上海東南部的杭州灣沿岸，占地29.4 平方公里，由十多座現(xiàn)代石化設(shè)施組成。園區(qū)的管理者——上海化學(xué)工業(yè)園管理委員會邀請易道為其設(shè)計一個廢水處理系統(tǒng)，凈化工業(yè)園區(qū)內(nèi)循環(huán)利用的工業(yè)廢水，以及排入杭州灣的工業(yè)廢水。

　　易道為該項目設(shè)計的自然廢水處理系統(tǒng)（NTS）占地30 公頃，可以日處置超過22000 立方米的部分處理過的工業(yè)廢水。由于該地區(qū)廢水的屬性十分獨特，這就需要非常嚴(yán)謹(jǐn)精確的工程手段來提高水質(zhì)，而易道的總體規(guī)劃——一個涵蓋多重功能設(shè)施的處理濕地——將是中國同類項目中的先行者。

　　由SCIP 園區(qū)廢水處理廠(WWTP)處理過的廢水直接排入杭州灣。易道、SCIP 和業(yè)主都認(rèn)為：包含人工濕地的NTS 可以更徹底有效地處理廢水，經(jīng)處理的廢水可以作為當(dāng)?shù)厮昂退赖那鍧嵥矗⒂锌赡鼙谎h(huán)利用于園區(qū)中各種工業(yè)流程，從而進(jìn)一步改善杭州灣的海岸生態(tài)。

　　SCIP 項目是至今為止中國最具雄心的工業(yè)廢水自然處理設(shè)施之一，SCIP NTS 將給類似工業(yè)項目樹立一個榜樣，同時，該項目也反映出，在中國，環(huán)境改善再次成為熱點問題。

　　目標(biāo)

　　項目的一個主要目標(biāo)是改善工業(yè)廢水處理廠（WWTP）流出水質(zhì)，達(dá)到國家地表水質(zhì)四級標(biāo)準(zhǔn)，使之符合對地下水和土壤要求的標(biāo)準(zhǔn)；另一個目標(biāo)是預(yù)防處理系統(tǒng)中的毒性物質(zhì)。易道除了把改善水質(zhì)作為該項目的首要任務(wù)，又通過麾下景觀設(shè)計師和生態(tài)學(xué)家的合作，為園區(qū)增添了別樣的美感，并引入野生動植物棲息地，今后，處理系統(tǒng)將不但是SCIP 雇員、研究學(xué)者和游客的娛樂佳所，也會成為上海地區(qū)學(xué)術(shù)團(tuán)體的濕地研究中心。

　　挑戰(zhàn)和現(xiàn)狀

　　要實現(xiàn)這個愿景和相應(yīng)的目標(biāo)，就需要可以解決與當(dāng)?shù)厍闆r和流出水質(zhì)相關(guān)的許多問題和挑戰(zhàn)的切實可行的方案。
監(jiān)測結(jié)果顯示，園區(qū)的現(xiàn)有廢水中，鹽度為15 g/L。氨（NH3）、生物需氧量（COD） 和硝酸鹽（NO3-）的水平較高，但生化需氧量（BOD）和總磷則處于較低水平。鹽度問題會影響NTS 中的植被類型，而其他成分會影響處理程序的設(shè)計。
　　WWTP 有現(xiàn)成的控制機(jī)制來降低生物處理過程中接觸到毒性物質(zhì)的可能性，而且，現(xiàn)在廢水里的有毒化合物（例如金屬化合物和有機(jī)化合物）的水平也非常低。然而，這并不代表將來這些情況不會惡化，設(shè)計中必須融合進(jìn)許多結(jié)構(gòu)上的、以及具有監(jiān)控性和規(guī)劃性的元素來確保環(huán)境及生態(tài)的安全。
　　
　　設(shè)計的取舍

　　許多待選廢水處理方案紛紛出爐，并根據(jù)可行性、成本和環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行了排序。最后選出的方案反映了易道、上海同濟(jì)大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校的工程學(xué)和生態(tài)學(xué)專家的一致意見。最終設(shè)計的組合采取了一個用以去除氨的滴濾池，接COD降解池和面積22 公頃的自由表面流濕地。

　　處理系統(tǒng)各組成部分：環(huán)境解決方案的剖析

　　NTS 的三個主要組成部分是：

　　滴濾池
　　廢水通過四個滴濾塔進(jìn)入系統(tǒng)，每個塔高4.52 米，直徑15 米，并被填滿了塑膠物料。廢水通過每個滴濾塔上方的分布系統(tǒng)注入，并滴流過過濾媒介，在這個過程中除去氨。

　　COD 降解池
　　廢水離開滴濾池，就進(jìn)入兩個平行的COD 降解池單元，每個單元面積約7300 平方米。廢水大概在這些砂礫襯墊的淺降解池里停留3-4 個小時，白天接受自然紫外線的照射以及池內(nèi)藻類的曝氣作用。由于COD 很難降解，易道的設(shè)計目的是讓COD 在進(jìn)入自由表面流濕地之前，先暴露在一個強(qiáng)烈的、氧化的環(huán)境中。

　　自由表面流濕地(FSW)
　　FSW 總面積為22 公頃，包括18.57 公頃濕地和3.45 公頃的開放水域。FSW 分為兩個平行的處理系統(tǒng)（A 和B）, 每個系統(tǒng)又分為五個濕地單位。水流控制閘可讓每個濕地單位獨立運行，以便維護(hù)工作的進(jìn)行。每個單位中淹沒的堤岸可以調(diào)節(jié)整個濕地的水流及水量分配。這些堤岸還可以分隔不同的濕地植被，以減輕濕地建設(shè)過程中的除草工作。共有19 個河堰調(diào)節(jié)不同單位間的水流。 根據(jù)運行需要，濕地單元水深在0.5-0.9 米之間變化。

　　除了最后的兩個單元，整個濕地采用不滲透的高密度聚乙烯(HPDE)材料作為襯墊，防止對地下水的滲透。

　　與自然環(huán)境互動式的美學(xué)設(shè)計

　　在這些不可或缺的組成部分之外，易道還規(guī)劃了許多娛樂功能和野生動植物的設(shè)施和結(jié)構(gòu)。面積450 平米的游客中心，包括一間會議室、一間教室、大型觀景窗和一個小的觀景碼頭。中心地區(qū)附近環(huán)境將被設(shè)計為擁有各式植物和棲息地的植物濕地。

　　植物濕地中有一個由開放式砂礫層形成的湖心小島棲息地，人們可以從遠(yuǎn)處觀賞島上的鳥類。一條580 米長的蜿蜒的厚木板散步道從游客中心穿過整個植物濕地。

　　游客從園區(qū)南端進(jìn)入，由兩公里長的維修用道路可直達(dá)游客中心。通道中段的道岔是一條小徑的入口，通向觀鳥塔，從這里能夠鳥瞰池塘和小島棲息地。

　　易道也在園區(qū)的南入口附近規(guī)劃了七個研究濕地單元。通過檢測程序和適應(yīng)性管理，這些設(shè)施可以監(jiān)測特定要素（例如重金屬、COD 和有機(jī)物）的去除率，提供改善未來濕地效能的方法。

　　種植

　　易道在選擇SCIP FSW 的植物種類時，所用的標(biāo)準(zhǔn)主要考慮以下幾個因素，分別是：耐鹽程度；在濕地中的污水處理性能；在水位受控制的水體中生長的能力。
　　采用以上標(biāo)準(zhǔn)，同時也考慮到美觀，易道在地區(qū)和本地的物種中選擇，為核心處理地區(qū)選擇了四種主要濕地植物，并為植物濕地選擇了額外的25 種植物。

　　廢水處理模型

　　易道的NTS 綜合水文、熱傳遞和污染物質(zhì)去除參數(shù)。易道進(jìn)而為該系統(tǒng)設(shè)計了水質(zhì)運用模型，以確定處理能力和預(yù)期出水質(zhì)量。
　　在這些模型的共同作用下，一系列的問題包括測量降雨量、土壤水分蒸發(fā)蒸騰損失總量、通過日光輻射配平能量的獲得和損失、熱傳遞以及蒸發(fā)等等都能得以解決。這些模型也為風(fēng)速、濕度、周圍空氣溫度和其他環(huán)境建立了參數(shù)。而且，這些模型系統(tǒng)通過平衡冬夏水溫使?jié)竦乇苊獬霈F(xiàn)極端狀況。研究者也可借助這些模型對目標(biāo)污染物質(zhì)進(jìn)行污染物質(zhì)精確去除率的測量。

　　運作和監(jiān)控計劃

　　易道開發(fā)的嚴(yán)格的營運和監(jiān)測計劃可以確保自然處理系統(tǒng)的長期功能和健康。這個計劃將對濕地的化學(xué)、物理和生物等方面，以及這些濕地處理污水的成效進(jìn)行廣泛的監(jiān)測。
　　通過采用一個具有分析和提高處理能力的靈活的管理框架，該適應(yīng)性監(jiān)測和維護(hù)計劃能排除濕地毒性的風(fēng)險，排除污染物質(zhì)在土壤和地下水中聚集的危險，并最優(yōu)化水質(zhì)處理能力。

　　工業(yè)和環(huán)境的里程碑

　　易道在系統(tǒng)地改善水質(zhì)的同時，又利用其多融合學(xué)科的優(yōu)勢，計劃把這個濕地發(fā)展成一個優(yōu)美的自然環(huán)境，能適合野生動植物的生長，同時又吸引游人。針對該處理系統(tǒng)的愿景是要使SCIP 成為工作人員和游客的休閑娛樂佳所，同時，也成為大上海地區(qū)學(xué)術(shù)團(tuán)體的濕地研究中心。
　　SCIP NTS 不只是易道設(shè)計的首個同類項目，對整個中國來說,它同樣以先鋒的姿態(tài)引領(lǐng)著創(chuàng)造自然廢水處理系統(tǒng)的新浪潮。在這樣成功的藍(lán)圖和總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，該項目于2006 年中旬開始施工。

總平面圖

上海化學(xué)工業(yè)園廢水處理濕地

上海化學(xué)工業(yè)園濕地效果圖