對小型污水處理廠建筑空間布局的研究
——以湖南省某市4萬噸污水廠為例

尤泉 范自俐 吳飛

中持水務股份有限公司 北京 100000

經過幾十年的發展，我國的污水處理事業取得了明顯的進展，但也面臨著很多突出的問題。如污水處理廠缺乏可持續的水質標準，以高能耗、高物耗換取高水質，資源回收效率低，忽視環境友好，影響周邊環境，“鄰避”效應等問題層出不窮。2013年9月26日，曲久輝、王凱軍、王洪臣、余剛、俞漢青、柯兵六位專家第一次集結，自發組成概念廠專委會，提出“建設面向未來的中國污水處理概念廠”這一命題[1]。概念廠的初心是建設一座或一批對未來有引領性的污水處理廠、從傳統污水處理向“綠色、低碳、資源化”方向升級，其理念可概括為“四個追求”，即“水質永續、能量自給、資源循環、環境友好”，其中在如何實現環境友好的探索中，衍生了此研究——對小型污水處理廠建筑空間布局的研究。

1 傳統污水處理廠建筑空間布局現狀

1.1 污水廠的選址

在人們心中，污水處理廠給人的整體印象就是“臟、亂、臭”，這一固有的刻板印象使人們不想去靠近它。正是由于污水處理廠的“鄰避”效應，以往在進行選址的時候，尤其是工業工業污水處理廠，一定要遠離城市中心，一般選址在城市郊區。除此之外，如果在污水處理廠附近建設住宅，對衛生防護距離也有一定的要求，設計不合理很容易導致土地資源的浪費，因此建設單位對于污水廠的選址一直都是慎之又慎。

1.2 污水廠的廠區布局

傳統污水廠在廠區規劃設計的時候，往往都是一板一眼按工藝流程的順序展開的，這不僅使得建構筑物單體在廠區的布局零零碎碎，沒有調理，導致土地的浪費，而且也忽略了工作人員的使用感受、參觀人員的觀感及周邊居民的感受。

1.3 建構筑物單體設計

小型污水廠一般由辦公區和工藝區兩部分組成，廠區的工作人員主要集中在辦公區，而辦公樓的建筑空間設計卻僅僅能夠滿足基本的辦公需求，忽視了人這一使用主體的真實感受；對于工藝單體來說，生化池上管道布局不合理、檢修通道過窄、綜合工房采光不足、單體高度過高等現象已成常態，影響了運營人員的正常作業。

1.4 廠區景觀設計

傳統的小型污水廠在景觀設計的時候往往以城市公園的效果為出發點，以植物名貴為好，以色彩繁多為美，這樣的設計其實不適用于污水處理廠這種工業屬性的建筑，而且花費的成本高，最后呈現的效果也不盡人意。

2 污水處理廠優秀案例分析

2.1 西雅圖明水污水廠

明水污水廠[2]是美國華盛頓州南部Snohomish縣的一個大型污水處理廠，于2011年運營。污水廠建設及管道工程整體是一個耗資18億美元的大型項目。因為其出眾的出水水質，成為 Global Water Intelligence 2012年水回用項目的獲獎單位。其70公頃的公共空間和40公頃的自然棲息地，以及優秀的生態營造手法、完善的社區中心功能，被國外媒體稱之為“世界上最美麗的污水處理廠”。

廠區在規劃設計時改善和擴大場地內原有濕地、小溪和森林，同時使其滿足雨水收集、廠房運營和后期擴大規模的需要。這樣不僅解決了工業設施的視覺影響，而且與棲息地、公共教育、娛樂等功能整合在一起，實現了景觀、種植、雨水循環和水處理四個系統的有機結合，為這片新城市中心的發展帶來了綠色生機與活力。

明水污水廠內有一座完全為社區使用共享的建筑，完善且人性化的功能空間，構建了一個有顏值、有溫度、向居民敞開、由居民共享的鄰里生活空間。自2011年開業以來，每年約有10000人參觀訪問。社區中心建筑內部設有多用途會議區，供會議、婚禮和特別活動使用。同時還配備了私人更衣室、宴會廚房、投影儀、大屏幕和聲控設備、教室和實驗室等，可同時容納多達260人。附加設施包括展覽廳，廚房設施，室外露臺，壁爐和120個停車位。

污水廠建設初期，便制定了花費1%的費用制作藝術作品的計劃，旨在通過藝術作品讓公眾在其中探索水的世界。在明水污水處理廠，工程師、城市規劃師與多位藝術家密切合作，創造了一個震撼的宣教場所。

2.2 丹麥Solr?dg?rd污水廠

Solr?dg?rd污水處理廠是丹麥目前唯一一座全加蓋式的處理廠，于2017年建成，位于丹麥北部的Hiller?d。該項目的建筑愿景包括將各種功能劃分為三個相等的體積，以容納一個回收中心、一個廢水處理廠和一個行政大樓。這些體量在周圍幾乎看不見，隱藏在屋頂公園下，其景觀邀請社區進入工業設施。

在如何與周邊環境和諧共存方面，污水廠一改經典的暗灰混凝土工業風，給處理線蓋了個房子，四周用落地玻璃。房頂則做了個草地平臺，是對周圍景觀的延續，當人們走在屋頂的步行道上，可以俯瞰整個公園。

污水處理廠內部幾乎看不見周圍的景觀，其內部運作幾乎完全隱藏在景觀草皮屋頂之下。步行道的網絡遍布整個屋頂，同時一個由落地玻璃幕墻圍合的景觀走廊創造了一個穿過植物種植區的走道。參觀者可以透過屋頂的天窗和這些中央玻璃幕墻看到工廠的過濾設施，每天可以看到工廠處理15,000立方米的污水。該設計希望將社區與它們自己的資源利用產生聯系，打破人們對污水處理廠視覺與嗅覺相關的既存認知。

表1 國外污水處理廠優秀案例信息匯總表

3 以湖南省某市4萬噸污水廠為例

在新概念污水廠四個追求的理念下，關注小型污水廠建筑空間布局人性化的研究是之前的研究中較為缺少的。僅有較少的文獻對污水廠的景觀設計打造進行了研究，但從人性化的角度出發來考慮建筑的規劃布局和內部空間設計，還從未有對此方向的探討。

我們以湖南省某市4萬噸污水廠為虛擬課題，研究小型污水處理廠建筑空間如何布局更加合理，更具人性化，形成可以在以后項目中可以復制借鑒的理念、手法、空間關系及建筑單體。

3.1 項目概況

湖南省某市污水處理廠位于湖南省某市城市主干道以北，鄉道以南，遠期總規劃征地289.1畝，一期占地103.7畝，總處理規模20萬m3/d, 一期規模4萬m3/d。本工程以概念廠理念為引領，努力示范成為一座可靠的高品質污水資源工廠。

3.2 設計策略

如何使污水處理廠建筑空間布局更加合理，更具人性化？主要從兩個方面來實現:一、從規劃布局的角度考慮，即建筑的外部空間，使建構筑物與周圍環境更加和諧、自然[3]；二、從建筑本身考慮，即建筑的內部空間，以“以人為本”為前提，考慮人的使用感受，功能分區明確，同時加入體驗感知等空間，進而提升建筑空間的使用性。

3.2.1 規劃布局原則

項目用地位于城市主干道以北，城市跨河大橋以東，廠區的整體面貌直接關系到該市的城市形象。規劃設計時將科學管理中心沿城市主干道布置，通過其極具個性的建筑造型給人以震撼之美。建構筑物的布局遵循因地制宜的原則，利用場地原有的零星坑塘布置，結合簡潔、低干預、易維護的景觀設計手法，力爭將該項目打造成為一處郊野公園的凈化裝置。

3.2.2 科學管理中心建筑設計

建筑立面設計特點

考慮到污水廠的出水區域下游為四大家魚保護區，從魚這一元素出發，將魚的形體抽象化，再結合場地內現有坑塘的形狀特點，科學管理中心的建筑造型運用而生，建筑體型流暢悅動，如雙魚環繞，因地制宜，致敬自然之形態。

功能空間布局特點

作為廠區的核心建筑，科學管理中心在規劃布局上與水面親鄰，傳達建筑與濕地相生相襯的建設理念，豐富了建筑本身的外部空間效果。在功能使用上考慮廠區員工的使用舒適和便捷，同時考慮外部人員的參觀訪問流線，充分做到以人為本的指導原則，科學管理中心總建筑面積3500㎡，其中一層2200㎡，主要以展廳、餐廳、化驗室、鼓風機房、高低壓配電間、出水在線監測間為主；二層1300㎡，主要以中控室、休息室、辦公室為主，功能布置合理，動靜分區明確，還增加了空間的趣味性。

室內設計特點

將自然而現代的高品質生活美學理念，帶入簡單而冷酷的水泥空間之中，讓辦公空間融入自然與藝術成為生活的延續和追求。以精工+設計，傳遞空間獨特的現代美學，讓每個人享受自然美學空間環境。

風格一致：注重室內設計與建筑設計的整體性，一貫性，將室內設計作為建筑設計的延續和升華，進一步深化和優化組織使用空間，塑造多樣統一的室內空間效果。

綠色環保：室內空間能夠享受室外的良好景觀，營造出綠色環保的辦公空間。

恰到好處：在經濟、實用的前提下創造富有工業審美和設計感較強的簡約空間效果。

圖1 室內設計特點

3.2.3 工藝區構筑物單體設計

工藝區構筑物的布局在符合正常的工藝流程的前提下，盡量化零為整。將加藥間、臭氧發生間等這樣建筑物屬性的單體合并建設，統一為綜合工房；對于粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、污泥濃縮池等這樣的構筑物無法合并建設的，通過各個單體某一立面縱向對齊的方式，形成豎直方向上延展而統一的半透明簡潔立面； 對于一體化生化池以及深度處理單元來說，因為二者的體量相對較大，通過建筑的設計手法處理起來相對困難，該項目最終選用在生化池及深度處理單元頂部增建柔性支架鋪設光伏板的方式，巧妙地使二者形成了一個整體，達到了廠區規劃整體性的原則。

3.2.4 廠區景觀設計

從景觀設計的角度考慮，全廠貫穿LID景觀設計，原有的零星坑塘作為尾水濕地核心景觀區，設有水生植物觀賞、健康棧道、火山石駁岸等多處景觀設施。工藝區景觀設計考慮以簡潔、低干預、易維護的設計原則，打造海綿型的工藝片區[4-5]。

4 建筑空間布局原則梳理

廠區規劃原則：通過化零為整、凈污分區的方式，將廠區合理規劃，有序布局，消隱設備用房體量，提升污水廠整體外部形象。

建筑設計原則：以人為核心，充分考慮工作人員的使用感受。通過動靜分區、上下分層的方式，將科學管理中心功能用房有序梳理，合理排布，增強空間的使用性；植入休閑空間、陽臺、露臺等空間形式，增強空間的趣味性。

景觀設計原則：以低影響、低工法、低維護為設計原則，以呈現自然野趣之美為設計目的。

5 結語

概念廠一經提出，便引起國內外各界人士的廣泛關注，一大批國內外科研機構、專家學者、頂尖設備廠商代表、國際知名污水處理廠工作人員等紛紛投入到對中國污水處理事業發展的探索中。在概念廠四個追求理念的引導下，睢縣第三污水處理廠、宜興城市污水資源概念廠等優秀的概念廠項目不斷涌現，這些項目在實現環境友好方面為我們做了表率，它們對廠區的規劃布局、與自然的友好相處、使用者的體驗感知等方面值得借鑒學習。但污水處理廠的建筑空間布局涉及到環境工程、建筑、規劃學、景觀等多學科專業，目前對于該方向的研究成果只是微小的第一步，以后還有很多困難和挑戰在等著我們，我們有信心和決心取得進一步的研究成果。