“双碳”目标下王平煤矿废弃地的生产性更新策略探析*

贺丽洁 黄震东 张玉坤

(1.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京 100083；
2.天津大学建筑学院，天津 300072；
3.天津大学建筑文化遗产传承信息技术文化和旅游部重点实验室，天津 300072)

“双碳”目标不仅是一个巨大的挑战，更是一项艰巨的任务。我国众多工业城市以及工业区的转型是“双碳”目标的必然选择。废弃工矿用地是工业发展过程中的副产品，随着我国大量矿山的关闭，工矿废弃地面积日益扩大。工矿用地闲置和使用不当造成土地资源浪费、环境污染、诱发地质灾害，严重影响了城市的可持续发展。国土资源部、国家发展和改革委联合发布《全国土地整治规划(2016—2020年)》[1]，大力推进老旧工矿用地更新改造，积极开展老厂改造开发和功能置换，加强工矿区生态恢复和景观建设，鼓励废弃工矿区恢复和合理利用。因此，矿业废弃地的更新是国家实现“双碳”目标以及城市可持续发展的迫切需要。

针对废弃矿区的转型问题和困境出发，以生产性策略为视角，把生产性元素引入废弃矿区的改造升级中，通过智能控制系统、绿色建筑技术、新能源合作系统、资源循环利用系统等进行废弃矿区的更新设计，把绿色生产、农业生产、能源生产、智能生产有机整合来探索矿业废弃地转型的优化策略与实施路径[2]，以期达到废弃矿区再生产与可持续发展的目标；
促进矿区及城市由从“消费”走向“生产”，从“碳排”走向“碳汇”，从“治理”走向“智理”。

1.1 生产性理念国内外相关研究

关于生产性理念，国内外学者从不同视角提出了各自的观点。加拿大城市发展专家Brugman提出了生产性城市的观点：“我们需要以一种完全不同的方式看待城市和可持续性。与其节约能源，让生活更加省吃俭用，不如使城市作为生产资源的地方。[3]”2005年，英国学者Bohn提出了连贯式生产性城市景观，结合农业和其他景观元素，使城市空间联系起来[4]。2009年，Nelson提出可持续的城市原有模式应成为生产而非消费的根源，繁荣其边界以外的自然环境，增加能源和材料的使用[5]。作为生产性理念的一个分支，生产性景观一直是我国相关学者的研究重点。俞孔坚提出可持续景观，将动态的农业生产过程作为景观体验来设计[6]。张玉坤等提出了城市节地的新策略，即农业、新能源和复合型生产性景观的生态补偿[7]；
并对生产性城市的概念进行了详细阐述，即以可持续发展为目的，以绿色生产为手段，将农业生产、能源生产、空间生产、绿色制造、废弃物资源利用、社会文化资本保护等有机结合起来的理念。在每个层次的最小范围内，主动挖掘各种生产潜力，最大限度地满足改造后土地的可持续发展需求[8]。

1.2 矿业废弃地更新国内外相关研究

关于矿业废弃地的更新研究多集中在土地复垦、植被恢复、固体废物再利用、酸性矿山排水、重金属去除等[9]。美国是率先开展对矿业废弃地进行生态恢复的国家之一，1975年关于受损土地的生态恢复会议在美国举行，正式确立了“恢复生态学”，围绕受损生态系统进行恢复机理和方法的深入探讨[10]。英国作为第一个工业革命的国家，也是最早进行矿业废弃地修复研究的国家。英国的生态恢复工作主要关注保护农田、林地和水环境。在申请矿山复垦计划时，法律要求矿业公司提交完整的生态恢复和土地恢复报告，土地复垦主要用于农业或林业，以确保采矿不会造成环境污染。

我国学者对矿业废弃地再生与综合利用的研究开始于20世纪80年代。廖启鹏等以绿色基础设施管理系统优化为导向，运用形态空间格局分析(MSPA)法，结合矿区土地空间分布，研究了生态、生活、生产三种类型矿区土地再生方式的改造[11]。李盛方等以武汉市江夏区灵山废弃工矿用地为例，从自然景观、人文景观和经济景观三个角度提出了废弃工矿用地恢复改造为矿山公园的策略[12]。胡荣荣等研究了宁波市镇海区21个废弃矿山的生态环境治理模式和综合利用方向，提出了削坡、固坡、喷播、植树造林等多种常见矿山治理技术[13]。纵观国内外关于矿业废弃地的研究，主要集中在生态修复与矿山公园的建设，而缺少将生产性元素植入矿区的更新方法与实践。

1.3 矿业废弃地矿区碳中和技术的应用

碳中和技术具有多学科交叉的特点，在矿业废弃地中主要应用于生态碳汇、土地利用与碳减排、新能源与储能、绿色建筑等碳中和的重要领域[14]。针对废弃矿井的综合开发利用，袁亮等提出建立多能融合绿色能源体系、利用碳汇碳储技术以及安全与应急救援技术等[15]。谷志民等为打造可持续低碳矿区，以焦作矿区为例，采用了保水开采、循环用水、资源再生煤矸石回填和余热再利用等技术[16]。刘峰等从降碳、减碳角度出发，提出在双碳背景下对矿区的绿色低碳改造升级重点应立足于生态修复+碳增汇、矿井空间的再利用、地热资源的利用、煤与生物质/废弃物协同利用等多领域全方位的方式[17]。王国法等提出建设全覆盖的矿区高速通信网络，采用堆叠、以太网上的点对点协议、虚拟局域网等技术，打造智能化矿山综合管控平台和示范样板[18]。彭苏萍的科研团队以内蒙古鄂尔多斯和陕西榆林地区为研究对象，通过反哺政策进行生态修复，采用了全周期生态演变四维监测等八项核心技术，将煤矿区转变成宜居区[19-20]。

1.4 矿业废弃地生产性更新实践

德国著名的重工业基地埃森“鲁尔区”，由于长年的矿产资源开采，带来一系列环境、社会等问题，100多公顷的矿业废弃地，经过生态治理和土壤修复，恢复了再生产的能力。现如今，一块块带状、绵延不绝的农业生产性景观(图1)，伴随着季节更替展现其不同的景观效果。再如德国北杜伊斯堡公园的西北区域，原本是堆满矿渣的废弃地，经过生态整治和土壤改良后，结合当地自然气候条件种植桦树和臭椿树，为“钢铁丛林”增添了绿色。同时利用场地废弃的红砖、煤矸石等废渣作为骨料混合混凝土制作成新的建筑材料，应用到露天剧场的更新改造中(图2)。

图1 德国鲁尔区生产性景观[21]Fig.1 Productive landscape in Ruhr District of Germany

图2 利用红砖和煤矸石等废料施工的剧场[22]Fig.2 The theater built by waste materials such as red bricks and coal gangue

位于我国浙江省长兴县煤山镇的长广废弃矿区，经过生态修复后引入生产性元素——小麦，使得复垦后的土地在秋季呈现一片金黄的景象(图3)。杭州市良渚文化村南区是当地首个利用废弃矿坑建设的矿坑公园，在其更新改造的过程中，着重对矿坑遗留下来的地形地貌精心设计并巧妙利用，最后引入生产性元素——油菜花。在矿区内打造了近百亩的油菜花观赏体验园，游客不仅能欣赏到美丽的油菜花景观，还能体验古法榨油的乐趣(图4)。

图3 长广矿区生产性景观[23]Fig.3 Productive landscape in Changguang mining area

图4 良渚文化村南区油菜花景观[24]Fig.4 Landscape of rape flowers in the south of Liangzhu Cultural Village

2.1 王平煤矿的地理区位条件

王平煤矿位于北京市门头沟区王平镇，隶属于京西煤矿群。东临永定河，西靠九龙山系，地理位置和环境优越，距天安门广场直线距离约50 km，交通运输网络发达，G109国道贯穿其矿区，也可通过S209省道和X004县道与门头沟新城进行互联互通。铁路运输方面，大站台24和丰沙线两条铁路横贯其中。至于城市轨道交通方面，正在建设的地铁S1线将会在门头沟石门营地区设置站点，届时将进一步加强王平煤矿与北京中心城区的互联互通。

2.2 王平煤矿的现状

王平煤矿作为“京西八大矿”之一，由于长期煤炭开采，导致矿产资源日渐衰竭，加上国家产业结构的调整，王平煤矿于1994年全面停产并退出历史舞台。遗留下来的废弃地常年风吹日晒，加上缺乏专业人员的维护管理，导致矿区呈一片荒芜衰败的景象(图5)。1)过度开采形成了大量矿坑，对地表造成了极大破坏，引起了地面沉降、地下水污染等问题。2)过度开采还造成土壤污染，重金属含量远远超标；
生态系统严重破坏，植被覆盖率低。3)场地内遗留的建筑物、构筑物破损严重，早已废弃或坍塌，加之许多随意建造的临建房、自建房，场地呈破败不堪的景象。4)矿区中大宗固废物如煤矸石随意堆积的情况较为突出，不仅造成了生态和人居环境的严重破坏，还影响了场地内的交通。

a—运煤廊道及周边生产车间现状；
b—场地荒芜破败的景象；
c—废弃的办公楼现状；
d—大宗固废垃圾堆放现状。图5 王平煤矿现状Fig.5 Status of Wangping Coal Mine

2.3 王平煤矿生产性改造的SWOT分析

利用SWOT分析法对王平煤矿生产性改造的优势、劣势进行分析，指出目前及未来开发过程中生产性模式所面临的机遇和挑战(表1)。通过表1的分析，应综合利用王平煤矿生态修复后的土地资源、生态资源、能源资源，最大程度地发挥地理和区位优势。同时，全局把控改造过程中可能会出现的不稳定性因素，比如安全隐患、融资困难和收益回报周期长等问题。基于此，生产性更新改造应积极响应国家和北京市政府的政策号召，以“两山论”为基础、以“双碳目标”为支撑，以恢复矿区生产能力为目标，探索具有稳定产出、合理收益回报的绿色低碳的发展模式(图6)。

表1 王平煤矿生产性更新策略的态势分析Table 1 SWOT Analysis of Productive Renewal Strategies in Wangping Coal Mine

a—改造平面；
b—改造效果。1—生态停车场；
2—沿铁轨透水铺装人行道；
3—观光小火车；
4—创意农园；
5—智碳运营中心；
6—矿区历史展览空间；
7—垂直悬吊温室大棚；
8—蔬果种植园温室大棚；
9—低碳雕塑景观；
10—主入口集散广场；
11—中转平台；
12—生态环廊；
13—生态鱼池；
14—智能蘑菇温室煤仓；
15—观光连廊(运煤廊道改造)；
16—矿区蔬果博览会展场；
17—员工宿舍；
18—矿区水处理智能控制云平台；
19—块状农田。图6 王平煤矿改造平面及效果Fig.6 The transformation plan and rendering effects of Wangping Coal Mine

王平煤矿的生产性更新须立足矿区现有资源，通过引入可修复土壤的生产性景观、煤矸石再利用技术、被动式建筑节能技术、多重智能控制技术、水循环技术及多种新能源利用技术对王平煤矿废弃地进行更新设计，以期把王平煤矿改造成低碳绿色、可持续发展的后工业园区。

对王平煤矿的更新改造，根据生产性更新用途、土壤受污染程度来划分为七大分区，分别是：生态停车区、集散广场区、工业遗迹改造区、低碳雕塑展示区、休闲绿地区、前沿技术研发办公区和创意农园及生产性种植园区(图7)。矿区的四周边缘土壤受污染程度相对较低，修复难度较小，土壤肥力高，因此将生产性种植园区布局于此，打造环绕矿区的生态廊道，提升人居环境质量。

图7 王平煤矿场地分区Fig.7 Zoning of Wangping Coal Mine

3.1 碳增汇目标下的土壤生态修复方案

在碳增汇目标下对王平煤矿废弃地进行生产性改造，应该把场地生态修复放在首位。矿区废弃土地的碳汇能力较差，应首先进行土壤性质改良、增加土壤有机质含量、恢复并提升土壤碳汇潜力，以期达到可再生产的能力，创造一个相对稳定的土地利用和生态系统结构，实现生态产品的输出。对土壤的生态修复和处理，可以增强土壤储碳量和植物的固氮能力，对碳中和的实现具有重要作用。

我国土壤修复技术大致分为物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术和复合修复技术[25]。修复的机理主要是通过直接去除土壤中的重金属；
改变土壤中金属的存在形态来降低金属的迁移性和生物有效性；
改变种植方式来降低土壤中重金属的含量。近几年还出现了植物-微生物复合修复技术和热解吸技术也广泛应用于污染土壤的修复中。为打造绿色、低碳、可持续的生态矿区，王平煤矿废弃地的土壤修复可选择植物-微生物复合修复技术。对王平矿区植物的选择，可选择本地的、适应能力强的先锋植物如狗牙草、百喜草、香根草等，固氮植物如豆科植物中的皂角树、槐树、大豆等，重金属富集植物如蒲公英、早熟禾、苍耳等，乡土植物如狭叶珍珠菜、鸢尾、地肤[26]等(表2)。

表2 矿区土壤生态恢复的植物选取Table 2 Plant selection for soil ecological restoration in mining areas

同时，为增加土壤的碳汇能力，可选择人工种植的狗尾草、早熟禾等根系发达的草本植物，来增加土壤中“碳输入”；
利用卡尔文循环、还原柠檬酸循环等微生物固碳途径，来分解土壤中有机碳的“碳输出”，促进土壤有机碳循环；
通过种植刺槐和油松混交林，使土壤有机碳(SOC)密度最大，固氮速率最高。伴随四季的更替，残败及死亡的植物能够维持土壤的“碳输入”，增加碳库储量。最后使用碳汇管理技术[27]，核算、分析、预测评估土壤的碳汇能力，及时调整种植方案，以选出废弃地土壤修复的最优策略。

3.2 农业生产性景观的低碳设计

充分发挥“双碳”目标的引导作用及废弃地绿色更新的支撑作用，从粮食作物类、蔬果作物类、低碳创意类三类农业生产性景观入手对王平煤矿废弃地进行生产性改造。

3.2.1粮食作物类生产性景观设计

在王平煤矿废弃地土壤修复的基础上，以“节水、节药、节肥”为准则，种植粮食作物类景观，可实现王平矿区粮食的自给自足。同时推行“节氮保碳”模式，通过完善和优化耕作方式，合理的使用化肥和有机肥，添加抑制剂和微量元素，利用生物炭[28]，减少农田温室气体排放。将矿区分割出来一部分土地作为农业种植园，对种植园进行规划分区，划分出多块种植田，分别种植小麦、玉米、马铃薯、红薯等，形成田间景观游览路线(图8)。同时，利用原来废弃的轨道修建观光小火车(图9)，以此来增加景观游览路线的趣味性。

图8 田间游览景观Fig.8 Tour landscapes in fields

图9 观光小火车Fig.9 Sightseeing train

3.2.2蔬果作物类生产性景观设计

除划分多块种植田外，矿区种植园内还可以设置蔬果作物类温室，既可以保证四季有粮产，又可以提供全年的观赏景观。选择羽衣甘蓝、紫白菜、彩色甜椒、观赏南瓜、樱桃、番茄等种植观叶型蔬菜或观果型蔬菜，采用悬吊栽培槽，上层种植藤蔓植物，地面种植耐阴性蔬菜或花卉(图10)。以此为平台，每年举办不同主题的蔬果博览会，进行农产品的展示和相关种植技术的介绍，吸引游客前来探奇。

图10 蔬果作物景观示意Fig.10 The schematic diagram of vegetable and fruit landscape

为了实现种植温室的低碳节能目标，内部照明系统可采用灯联网系统，仅通过一盏灯的节能智慧照明就可以让种植园节能50%～90%，解决了运营成本高、管理效率低等问题。还可采用智能化温室，对光照、浇灌、施肥、温度等进行精准调节，让蔬菜瓜果种植在资源消耗大幅降低的同时，实现产量的大幅增长。

3.2.3低碳创意类生产性景观设计

在王平矿区种植园中，还可在传统农业景观中添加艺术元素，打造成为赋有创意的低碳生产性景观。就地取材，利用矿区内现成农产品废料、建筑废料以及煤矸石等进行景观设计。如利用玉米秸秆等农产品废料设计矿区吉祥物或设立卡通类雕塑，赢得小孩子们的喜爱；
建造农具创意装置，吸引游客的眼球(图11)。设计低碳雕塑景观，利用矿区中遗留下来的煤矸石等大宗固废物，经粉碎研磨后与水泥调配在一起，加上矿区中废弃建筑拆解下来的玻璃和钢材作为拉扯和支撑，混入各色废料后就可以形成形态各异的雕塑景观(图12)。利用矿区内的废弃材料打造低碳雕塑，不仅成本低、取材方便、环保节能，体现了技术美和材料美，还利于与环境友好融合，凸显艺术作品的“实在性”。

图11 创意农业景观[29]Fig.11 Creative agricultural landscapes

图12 低碳雕塑景观效果Fig.12 The schematic diagram of low-carbon sculpture landscape

3.3 废弃建筑的生产性绿色更新

在王平废弃矿区内遗留下大量废旧建筑，如选煤楼、炼煤楼、办公楼、职工宿舍以及平房住宅等。依据基地内遗留建筑的结构破损程度，对建筑质量进行重新划分，分为三个质量等级(图13)：一类建筑结构性能较好，稍加装饰改造就能重新使用，如原有办公楼等，引入节能技术改造为绿色建筑；
二类建筑须对建筑结构进行维护才能利用，如选煤楼、运煤廊道等，须保留原有建筑特色的基础上进行结构加固和功能置换；
三类建筑结构损毁严重，须推倒重建，如场地内违建的大量平房住宅等，回收利用其拆除后的废旧砖石、混凝土等建筑垃圾，制成再生材料，重新应用到矿区的改造建设中。

一类质量；

二类质量；

三类质量；

用地红线。图13 建筑质量分析Fig.13 Quality analysis of buildings

1)利用原有办公楼立面，大面积改造为可以进行表皮种植的夹层结构(图14)。在建筑表皮种植豆角、黄瓜、葡萄等垂吊植物，形成规模化的绿色幕墙，一方面可以遮阳防晒，实现节能减排；
另一方面可以净化空气，提供健康舒适的室内环境。

图14 垂直农业景观效果Fig.14 The schematic diagram of vertical agricultural landscape

2)将选煤楼结构加固后改造为温室农园，利用煤仓空间密闭的特征，营造温暖湿润的环境条件，形成立体种植的蘑菇温室(图15)，实现生产增收及减碳降耗的目的。种植过程中施用缓释肥、节水灌溉等技术，可减少温室气体的排放。同时引进秸秆综合利用冷热能转化新技术、地下水循环利用冷热能转化技术，不仅使蘑菇温室节能50%以上，还使食用菌质量得到明显提升。

图15 煤仓温室农园Fig.15 A bunker greenhouse farm of coal bunkers

3)利用废弃的建筑屋面，进行种植屋顶的改造(图16)。在进行种植屋顶设计时，要同时考虑生产性景观的生长周期和生长特性如生长高度、根系的深浅、喜光和耐阴等[30]。可选择种植如向日葵、半枝莲、丹参、鸡冠花等喜光、向阳、耐干热的食用作物或药用作物；
也可以种植如枇杷、桃树、葡萄、无花果等果树，根据树种的大小、姿态及相互距离，创造出富于变化的生产性景观，增加屋顶的粮食生产和观赏效果；
同时在吸收热量的同时也增加了固碳量，减少了食物里程和碳足迹，降低了建筑的城市热岛效应。

图16 种植屋顶示意Fig.16 The schematic diagram of planting roof

4)对于矿区内新建建筑，本着可循环、可持续的原则，在矿区内优先选用绿色能源制造材料和废弃物再利用材料，通过建筑信息建模数字化设计进行建筑物部件及生产性设备的标准化制作，减少现场湿法作业和材料浪费，实现绿色低碳建造。

3.4 煤矸石等废料的低碳处理和利用

煤矸石是煤炭开采过程中洗选产生的固体废弃物，是一种坚硬的深灰色岩石，含碳量低、热值低、利用价值低。王平矿区内存有大量由煤矸石堆积而成的小山丘，如果处理不及时，氧化后会发生自燃并产生大量有毒气体。大量煤矸石除了占用土地之外，还会造成地面沉降、水土流失、地质荒漠化等危害，给生态环境带来极大破坏。针对煤矸石对矿区环境的影响，我国制定了相关的法律法规。《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》中指出，促进煤矸石和粉煤灰在工程建设、塌陷区治理、矿山充填、盐碱地和荒漠化土地生态恢复中的利用，引导煤矸石、粉煤灰在生产新型墙体材料、装饰材料等绿色建材[31]方面的利用。在王平煤矿废弃地中，煤矸石的再生利用主要分为以下几个方面：1)回填采空区及塌陷地；
2)制成新的建筑材料，用于加固和修补矿区中现有建筑；
3)利用煤矸石中特有的化学元素(B、Zn、Cu、Co、Mn)，制作成微生物化肥或有机复合肥，用于矿区种植园。除此之外，剩余煤矸石的再生利用可分为三大类：能源、建筑材料、化工产品(表3)。“双碳”目标下，应与生态建设相结合，实现煤矸石的综合利用，推进工业固废建材化利用在消纳固废的同时，减少资源消耗，推动煤矸石产业向绿色低碳发展。

表3 煤矸石的绿色低碳处理Table 3 Green and low-carbon treatment methods of coal gangue

4.1 建设地上地下一体化“清洁能源基地”

王平矿区拥有大量的土地、风、光等自然资源，具有开发绿色能源的先天优势，可以全面建成地上地下一体化的风、光、电、热、气多协调的清洁能源基地。坚持“清洁生产、绿色发展”的环保理念，推进资源节约集约利用；
构建以绿色能源为主体的电力系统，促进“双碳”目标的实现。首先，应充分利用太阳能资源。可在不可修复的矿坑上，铺设太阳能光伏板，将太阳能转换为其他形式的能量；
在有建筑群存在的矿业生产生活区的建筑上采用光伏屋面，或在其建筑表皮铺设太阳能瓷砖形成太阳能集成立面，将收集的太阳能用于室内发电和照明。其次，在地势开阔、风力较大的矿区废弃地上，安装发电风车，将风能转化为电能。再次，利用井下温度高且稳定的特点，开发利用地热能，通过地源热泵与冷热泵相结合的中央空调系统，达到绿色、节能、减碳的目标。还可以利用煤矿矿井垂直落差大的特点进行抽水蓄能，使其为可再生能源调峰。最后，针对矿区内农作物秸秆、落叶杂草等可回收垃圾，采用湿垃圾发酵法处理，就地发酵形成有机肥用于生产性作物，将湿垃圾变成绿色清洁能源返回生态循环系统，丰富土壤有机质含量。同时发酵箱采用太阳能供电方式，能自动投加菌剂，进行通风除臭。

4.2 建立全矿区全周期的“智碳运营中心”

为响应国家“双碳”目标，打造创新型低碳绿色废弃矿区场地，将原轨道旁边的办公楼改造成智碳运营中心。此中心以低碳智慧管理平台为支撑，为来访嘉宾提供全面的矿区低碳场景展示和游览导视(图17)。首先，将矿区所有用电设备包括低碳设备连接到智慧数据平台，实时检测矿区的能耗数据，包括水、电、气和可再生能源在时间和空间区域的分布使用情况；
展示碳排/减排趋势全景图，包括总量、年、月、日碳排、减排同比、环比变化趋势；
实时动态展现矿区能耗全景及碳排放全景，实现低碳建设的联动。其次，建立全矿区的智慧运维和管理系统，展示矿区主要碳排放源以及减排措施，实施监控矿区碳排放情况并进行数据化处理，方便矿区工作人员直观化了解降碳现状，采取相应措施改革，实现矿区碳足迹数据化和碳处理智能化。最后，在王平矿区废弃的建筑物内安装能源智能控制系统，用于监测和调整建筑物的能源消耗，以优化能源利用。如采用温湿度独立控制系统，能耗降低30%；
采用混合式热泵热水器，其能耗是传统热水器的20%～50%；
还可以采用智能照明系统、灯管、呼吸幕墙(图18)，以实现节能。

a—光导管布置；
b—光伏光导管在研发办公楼中的应用；
c—光感调节器在温室大棚照明中的应用。图18 智能照明系统Fig.18 Intelligent lighting systems

4.3 搭建低碳减污的“水处理生态系统”

城市污水处理主要通过市政管网收集到污水处理厂进行净化处理，但对于王平煤矿这一类工矿废弃地，由于排水不均，水质、水量变化大，不便于通过市政污水管进行污水净化处理。因此，在矿区内建立离网式污水处理系统，直接在污水生产源头和最小单元内就地收集，及时净化和处理矿区污水，避免了大规模因管网建设带来的周期长、资金浪费等问题。离网式污水处理系统主要包含矿区污水收集设施、污水收集管网、污水处理设备、中水回流管网四个部分，依次实现污水收集和储存、污水提升和净化、中水回用等功能。首先，矿区内职工宿舍的生活污水和农业大棚等生产污水由截污管引入到检查井，并依此通过截流井1、截流井2、阀门井，然后收集到调蓄池及物化处理装置；
其次，污水进入离网式污水处理系统管网后，引入到污水处理设备，运用小型膜-生物反应器技术来实现污水处理及水循环利用；
最后，达到回用标准的中水可用于生产设备清洁、种植园灌溉、生活用水等(图19)。

图19 水处理生态系统Fig.19 Water treatment ecosystems

离网式污水处理系统中，膜-生物反应器是膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型废水处理设备[32]，主要利用微生物对污水的处理与膜对细菌等微生物的截留结合起来对污水、化工废水等难降解的有机废水进行处理，有利于提升水质、节省能耗、节约用地。

同时，依托于矿区“智碳运营中心”，设置污水处理智能控制云平台，实现物联网远程操控，根据水质、水量特点，调整运行程序，增强适应性。并且在管理平台上可以直观地展示污水源头、排污量、中水量，形成一套成本低廉、建设自由、运维方便的新型水处理生态系统，有利于促进“双碳”目标下的工业区污水低碳减污运行、资源化可持续发展。

王平煤矿及周边区域作为未来首都的生态涵养区，承担着首都生态文明建设和绿色发展的重任。对王平煤矿废弃地的更新改造涉及了废弃矿区生态环境修复、基础设施建设、废弃建筑更新、煤矸石山处理利用等多项工作，依托于生态学、环境科学与工程、地质资源与地质工程、矿业工程、建筑学、城乡规划学等多个学科领域，需要各专业协同设计，综合运用于实际工程中。

以生产性策略为引领，以绿色低碳科技创新为支撑，在以矿区生态系统修复及减碳增汇的基础上进行多功能、多元化的绿色低碳改造，同时结合碳中和、物联网、人工智能与云计算等技术，来打造绿色生产、低碳节能、智慧生态的矿业废弃地改造示范区；
促进矿业废弃地从“消费”走向“生产”，从“碳排”走向“碳汇”，从“治理”走向“智理”。最终以王平煤矿为“点”，延伸到京西“一线四矿”，从而辐射到整个京西煤矿群，来促进城市区域“面”的低碳绿色发展，早日实现“两山论”和“双碳”目标。

感谢2016级建筑学专业本科生张佳璇在图纸绘制过程中所做的贡献。

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