一、研究背景

在全球应对气候变化与推动可持续发展的宏观背景下，绿色低碳转型已成为基础设施建设的核心导向。水厂作为城市供水系统的关键节点，其装修工程不仅承担着设施老化更新、工艺流程优化与智能化改造的功能升级需求，更面临着减少资源消耗、降低碳排放、保护水生态环境的紧迫使命。当前，我国水务行业正处于高质量发展阶段，国家“碳达峰、碳中和”战略目标的提出（截至2025年末），对水厂工程的绿色化水平提出了更高要求。

传统水厂装修工程存在显著痛点：

资源消耗大：混凝土浇筑、管道更换等工序大量消耗水泥、钢材等高碳材料，运输与现场加工能耗高；

环境污染风险突出：施工扬尘、废水直排、固体废弃物堆放易导致水体浊度升高、底泥扰动及化学污染扩散；

生态干扰性强：基坑开挖、围堰施工破坏岸线生态，机械噪声与振动影响水生生物栖息；

功能升级与绿色施工脱节：智能化设备加装、工艺池体改造等升级需求，常因施工工艺限制导致工期延长与二次污染。

与此同时，绿色低碳施工技术在水务领域已积累一定实践基础，如预制装配式结构、低碳建材替代、施工废水闭环处理等技术，但尚未系统化融入水厂装修工程场景，尤其在功能升级过程中缺乏“绿色化改造”的协同路径。因此，探索水厂装修工程中功能需求与绿色低碳工艺的深度融合机制，构建可量化、可推广的实施框架，具有重要的理论价值与实践意义。

二、研究意义

（一）理论意义

丰富绿色施工理论体系：本研究将突破传统施工技术的单一环保视角，提出“功能—工艺—环境”多维协同模型，填补水厂特定场景下绿色低碳工艺适配性研究的空白；

深化全生命周期评估（LCA）应用：构建涵盖材料生产、施工建造、运营维护的水厂装修碳排放计量模型，为行业碳足迹核算提供方法论支撑；

推动交叉学科融合：整合环境工程、土木工程、智能化控制等多学科知识，促进水务工程与绿色建造技术的系统性创新。

（二）实践意义

降低环境负荷：通过工艺融合减少施工期粉尘排放30%以上、废水回用率达80%、碳排放强度下降20%，显著保护水厂周边生态敏感区；

提升工程综合效益：缩短工期15%以上（如采用模块化装配工艺），降低建材浪费率，实现功能升级与绿色转型的成本协同优化；

形成行业示范路径：提炼可复用的技术标准与管理规范（如《水厂绿色装修施工导则》），为全国水厂改造工程提供参考模板；

响应国家战略需求：直接支撑“双碳”目标在水务领域的落地，助力城镇基础设施绿色低碳转型。

三、研究内容

本研究聚焦水厂装修工程的功能升级目标与绿色低碳施工工艺的协同路径，涵盖以下核心内容：

（一）水厂功能升级需求与绿色约束的耦合机制分析

诊断典型水厂装修工程的核心升级需求（如智慧水务设备集成、节能泵房改造、深度处理工艺扩容等）；

识别施工过程中的绿色瓶颈：包括空间受限导致的物料堆积污染、老旧设施拆除的废弃物处置、在线运行水厂的防扰动要求等；

建立“功能—工艺—环境”三维评价矩阵，量化不同升级方案对资源消耗、碳排放及生态影响的约束边界。

（二）绿色低碳施工工艺的关键技术集成研究

低碳材料与预制化技术

研发适用于水池内衬、管廊结构的低碳混凝土（粉煤灰/矿渣掺量≥40%）；

推广预制混凝土模块、标准化格栅渠等装配式构件，降低现场湿作业比例；

采用再生骨料替代天然砂石，废旧管道再制造技术应用比例提升至30%。

施工污染控制与资源循环技术

构建分级式施工废水处理系统：沉砂池→絮凝沉淀→生物过滤→回用于抑尘或养护；

开发扬尘智能监测与联动喷雾抑制系统，实现PM10实时浓度≤80μg/m³；

建立废弃物分类再生链：金属构件就地修复、混凝土碎块用于临时道路垫层。

生态友好型施工组织优化

设计“分区分时段”作业方案：噪声敏感区（如居民侧）避免夜间施工，水下作业避开鱼类繁殖期；

应用BIM+GIS技术模拟施工流线，减少机械转运频次及土方二次搬运；

推广电动静音设备（如锂电池切割机、电动夯具），替代柴油动力机械。

（三）功能升级与绿色工艺的融合路径设计

工艺适配性改造路径

在加装紫外线消毒模块时，同步采用光伏供电系统与轻量化铝合金支架，减少结构荷载与能源消耗；

老旧滤池翻新中，以生态透水混凝土替代传统砌体，增强雨水下渗能力并降低热岛效应。

智慧化管理赋能路径

搭建施工全过程碳管理平台，实时追踪建材运输、设备能耗、废弃物处理等环节的碳排放数据；

基于物联网传感器网络，动态调控施工废水处理单元的药剂投加量与回用比例。

（四）融合路径的实施保障体系构建

制订《水厂绿色装修工程评价标准》，涵盖碳排放强度、资源循环率、生态扰动指数等核心指标；

设计激励机制：将绿色工艺应用比例与工程评奖、环保补贴挂钩；

建立“设计—施工—运维”责任联控机制，明确业主、设计方、承包商在绿色目标落实中的协同职责。

（五）实证研究与效益验证

选取典型区域性水厂装修项目（如某市20万m³/d产能水厂）进行融合路径试点；

对比传统工艺与绿色融合路径在工期、成本、碳排放、水质保障等方面的差异化效益；

编制《水厂功能升级与绿色施工工艺融合技术指南》，形成标准化推广模板。