“東數西算”典型數據中心環境問題及其防治對策

通信世界網消息（CWW）我國政府于2021年啟動“東數西算”工程，規劃在八大樞紐節點建設國家數據中心集群，標志著我國數據中心建設進入集約化、規模化發展的新階段。在頂層設計與人工智能算力需求的雙重驅動下，全國數據中心建設規模持續高速增長，產業集聚效應顯著。

然而，產業的繁榮發展也伴隨著嚴峻的生態環境挑戰。數據中心作為高載能基礎設施，其巨大的電力消耗間接導致了顯著的碳排放與污染物排放。更為直接的是，其內部復雜的工藝系統在運營期持續產生廢水、廢氣、噪聲、固體廢物等多種污染物，并存在電磁輻射與環境風險隱患。隨著數據中心布局密度與單體規模的不斷提升，其對環境影響的系統性、復雜性與長期性已不容忽視，綠色低碳轉型成為行業可持續發展的必由之路。

基于此，本文立足于某“東數西算”典型項目的工程實踐，系統解析數據中心工藝系統對環境的影響，并構建一個貫穿源頭控制、過程管理與末端治理全鏈條的綜合性污染防治體系，以期為數據中心的綠色規劃、低碳運營與合規管理提供一套可復制、可驗證的系統性解決方案與實踐路徑。

1 研究方法

為系統評估數據中心對環境的影響，本研究綜合采用了理論分析與工程案例實踐相結合的技術路線。具體而言，通過文獻調研建立環境影響因果鏈，進而依托甘肅慶陽某“東數西算”項目A級數據中心的工程實踐進行驗證。首先，通過文獻調研與系統分析，厘清數據中心核心工藝系統與環境影響之間的因果關系鏈；其次，選取位于甘肅慶陽樞紐節點的某典型A級數據中心作為案例，通過現場實地調研、運行數據收集及關鍵點位環境監測，獲取一手實踐數據；最后，基于案例的系統性分析，構建一套覆蓋環境影響全要素的污染防治對策體系。

2 環境影響溯源與識別

通過對數據中心工藝系統構成與運行邏輯的深入解析，建立“工藝系統—污染源—環境影響因素”的對應關系模型，準確識別數據中心對環境的影響。

2.1 數據中心工藝系統構成

數據中心工藝系統主要由實現計算功能的核心IT設備與提供運行保障的基礎設施兩大部分構成。IT設備包括服務器、存儲與網絡設備；基礎設施則為其提供必需的物理環境和能源動力。數據中心工藝系統構成如圖1所示。

圖1 數據中心工藝系統構成

（1）供配電系統：該系統承擔數據中心持續、不間斷的供電任務，是能源消耗的核心環節。其中，作為應急備用電源的柴油發電機組，是廢氣與噪聲的主要產生源；UPS及直流屏系統中的蓄電池組在達到更換周期后，會產生廢舊蓄電池，構成固體廢物管理的重點；而高壓變電站及配電裝置則是工頻電場、工頻磁場等電磁環境影響的來源。

（2）制冷系統：該系統負責耗散IT設備及供配電系統運行所產生的巨大熱量，是數據中心主要的能耗與水耗單元之一。冷水機組、水泵等設備是主要的連續噪聲源；冷卻塔作為噪聲與廢水的復合污染源，其選型直接決定了系統的水資源消耗強度與排污特性。

（3）主機房：主機房是電子信息設備安裝和運行的建筑空間。IT設備在此集中部署，其高密度運行構成了數據中心總能耗的根源。設備在達到生命周期后報廢，將產生大量的電子廢物，其中包含廢電路板等需要進行專業化處置的危險組件。

2.2 環境影響因素識別與分析

基于上述工藝系統分析，識別出數據中心在運營期的潛在環境影響因素如下。

（1）水環境影響

數據中心運營期的廢水主要來源于冷卻塔的定期排污與清洗過程。其水質及水量特性與冷卻塔類型密切相關。開式冷卻塔由于循環水直接與空氣接觸，易因蒸發和飄逸而水質惡化，為控制結垢和微生物（如軍團菌）滋生，需要大量排污和投加化學藥劑，因而耗水量大，所排出的水中含有高濃度的溶解性總固體、鈣鎂離子、氯離子及藥劑殘留。研究表明，在相同散熱負荷下，開式冷卻塔的補水量可達閉式冷卻塔的1.5倍以上，是數據中心運營水耗的主要產生者。相較而言，閉式冷卻塔采用間壁式換熱，循環水處于密閉系統內，水質保持良好，排污量顯著降低。

（2）大氣環境影響

為確保供電可靠性，數據中心均配備應急備用柴油發電機組，該機組在電網穩定地區年運行時間通常為50~100小時，主要在月度測試和應急情況下啟用。其運行時產生的煙氣是數據中心主要的大氣污染源，主要污染物包括氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SO2）和顆粒物（PM）。

（3）聲環境影響

在數據中心的多種噪聲源中，冷卻塔對環境的影響最為明顯。由于其通常布置于建筑屋頂，噪聲傳播范圍廣，在距聲源1米處的噪聲可達65~95dB(A)，且以風機噪聲和淋水噪聲為主，頻帶較寬，因此易引發周邊環保投訴。此外，變電站的變壓器、冷水機組和水泵也是重要的連續性噪聲源。

（4）固體廢物影響

固體廢物主要包括廢舊蓄電池和電子廢物兩大類。鉛酸蓄電池（危險廢物代碼：900-052-31）更換周期通常為6至8年；鋰離子電池更換周期為8至10年，目前多按一般工業固體廢物管理。IT設備更新周期為3至5年，所產生的電子廢物中包含廢電路板（危險廢物代碼：900-045-49）等危險組件，對電子廢物的規范化、資源化處置是數據中心循環經濟的重要體現。

（5）電磁環境影響

110kV及以上電壓等級的變電站是主要的電磁環境影響源，其影響因子為工頻電場和工頻磁場，應依法進行電磁環境影響評價，確保其符合《電磁環境控制限值》（GB 8702—2014）等國家標準的限值要求。

（6）環境風險分析

儲油罐是數據中心主要的環境風險源。為滿足A級數據中心12小時滿負荷運行的要求，一個IT功率為1.5萬千瓦的數據中心儲油量可達50立方米以上，存在因腐蝕、破損或操作失誤導致的柴油泄漏風險，可能對土壤和地下水環境造成長期污染。針對地下儲油罐的模擬研究顯示，單次泄漏事件中柴油的遷移范圍可達數百米，對地下水水質構成長期潛在威脅[4]。

3 數據中心環境污染防治對策

基于上述環境影響的識別結果，構建一套覆蓋源頭控制、過程管理與末端治理的全鏈條污染防治體系至關重要。

3.1 水污染防治對策

針對冷卻塔排污這一主要水污染源，源頭削減是根本，應優先選擇耗水量低的閉式冷卻塔。工程實踐表明，此舉可較開式冷卻塔降低約30%的補水量。過程控制是關鍵，應通過智慧水務系統精準監控水質，合理投加環保型藥劑，將循環水濃縮倍率穩定控制在5~8倍的最佳區間，從根本上減少排污量。末端治理與回用是保障，對于排放的廢水，在具備納管條件的地區須確保其滿足《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/T 31962—2015）；在環境敏感或水資源短缺地區，則應采用“預處理+反滲透”等深度處理工藝。此外，應建立完善的雨污分流系統，并將雨水收集回用于綠化及道路澆灑，這已成為現代產業園區的標準配置，能有效提升水資源循環利用效率。

3.2 大氣污染防治對策

柴油發電機組是數據中心主要的大氣污染源，其污染防治須貫穿運行全過程。源頭控制方面，應強制使用硫含量低于10mg/kg的國VI標準柴油。研究亦表明，采用具有低硫、低多環芳烴特性的清潔燃料，可有效從源頭降低柴油機的顆粒物（PM）、一氧化碳（CO）和總碳氫（THC）排放。過程優化方面，在設備選型時應優先采購采用高壓共軌、渦輪增壓及廢氣再循環等先進技術的低氮燃燒發電機組。末端治理方面，在環保要求嚴格的區域，必須為發電機組加裝柴油顆粒過濾器（DPF）和選擇性催化還原（SCR）等高效尾氣凈化裝置。針對數據中心備用柴發的運行特性，已有研究提出了專門的選擇性催化還原裝置設計方法，通過優化催化劑選型與系統布局，實現氮氧化物（NOx）的高效穩定去除，確保各項污染物穩定達標排放。

3.3 噪聲污染防治對策

為有效控制冷卻塔、冷水機組、水泵及變壓器等設備產生的噪聲，須實施從聲源到傳播途徑的多層次綜合治理。聲源控制是首選，應優先選用低噪聲風機、水泵及“靜音型”冷卻塔。對于變電站，選用低噪聲主變壓器并實施基礎減振，是經驗證的有效措施。傳播途徑阻斷是核心，可在冷卻塔進排風口加裝高效消聲器，并在噪聲傳播路徑上設立隔聲屏障。實踐表明，通過上述系統性治理，數據中心廠界噪聲完全能夠滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB12348—2008）的限值要求。

3.4 固體廢物防治對策

針對數據中心產生的固體廢物，特別是危險廢物，必須實施嚴格的分類與規范化管理。廢舊鉛酸蓄電池和廢電路板等危險廢物，必須嚴格按照《危險廢物貯存污染控制標準》（GB 18597—2023）的要求，設置專門的危廢暫存間，并執行“即換即清”政策，委托具備相應資質的單位進行安全處置與資源化回收。對于變壓器油等液態危險廢物，其環境風險防范至關重要。應在設計中為每臺主變配置事故油坑與排油系統，并連接一座容積充足（按單臺設備100%油量設計）的事故油池，池體須做防滲處理，確保事故狀態下廢油可被完全收集并做無害化處置。

3.5 電磁環境防治對策

針對變電站產生的工頻電場和工頻磁場，應采取主動防護。規劃優化是前提，在總圖布置階段應使其遠離居民區、學校等環境敏感區域。技術選型是關鍵，優先采用氣體絕緣組合電器并將變電站設計為戶內站或預制艙式，利用建筑結構與金屬殼體進行自然屏蔽，這是降低電磁環境影響的根本性措施。工程實測表明，采用上述設計的110kV變電站，其廠界處的工頻電場和磁感應強度可穩定控制在數V/m和小于1μT的水平，遠低于《電磁環境控制限值》（GB 8702—2014）規定的4kV/m和100μT的公眾曝露控制限值。

3.6 環境風險防治對策

大型數據中心的儲油罐是主要環境風險源。防范體系應覆蓋工程設防與智能監控兩大維度。工程設防是基礎，對于埋地儲油罐，強制采用雙層罐結構并設置防滲圍堰，構成防止柴油泄漏污染土壤與地下水的雙重物理屏障。智能監控是提升，應為儲油罐配置液位在線監測與滲漏檢測系統，實現對風險源的24小時不間斷監控。同時，制定涵蓋變壓器油泄漏、柴油泄漏等場景的專項應急預案，并納入園區統一應急管理范疇，開展定期演練，方能形成完整可靠的環境風險防控閉環。

4 結論與展望

本文通過系統分析并結合“東數西算”典型項目的工程實踐，構建了覆蓋水、氣、聲、固體廢物、電磁環境及環境風險六大環境要素的全鏈條、多層次防治體系，以期為數據中心的綠色規劃、低碳運營與合規管理提供參考。展望未來，數據中心的環境治理應與智慧化、資源化發展方向深度融合，重點包括：構建基于物聯網的智慧環境管理平臺，實現污染物的精準管控與能源資源的智能調度；全面推廣可再生能源應用，持續降低碳足跡；積極探索廢水“近零排放”、機房余熱利用等資源循環技術。

通過上述努力，推動數據中心從能源消耗型設施向“綠色算力”基礎設施的根本性轉變，為國家“雙碳”戰略與數字經濟的可持續發展提供堅實支撐。