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ca88人工湿地水质净化工程技术

发布时间:2020-12-20 09:21

  人工湿地水质净化工程技术_环境科学/食品科学_工程科技_专业资料。人工湿地水质净化工程技术指南 (征求意见稿) 编制说明 《人工湿地水质净化工程技术指南》编制组 二〇一九年十月 I 项目名称:人工湿地水质净化工程技术指南 项目统一编号: 本规范起草单位:河北省环

  人工湿地水质净化工程技术指南 (征求意见稿) 编制说明 《人工湿地水质净化工程技术指南》编制组 二〇一九年十月 I 项目名称:人工湿地水质净化工程技术指南 项目统一编号: 本规范起草单位:河北省环境工程评估中心、北京科技大学。 本规范主要起草人员: 本规范主要审查人员: II 目录 1 项目背景.......................................................................................................................................... 1 1.1 项目来源........................................................................................................................................ 1 1.2 工作过程........................................................................................................................................ 2 1.2.1 现状调研 ............................................................................................................................... 2 1.2.2 资料收集与整理 ................................................................................................................... 2 1.2.3 标准制订 ............................................................................................................................... 2 2 标准编制研究 .................................................................................................................................. 3 2.1 已有标准现状................................................................................................................................ 3 2.1.1 现行人工湿地相关标准 ....................................................................................................... 3 2.1.2 现行人工湿地相关标准人工湿地设计参数分析................................................................ 4 2.2 现场调研情况.............................................................................................................................. 11 2.2.1 河北省霸州市石沟干渠生态砾石床湿地水体净化工程 .................................................. 11 2.2.2 河北省廊坊市安次区龙河水环境综合治理工程.............................................................. 15 2.2.3 河北省廊坊市香河县生态砾石床 ..................................................................................... 18 2.2.4 河北省沧州南大港污水处理厂 ......................................................................................... 21 3 标准主要技术内容 ........................................................................................................................ 25 3.1 标准适用范围.............................................................................................................................. 25 3.2 标准章节主要包含的内容.......................................................................................................... 25 3.3 术语和定义.................................................................................................................................. 25 3.4 主要技术说明.............................................................................................................................. 25 3.4.1 术语定义 ............................................................................................................................. 25 3.4.2 设计要求 ............................................................................................................................. 26 3.4.3 预处理 ................................................................................................................................. 28 3.4.4 人工湿地系统 ..................................................................................................................... 29 3.4.5 施工和验收 ......................................................................................................................... 35 III 3.4.6 运行与管理 ......................................................................................................................... 37 IV 1 项目背景 1.1 项目来源 自 19 世纪 80 年代以来,我国人工湿地发展经历了研究与探索、应用和提升 阶段,如今,人工湿地技术在生活污水、养殖废水、工业废水、农业退水、河水、 黑臭水体等领域已经得到了广泛的应用。为了推广和规范该技术,2009 年及 2010 年住建部和环保部分别发布了人工湿地相关技术规范。因此,在人工湿地的设计、 运行与管理方面积累了一定的经验。 为深入推进水污染防治,打好碧水保卫战,我省水污染防治工作领导小组办公 室组织制定了《河北省碧水保卫战三年行动计划( 2018-2020年) 》, 明确以水环境质量改善为核心, 着力开展八大专项行动,多次提出实施人工湿地 工程建设,以保持优良水质不退化,不达标控制单元确保水质按期达标:其中“大 运河生态带”中要求“以卫运河、南运河、北运河等重污染河流为靶向,加快实 施人工湿地建设等治理项目,加强生态流量保障工程建设”,“(三)河流湖库流域 综合治理专项行动——修复水生态空间”中提出“实施生态缓冲带保护修复工程、 人工湿地工程建设”,“水质达到或优于Ⅲ类的控制单元,要加大保护力度,针 对性实施人工湿地和初期雨水收集处理等工程,进一步削减入河(湖)污染负荷,保 持优良水质不退化;全力推进滹沱河、龙河、凤河、沧浪渠、滏阳河等重污染河 流(河段)环境治理攻坚,强化污染源头治理……人工湿地建设等措施,确保水质按 期达标”等。 我省《关于白洋淀生态环境治理和保护意见》中提出:(1)安装傍水村庭 院式人工湿地污水处理系统,(2)开展河流湿地建设,优先启动府河、漕河、 瀑河、萍河、唐河、孝义河、潴龙河等汇入雄安新区前,在行洪范围外生态湿地 项目建设。此外,河北省已发布《大清河流域水污染物排放标准》 (DB13/2795-2018)、《子牙河流域水污染物排放标准》(DB13/2796-2018)、 《黑龙港及运东流域水污染物排放标准》(DB13/2797-2018)三部地方标准。 这些都对流域水污染防治提出新要求,更是为水质净化提出了新挑战,也推 动了人工湿地技术的应用。因此,ca88。在已有的地方经验基础上,以国家行业标准为 依托,因地制宜的制定河北省人工湿地水质净化工程技术指南具有重要意义。 1 1.2 工作过程 1.2.1 现状调研 标准编制组于 2019 年 7-8 月赴本省和外省进行调研考察,考察内容为采用 人工湿地技术的污水处理、河道治理等生态工程,调查包括项目建设前环境影响 评价工作的实施情况,项目工艺参数如处理水量、湿地类型、填料选择、植物栽 种等,项目施工过程中构筑物的主要技术指标,如坡度、补水管、排水管的布置 等,项目竣工的验收程序及环境影响相关的主要技术指标。与项目运行方调研建 设后湿地工程的运行情况、进出水水质指标、各运行单元的去除率,运行维护中 的关键要点及维护状况。在调研过程中,标准编制组还与项目设计、施工相关方 代表进行了交流,广泛听取了各方面代表和专家的建议和意见。 1.2.2 资料收集与整理 标准编制组收集了北京、山东等部分省份人工湿地设计、竣工验收相关标准, 收集查阅了泰国、德国等国外发达国家生态工程相关标准。结合所调研的正在施 行湿地工程的在线监测数据,基本掌握了人工湿地技术的主要工艺流程、污染物 净化特点及运行管理现状等,为标准的起草奠定了基础。 1.2.3 标准制订 在上述工作的基础上,标准编制组通过研究人工湿地的主要工艺设计、净化 效率、运行管理维护、竣工验收等主要关键环节,并参考国内外相关排放标准及 国内外现有的最佳实用工艺,确定了标准建议参数。2019 年 10 月,标准编制组 完成《人工湿地水质净化工程技术指南(征求意见稿)》和编制说明。 2 2 标准编制研究 2.1 已有标准现状 2.1.1 现行人工湿地相关标准 我国已发布的人工湿地相关导则、规程和规范以及发布机构和发布时间如下 表所示。 表 1 我国目前已发布施行的标准 发布年份 2009 2010 2011 2012 2012 2014 2015 2016 2019 2017 2010 2018 发布机构 住建部 环保部 宁夏自治区质监局 上海市建设交通委 浙江省质监局 江苏省住建厅 青海省质监局和环保厅 北京市质监局 天津市住建部 广东省质监局 云南省质监局 山东省质监局 适用水体 标准名 RISN-TG006-2009 人工湿地污水处理技 术导则 HJ 2005-2010 人工湿地污水处理工程技 术规范 DB64/T 699-2011 农村生活污水处理技 术规范 DG/TJ08 2100-2012 人工湿地污水处理 技术规程 DB33/T 868-2012 农村生活污水处理技 生活污水、二级出水及 术规范 其他类似性质出水 DGJ32/TJ 168-2014 有机填料型人工湿 地污水处理技术规程 DB63/T 1350-2015 河湟谷地人工湿地污 水处理技术规范 DB11/T 1376-2016 农村生活污水人工湿 地处理工程技术规范 DB/T 29-259-2019 天津市人工湿地污水 处理技术规程 DB44/T 1995-2017 水解酸化-人工湿地 无动力污水处理工程技术规范 低浓度污水 DB53/T 306-2010 高原湖泊区域人工湿 地技术规范 微污染水体 DB37/T 3394-2018 人工湿地水质净化工 程技术指南 从表 1 可见,我国最早的人工湿地相关技术标准是于 2009 年由住建部标准 定额研究所组织编制并发布的。近年来发布的标准包括天津市人工湿地技术规 程、山东省人工湿地技术指南和广东省人工湿地技术规范。广东省人工湿地技术 规范只含有水平流湿地的设计,并不包括垂直流湿地的设计,山东省人工湿地技 术指南将潜流湿地不作区分,统一推荐设计参数。青海省人工湿地技术标准内容 主要是针对复合潜流湿地设计推荐的设计参数。 按地区看,华东地区的标准最多,包括山东人工湿地技术指南、江苏人工湿 地技术规程、上海人工湿地技术规程等,华南地区有广东人工湿地技术规范,华 3 北地区有北京人工湿地技术规范和天津人工湿地技术规程,西南地区有云南人工 湿地技术规范,西北地区有青海人工湿地技术规范和宁夏自治区人工湿地技术规 范。 2.1.2 现行人工湿地相关标准人工湿地设计参数分析 表 2、表 3、表 5、表 6 和表 7 列出了各个技术标准中垂直流人工湿地和水 平流人工湿地的设计参数,可以看到水平流人工湿地和垂直流人工湿地设计指标 有悬浮物 SS 浓度、CODCr 负荷、BOD5 负荷、水力负荷、水力停留时间、床体 深度、核心处理层厚度和核心层粒径范围。CODCr 负荷、BOD5 负荷指的是单位 面积人工湿地可削减的有机污染物质量,常用于计算人工湿地床体面积。水力负 荷指单位时间单位面积人工湿地接纳的污水量。水力停留时间指水在人工湿地处 理区总容积内的平均停留时间。表 9 统计了各个技术标准对植物种类选用、种植 密度和种植时间的要求。 人工湿地工程设计主要是面积设计计算,但是要保证良好的处理能力,湿地 系统的设计深度、填料性质和粒径、植物种类等因素也非常重要。 一、人工湿地负荷设计: 1.进水 SS 指标和有机污染负荷指标 悬浮物 SS 会在湿地基质的空隙中积累,为了保证湿地正常运行,必须控制 进水 SS 浓度。污染负荷指标通常有 CODCr 负荷(有机负荷)、BOD5 负荷(有 机负荷)和其他污染(氨氮、总氮和总磷)负荷。 如表 2 所示,北京规范、浙江规范和山东指南中没有对潜流人工湿地的进水 SS 浓度做出规定,云南规范的 SS 浓度最高限值为 400 mg/L,明显高于其他标 准,这与表 7 中其较大的基质粒径范围对应。环保部规范和广东规范对水平流人 工湿地的进水 SS 浓度要求值最低,为 60 mg/L。 表 2 各标准对潜流人工湿地进水 SS 浓度的限值 各标准对潜流人工湿地进水 SS 浓度的限值(单位:mg/L) 环保部 规范 广东 规范 住建部 导则 上海 规范 宁夏 规范 江苏 规范 云南 规范 天津 规范 水平流 60 60 100 100 100 80 400 80 4 湿地 垂直流 80 无 湿地 如表 3 中两种潜流湿地的污染负荷指标中,大部分标准的污染负荷指标设计 值仅推荐了 CODCr 负荷或 BOD5 负荷的其中之一,广东规范和云南规范对两种指 标都有推荐值。对于垂直流湿地,江苏规程的最高 CODCr 负荷可达 90 g/(m2·d), 而导则的最高 CODCr 负荷为 20 g/(m2·d)。对于水平流湿地,最高的 CODCr 负荷 限值为广东规范的 50 g/(m2·d),而导则的最高 CODCr 负荷为 16 g/(m2·d)。各标准 建议两种湿地的 BOD5 负荷,大部分的设计值在 12 g BOD5/(m2·d)以下。Li 统计 分析中国人工湿地,报道了对 1990-2015 年运行超过三年的人工湿地工程的数据 分析结果,发现垂直流湿地的负荷范围为 10.6-55.3g BOD5/(m2·d),而西方国家 普遍为 6-10 g BOD5/(m2·d)。 表 3 各标准对潜流人工湿地有机污染负荷建议值 各标准对潜流人工湿地有机污染负荷建议值(单位:g/(m2·d)) 环保部 住建部 北京 天津 上海 江苏 浙江 山东 广东 规范 导则 规范 规程 规程 规程 规范 指南 规范 云南 规范 宁夏 规范 CODCr 负荷 垂直流 湿地 BOD5 负荷 8-12 ≤20 60 50-90 0.5-10 ≤8 6-8 8-12 10-15 16-32 5-8 8-12 CODCr 负荷 水平流 湿地 BOD5 负荷 8-12 25- ≤16 ≤40 0.5-10 20-50 10-15 45 ≤8 5-8 8-12 5-15 5-8 8-12 宋丽丽等统计了全国各个地区的生活污水 ρ( BOD5)/ρ( CODCr)比值,全国的 ρ( BOD5)/ρ( CODCr)平均值为 0.45,华北地区 ρ( BOD5)/ρ( CODCr)平均值为 0.46, 华东地区 ρ( BOD5)/ρ( CODCr)平均值为 0.42,华南地区 ρ( BOD5)/ρ( CODCr)平均 值 为 0.49 , 西 北 地 区 ρ( BOD5)/ρ( CODCr) 平 均 值 为 0.44 。 使 用 各 地 区 的 ρ( BOD5)/ρ( CODCr)平均值用于 CODCr 负荷与 BOD5 负荷的换算,计算结果如表 4 所示。 表 4 各标准对潜流人工湿地有机污染负荷计算值 5 各标准对潜流人工湿地有机污染负荷计算值(单位:g/(m2·d)) 全国 华北 华东 华南 西南 西北 环保部 住建部 北京 规范 导则 规范 天津 规程 上海 规程 江苏 规程 浙江 规范 山东 指南 广东 云南 规范 规范 宁夏 规范 垂直流 CODCr 17.8-26.7 ≤20 湿地 BOD5 8-12 ≤9 ≤17.4 ≤8 13-17.4 6-8 ≤60 ≤25.2 50-90 21-37.8 19-28.6 0.5-10 8-12 0.2-4.2 无 10-15 18.2-27.3 无 5-8 8-12 水平流 CODCr 17.8-26.7 ≤16 ≤17.4 10.9-17.4 ≤40 25-45 19-28.6 0.5-10 20-50 10-15 18.2-27.3 湿地 BOD5 8-12 ≤7.2 ≤8 5-8 ≤16.8 11.5-18.9 8-12 0.2-4.2 5-15 5-8 8-12 表 4 中数据显示,华北地区的北京规范和西南地区的云南规范的污染负荷低 于国家环保部规范中的最小污染负荷值,北京规范的取值与住建部导则较为接 近,而上海规程和江苏规程的最大污染负荷值很大程度超过了国家环保部规范的 最大值,导致这种差距的原因应当是由于人工湿地设计的床体深度、选择的基质 材料以及气候的差异造成的,对于垂直流湿地,上海规程建议粒径范围是 2-6mm, 而北京规范推荐的粒径范围为 0.2-5mm,北京规范和上海规范其他设计指标比较 接近,推测应当是污水性质不同和气候影响使得规范中推荐的污染负荷设计值不 同。 2.潜流人工湿地的水力学指标 本文中提及的人工湿地标准的适用对象,都是生活污水、二级出水、或类似 性质污水。从表 5 中看出垂直流人工湿地的水力负荷设计值普遍高于水平流人工 湿地,垂直流人工湿地的水力负荷通常在 1000 L/(m2·d))以下,水平流人工湿地 通常在 500 L/(m2·d))以下。各个标准之间差异明显。水力停留时间指污水在人 工湿地内的平均驻留时间,主要和污水流量、湿地床体体积及基质空隙率有关。 各个标准中两种潜流人工湿地的水力停留时间差别不大。 表 5 各标准对潜流人工湿地水力负荷建议值 各标准对潜流人工湿地水力负荷建议值(单位:L/(m2·d)) 全国 华北 华东 华南 西南 西北 环保部 规范 住建部 导则 北京 天津 上海 江苏 浙江 山东 广东 云南 宁夏 规范 规程 规程 规程 规范 指南 规范 规范 规范 <1000 垂直流 (北方 200-500 湿地 南方 400-800) 水平流 湿地 <500 ≤80 (生物处理) 800- 40- 200- 100- 200- ≤200 ≤400 ≤300 无 ≤120 1000 240 1000 500 500 (深度处理) ≤40(a) 400- 40- 200- 100- ≤200 ≤250 ≤200 250 <500 100-300(b) 600 240 1000 500 6 注:a 指面积不受限情况下水力负荷值;b 指面积受限情况下水力负荷值 如表 6 所示,各标准中垂直流湿地的水力负荷有明显不同。西南地区的云南 规范和西北地区的宁夏规范中水力负荷范围与环保部规范相近和保持一致,推荐 的设计值应与设计人口规模及经济发展状况相符合。水平流湿地的水力负荷除山 东指南外,大部分标准的建议设计值都环保部规范的建议范围内。山东指南的适 用对象为微污染水体,水力负荷最大值超过环保部规范的建议值。 与环保部规范相比,华北地区的北京规范和天津规程、华东地区的上海规程 及浙江规范和华南地区的广东规范的水力负荷最大值小于其对北方地区和南方 地区建议的最小值,这可能归因于北京市、天津市、上海市、浙江省和广东省已 执行或即将执行的更高的农村生活污水排放标准,而江苏规程使用的是有机填料 并且核心处理层厚度更大,水力负荷范围则超过环保部规范建议的最大值。 二、人工湿地深度设计: 比较不同标准的人工湿地床体深度和核心处理层厚度,如表 6 所示。大多数 标准中垂直流流人工湿地床体深度至少为 800 mm,最大值为 2000 mm,核心处 理层厚度至少为 400 mm。宁夏规范的床体深度范围最大,为 1600-2000 mm。垂 直流湿地床体深度一般须根据冬季环境温度、植物种类和根系生长深度确定,以 保证湿地床中必要的好氧条件和一定的保温效果。深度越大,水平流湿地和垂直 流湿地容水量越大,间歇运行的垂直流湿地好氧条件越好,但提高了单位面积的 成本,并且更换基质难度大、成本高,维护困难。水平流湿地深度至少为 600 mm, 最大值为 2000 mm。大部分标准缺少对核心处理层厚度的建议。 表 6 各标准对潜流人工湿地深度建议值 住建部 北京 天津 上海 江苏 浙江 广东 云南 宁夏 导则 规范 规程 规程 规程 规范 规范 规范 规范 垂直流湿地 床体深度 (单位:mm) 垂直流湿地 核心处理层厚度 (单位:mm) 水平流湿地 床体深度 (单位:mm) 800- 1200- ≥800 ≤2000 2000 1600 8001200 1500- 16002000 2000 ≥500 600- 800900 1700 12001400 800- 600- 700- 1250- 800- 1000- 1600- >1000 1500 1200 1200 1350 1200 1500 2000 7 水平流湿地 核心处理层厚度 (单位:mm) ≥500 500- 9001000 1000 三、填料性质和粒径要求: 核心处理层的基质粒径也是影响处理效率的关键设计指标。人工湿地基质的 粒径是人工湿地设计的重要参数,一方面,粒径的大小影响湿地比表面积,粒径 越小,基质床体比表面积越大,对污染物的吸附效果越好,且越有利于微生物的 附着生长。如表 8 所示,Pelissari 等在孟加拉国达卡市进行了垂直流人工湿地中 试试验,基质粒径为 3-8 mm ,CODCr 去除率只有 63.8%,效果不太好,Paing 等在法国调研 169 个垂直流人工湿地,其中 18 个使用小粒径砾石的紧凑型垂直 流人工湿地表现相对较好,COD 去除率达到了 80%以上 。另一方面,粒径的减 小,降低了湿地床体的水力传导性,增加了湿地堵塞风险。潜流人工湿地最常选 用的基质粒径范围是 4-16 mm,对于水平流人工湿地,在进水配水区和出水集水 区需要使用更大粒径的基质。北京规范和宁夏规范要求填料粉末含量应符合设计 要求值,但没有给出具体要求。丹麦指南要求粘土和淤泥(颗粒小于 0.125 mm) 的含量必须小于 0.5%,可供参考。住建部导则和广东规范要求填料粒径符合级 配曲线范围,但广东规范没有给出级配曲线 各标准对潜流人工湿地填料层粒径的建议值 住建部 北京 导则 规范 天津 上海 浙江 规程 规程 规范 广东 规范 云南 规范 宁夏 规范 垂直流湿地 核心层粒径范围 (单位:mm) 0.2-6 0.2-5 2-8 2-6 12-30 60-100(上) 10-20(中) 8-16 5-10(底) 水平流湿地 核心层粒径范围 (单位:mm) (上层粗砂) 2-8 2-20 4-8 4-30 150-300(中) 12-30 300-600(底) 水平流湿地 16-6 25-15 进水区、出水区 (进水区) 20- (进水区) 40- 粒径范围 8-16 100 10-15 80 (单位:mm) (出水区) (出水区) 20-40 (中段) 5-10 (末段) 60-100 16-32 16-6 (进水区) 8-16 (出水区) 表 8.典型垂直流人工湿地的数据比较 8 来源 潘涛 Brix Brix Paing Paing Saeed 粒径范围 核心层 深度 CODCr 浓度 CODCr 去除效率 BOD5 浓度 BOD5 去除效率 氨氮 浓度 氨氮 去除效率 0.2-6 mm 粗砂 d60=1-4 mm 砾石 d60=1-4 mm 砾石 1000 mm 1000 mm 456 mg/l 94% 73.3 mg/l 93% 507 mg/l 98% 242 mg/l 76% 254 mg/l 92% 105 mg/l 78% 0.5-4 mm 片岩 + 4-10 mm 砾石 500 mm 200 mm 722 mg/l 86% 268 mg/l 94% 2-8 mm 砾石 400-500 mm 841 mg/l 80% 360 mg/l 86% 3-8 mm 砾石 700 mm 315.2 mg/l 63.80% 18.6 mg/l 68.21% 四、人工湿地对植物的要求: 表 9 各个标准中对于植物种类、数量、种植时间的要求 规范 名称 建议潜流湿地种植的植物种类 数量 种植时间 环保部 芦苇、蒲草、荸荠、莲、水芹、水葱、茭白、香蒲、千屈 按种类与工程要求调整,推荐 规范 菜、菖蒲、水麦冬、风车草、灯芯草 为 9 株/㎡-25 株/㎡ 春季 住建部 芦苇、香蒲、美人蕉、菖蒲、水葱、风车草、灯芯草、再 导则 力花 北京 规范 芦苇、香蒲、菖蒲、水葱、千屈菜、茭白 天津 芦苇、香蒲、菖蒲、黄花鸢尾、千屈 规程 菜、水葱、藨草 按种类调整,芦苇为 4 株/㎡ -6 株/㎡ 春季 春季(最佳)夏季、 秋季 9 株/㎡-25 株/㎡ 宜春季或初夏, 夏末或初秋也可种植 上海 规程 江苏 规程 有植物种类与种植密度表,芦 芦苇、蒲草、荸荠、莲、水芹、水葱、茭白、香蒲、千屈 苇为 16 株/㎡-25 株/㎡,(2-3 3、4 月份或越冬期 菜、菖蒲、水麦冬、风车草、灯芯草 株或芽/丛) 芦苇、香蒲、富蒲、美人蕉、水葱、灯芯草、旱伞草、再 各类植物按规程中间距要求种 4 月初至 8 月底,成 力花、千屈菜、鸢尾、高草、麦冬等 植,芦苇为 25 株/㎡ 活率高 浙江 芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、风车草、水竹、水葱、大米 一般每平方米 8-10 穴,每穴栽 规范 草、灯芯草、再力花、芦竹、鸢尾、千屈菜、纸莎草 2-3 株。 山东 指南 芦苇、香蒲、菖蒲、水葱、黄花鸢尾等本地植物 9 株/㎡-25 株/㎡ 广东 规范 芦苇、香蒲、水葱、美人蕉、风车草、香根草、再力花、 泰国慈菇、水禾、水竹、花叶芦竹 有植物种类与种植密度推荐 表,芦苇为 16 丛/㎡-25 丛/㎡ (2-3 株或芽/丛) 3、4 月份或越冬期 云南 规范 芦苇、香蒲、菖蒲、旱伞竹、风车草、美人蕉、 马蹄莲 4 丛/㎡,2 株-3 株/丛。 春季 宁夏 芦苇、香蒲、美人蕉、菖蒲、水葱、千屈菜、茭白 有植物配置表,芦苇为 16 株 9 规范 青海 规范 芦苇、香蒲、菖蒲、水葱 /㎡-20 株/㎡ 依株行距计算得 13 株/㎡-33 春季,亦可在适宜地 株/㎡ 区于夏末秋初建植 各标准对人工湿地的植物部分提出植物种类选用、种植密度、种植时间、种 植方法、植物驯养和植物管理等方面的建议,住建部导则、上海规程、江苏规程 对植物部分的描述相对更细致。各标准对人工湿地选用植物的要求可以总结为耐 污去污能力强、根系发达和生物量大、移植成活率高、耐寒、抗病害、兼顾观赏 性和经济性的六个特性,部分标准提及其中三至四点。如表 9 所示,芦苇、香蒲、 菖蒲、水葱为各规范均推荐选用的人工湿地植物,环保部规范、上海规程、江苏 规程、浙江规范、广东规范中提及的植物种类数量较多。表 9 中,各标准对单位 面积栽种的植物数量建议范围存在差异,地方标准中,云南规范的植物种植密度 最小,住建部导则对芦苇的建议种植密度最小,其理由是挺水植物生长繁殖速度 快,种植初期密度不宜过大[1] 。除未给出种植时间的标准,各标准都建议在春 季栽种植物,上海规程和广东规程提及越冬期可以栽种植物,可能与当地气候有 密切关系,江苏规程提及春季栽种最为适宜,实践证明 8 月底前栽种均可以成活。 环保部规范、住建部导则、上海规程、江苏规程、云南规范、宁夏规范、青海规 范给出了植物栽种移植的方式。住建部导则、宁夏规范、青海规范提及了植物种 植后驯养的方法。在植物收割方式上,大部分标准规定为定期收割,浙江规范为 衰败后及时收割,北京规范为越冬期保存,到开春后收割。 综合来看,部分标准还需要对人工湿地的植物维护管理部分进行更详尽的规 范说明,补充植物种植时间和植物的驯养方法等方面的内容,并且各标准可以结 合本地气候特征和生态环境情况,参考实际工程和科研结果,确定可以选用的植 物种类、不同植物合适的种植密度范围和成活率高的种植时间范围。 五、标准中的其他设计要求 基质材料通常选用砂、砾石、沸石和石灰石等一种或多种填料组合。 大部分标准未明确规定运行方式,部分提及适当采用间歇运行防堵塞,上海 规程和广东规范规定可以采用连续运行、间歇运行和潮汐运行三种运行方式。只 有北京规范对间歇运行的时间进行说明:对于连续流运行的湿地池体,至少每月 降低一次湿地水位,实施间歇运行 3-5 天。 设计使用年限仅有北京规范和山东指南提及,北京规范的设计使用年限为 10 30 年,山东指南建议是质保期一般为 2 年。 2.2 现场调研情况 2.2.1 河北省霸州市石沟干渠生态砾石床湿地水体净化工程 一、基本信息 1.工程名称:霸州石沟干渠生态砾石床湿地水体净化工程。 2.建成时间:2018 年 9 月。(累计建设时长约 12 月) 3.地理位置:116.679634(经度) 39.055141(纬度) 4.处理对象:河道水(来自中亭河)。(中亭河接受水体主要是污水处理厂 排放的尾水和夏季初期雨水) 5.处理水量:设计处理 11 万吨/天(由于工业废水排放标准趋于严格,大量 工厂停产,对污废水处理设施进行提标改造,实际处理水量小于设计水量)。 6.运行方式:连续运行。 7.排放标准:出水排入石沟干渠。达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002) 中地表 V 类水(COD≤40 mg/L、氨氮≤2.0 mg/L 、总磷≤0.4 mg/L)。达到《大 清河流域 水污染 物排 放标准》 ( DB13/2795-2018)中 一般控 制区 排放限值 (COD≤40 mg/L、氨氮≤2.0 mg/L 、总氮≤15 mg/L 、总磷≤0.4 mg/L)。 二、工艺技术及运行情况 1.设计依据: 《地表水环境质量标准》(GB3838-2002); 《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002); 《污水排入城镇下水道水质标准 CJ343-2010》 《人工湿地污水处理技术导则》(RISN-TG006-2009); 《人工湿地污水处理工程技术规范》(HJ2005-2010); 《城市污水处理工程项目建设标准》修订(建 2 标[001]77 号); 《室外排水设计规范》(GB50014-2006); 《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003); 11 《城市防洪工程设计规范》(GB/T50805-2012); 《给水排水工程结构设计规范》(GB50069-2002); 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002); 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001,2006 版); 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001,2008 版)。 2.核心工艺情况 1)湿地类型:生态砾石床+多级植物碎石床(水平流人工湿地)。 2)湿地总面积:52500 m2。 3)湿地数量:生态砾石床 2 块(采用生物绳填料(辫带式填料))。多级 植物碎石床共有 5 组(并联),分别为 S1~S5。 3.整体工艺流程 图 1 水体净化工程工艺流程图 1)预处理:本工程通过水流自身的重力作用将河水引入格栅间。 2)生态砾石床(一级):格栅间出水进入生态砾石床。 图 2 生态砾石床构造 3)多级水平流人工湿地:生态砾石床出水进入多级水平流人工湿地,出水 12 进入石沟干渠。 图 3 水平潜流人工湿地构造 4.工艺设计 1)生态砾石床:共 2 座(并联),采用生物绳填料(辫带式填料),深 4m, 填料长约 2m。生态砾石床从底部通过,表面覆土并种植花草,四周设置检查井。 2)多级水平潜流人工湿地:共 5 组(并联),分别为 S1~S5。 S1:有 2 座两级芦苇碎石床并联而成。 S2:有 2 座两级芦苇碎石床并联而成。 S3:有 2 座两级芦苇碎石床并联而成。 S4:有 1 座三级植物碎石床,1 级种植芦苇,2 级种植香蒲,3 级种植千屈 菜。 S5:有 10 座三级植物碎石床,1 级种植芦苇,2 级种植香蒲,3 级种植千屈 菜并联而成。 3)水力负荷:最高达 2.4 m/d。 4)碎石床填料深度:1.3 m,水位深度:1.2 m,常保持在填料表面以下。 5)碎石床填料种类:碎石。 6)碎石床填料粒径:进水区和集水区为 40-50 mm 碎石,主体区为 20-40 mm 碎石。 7)工程坡度:1%;水头损失:约 20 cm。 8)植物种类:芦苇、香蒲、千屈菜。 9)种植密度:16 株/m2。 13 10)植物管理情况:未发生病虫害。千屈菜生长情况不佳,补种一次。每年 的常规植物收割时间是秋季。 4.湿地常规监测指标、频次和水质情况 1)监测指标:COD、氨氮、pH。 2)监测频次:每月 1 次 3)湿地进出水质情况: 表 10 2018 年湿地监测数据汇总 氨氮(mg/L) COD(mg/L) 日期 进水 出水 去除率(%) 进水 出水 去除率(%) 2018 年 7 月 11 日 3.45 1.98 42.61 89.00 19.60 77.98 2018 年 8 月 27 日 2.47 0.41 83.46 56.00 27.40 51.07 2018 年 9 月 26 日 1.39 0.22 84.53 63.00 23.00 63.49 2018 年 11 月 6 日 2.39 0.22 91.00 64.00 23.00 表 11 2019 年湿地监测数据汇总 64.06 氨氮(mg/L) COD(mg/L) 日期 进水 出水 去除率(%) 进水 出水 去除率(%) 2019 年 5 月 8 日 1.49 0.77 47.85 38.00 20.00 47.07 2019 年 6 月 11 日 1.24 0.70 43.53 68.00 31.20 54.49 2019 年 7 月 9 日 1.50 0.70 52.70 68.00 23.00 66.16 5.湿地运行管理要点 1)湿地管理人员:主要由霸州当地农办和水体净化工程施工单位负责,现 场约 10 余人左右。 2)工程调试:调试期约 1 个月,直接接入河水,不需要先通清水养植物, 但是需要通过闸阀控制湿地内的水位。水流 24 小时不间断,均为活水。刚种植 植物时,建议高出碎石床 10cm,便于植物存活。 3)常规运行:控制水位低于碎石床 10cm,防止水绵等藻类受到阳光照射后 大量生长。 4)冬季运行管理:冬季先把水位抬高,让水面结冰,结成约 10 cm 的冰盖, 14 随后降低水位至填料表面下,正常运行。 5)依据《石沟干渠湿地项目运行维护手册》对现场进行管理维护。 三、其他情况 1.湿地工程竣工验收程序 工程质量进行了验收,2018 年 5 月建成,6 月可以正常运行,出水达标,12 月完成验收。 2.目前人工湿地运行中存在的问题和建议 设计排放出水的 COD 和氨氮可以被很好地控制,出水总氮能低于地方标准 限值,但不能保证低于地表水 V 类水的限值;当夏季雨水充足导致水位升高, 水绵等藻类生长迅速。 现场人员建议水平流湿地(植物碎石床)使用较大粒径的填料,避免产生长 期运行后湿地发生堵塞而更换填料的工程费用,依据维护手册,遇到湿地发生轻 微堵塞可对湿地进行落干数天。 2.2.2 河北省廊坊市安次区龙河水环境综合治理工程 一、基本信息 1.工程名称:安次区龙河(东张务闸-冀津断面)水环境综合治理工程 2.地理位置:E 39.404303,N 116.802507 3.建成时间:2018 年 10 月(累计建设时长 11 月) 4.处理对象:河道水 5.处理水量:3 万吨/天 6.运行方式:连续运行 7.排放标准:地表水环境质量标准(GB3838-2002)地表 V 类水 8.占地面积:约 94000 m2 二、工艺技术及运行情况 1.设计依据: 《人工湿地污水处理工程技术规范》(HJ2005-2010) 15 主要参考指标为水力负荷≤0.5m/d,本湿地水力负荷为 0.4m/d。 2.核心工艺情况 1)湿地类型:两级水平潜流人工湿地+表面流人工湿地 2)湿地总面积:总有效面积为 82000m2 3.整体工艺流程 该水环境综合治理工程由预处理、水平潜流人工湿地和表面流人工湿地组 成。 1)预处理:采用高效沉淀工艺,主要为去除 SS 和 TP。在进水水质较差时, 投加絮凝剂。 2)水平潜流人工湿地:共有 6 组(S1~S6),总有效面积为 62000 m2,每组 由若干座(S18 座,S2~S67 座)两级水平潜流人工湿地并联组成,两级分别种植 芦苇、香蒲,种植密度 25 株/m2,S1 每级长 38 m 宽 15 m;S2~S6 每级长 48 m 宽 16 m。 3)表面流人工湿地:总面积 20000 m2,靠近河岸处种植挺水植物(芦苇、 香蒲),远离河岸处种植沉水植物(狐尾藻、眼子菜)并种植浮水植物(荷花、 睡莲)作为景观植物。 4.水质情况 水环境综合治理工程进水为劣 V 类水体,工程建成一年,出水均达到 GB3838-2002 地表 V 类水标准。 详细的 CODCr、SS、NH3-N、TP 等水质情况见安次区人工湿地水质监测报 告。除此之外,根据现场运营人员反馈,进水 TN 在 15 mg/L 左右,出水在 1~2 mg/L,去除效果很好。 5.工艺设计参与与运行情况 1)水平流湿地设计水力停留时间:2.3 d;水力负荷:0.4m/d。表面流湿地 水力负荷:1.5m/d. 2)填料深度:1.4 m;有效水位深度:略低于填料表面。 3)湿地填料种类、粒径范围、级配情况(以 S1 碎石床为例) 进水区:2 m,采用碎石填料(粒径 40~100 mm) 主体区:34 m,前 26m 采用碎石填料(粒径 16~32 mm),后 8 m 采用沸石 16 填料(粒径 16~32 mm,主要为了高效脱氮,机理为吸附截留,约 8~10 年更换 一次) 出水区:2 m,采用碎石填料(粒径 40~100 mm) 4)设计填料孔隙率:40%。 5)植物收割频率:每年秋冬季收割 1 次。 6)植物管理情况:由于特殊原因,水平潜流人工湿地有一段时间没有进水, 导致植物死亡,后补种。除此之外,没有出现过补种或病虫害等现象。 6.湿地常规监测指标和监测频次 监测指标:CODCr、NH3-N、TP、pH 监测频次:进出水每天监测 1 次,国控断面 1 月考察一次。 7.湿地四季的运行与管理要点 1)冬季运行管理:冬季先把水位抬高,让水面结冰,结成约 10 cm 的冰层, 随后降低水位至填料表面下,正常运行。 2)藻类处理:雨水丰沛时,人工湿地水位高于填料表面,易生长藻类和浮 萍,需要人工打捞,打捞后的藻类和浮萍,晒干储存集中处理。 8.湿地运行调试启动的主要要点 运行启动时间约 1 个月,期间直接接入高效沉淀池出水进湿地。种植植物时 抬高水位 10cm 左右。 三、其他情况 1.湿地工程竣工验收程序? 主要进行环保方面的验收,没有针对工程质量的验收。 2.湿地现场运营人员情况 整体湿地工程厂区内共 11 人,包括厂长、厨师、储备干部、水质检测员和 现场运营人员。 其中现场运营人员主要负责巡视预处理区和湿地区,预处理区巡视一圈需要 2 小时,湿地区巡视一圈 4 小时,主要观察水位、藻类、出水情况等,注意调节 闸门阀控制水位。 3.目前人工湿地运行中存在的问题和建议 17 目前尚未找到合理高效的人工湿地收割植物资源化办法,做好湿地植物的处 理处置仍需各方探索合作,提高人工湿地的生态综合效益。 2.2.3 河北省廊坊市香河县生态砾石床 一、基本信息 1.工程名称:香河县生态砾石床(香河县安平镇小友垡干渠生态修复工程) 2.建成时间:2018 年 6 月 3.处理对象:污水处理厂二沉池出水(出水达一级 A,通过地埋式管道排入 渠) 4.处理水量:1 万吨/天 5.运行方式:连续运行 6.排放标准:地表水环境质量标准(GB3838-2002)地表 V 类水,排入北运 河中。 二、工艺技术及运行情况 1.核心工艺情况 1)湿地类型:生态砾石床(水平流)+生态修复床(表面流) 2)湿地总面积:生态砾石床总面积为 1085 m2(217 m×5 m);生态修复 床长约 1000 m,宽约 8 m。 3)湿地数量:生态砾石床 1 块,生态修复床 1 长段。 2.整体工艺流程 18 1)预处理:污水处理厂二级生物处理出水进入一沉淀区进行沉淀,设人工 格栅,定期进行清理。 2)生态砾石床(一级):沉淀区出水进入生态砾石床。 3)后处理(河道生态修复系统):生态砾石床出水进入复合植物表面流人 工湿地(一级),出水进入相连通的水渠,最终排入北运河。 3.工艺设计 1)设计处理水量:1.5 万 m3/天。 2)砾石床深度:2 m;填料有效深度:1.8 m;水位深度:低于 2 m。 3)填料种类:特制的人工砾石或替代品为载体;砾石床表面有覆土层。 图 1.填料示意图 图 2.填料示意图 19 图 3.填料示意图 4)植物种类:水芹菜(砾石床);芦苇,香蒲(生态修复床近岸);眼子 菜、狐尾藻、睡莲、荷花等(生态修复床水体中)。 5)植物管理情况:未发生病虫害。 6)进水/收水方式:穿孔墙布水/收水。 7)保温防冻设计:砾石床利用水面于顶盖之间的空气层保温;眼子菜和狐 尾藻在冬季会自动进入休眠期。 4.湿地常规监测指标和频次 1)监测指标:COD、氨氮、总磷。 2)监测频次:每月两次 5.湿地运行管理要点 配置一人员进行浮萍打捞工作。 由于人工湿地进水为污水处理厂二级生物处理出水,温度较高,因此冬天不 用考虑结冰的问题。 三、其他情况 1.湿地工程竣工验收程序? 环保和工程质量均进行了验收,6 月建成,9 月开始正式投入运营,年底完 成验收。 2.目前人工湿地运行中存在的问题和建议 选择人工湿地出水水质执行标准时应充分考虑受纳水体的特性以及受纳水 体的用途,不建议一味追求“提质增效”,在实现环境效益的同时保障经济效益, 20 减轻政府的财政压力。 2.2.4 河北省沧州南大港污水处理厂 一、基本信息 1.工程名称:河北省沧州南大港污水处理厂 2.建成时间:2013 年 5 月 3.处理对象:生活污水 4.处理水量:设计水量 1000 吨/天,实际水量 6000 吨/天,连续运行 5.排放标准:城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002) 一级 A 二、工艺技术及运行情况 1.设计依据 《人工湿地污水处理技术导则》(RISN-TG006-2009),《人工湿地污水处 理工程技术规范》(HJ2005-2010),以水力负荷为主要设计依据,进水 SS<20 mg/L 2.核心工艺情况 1)湿地类型:复合垂直流人工湿地(每组两级,第一级下行流,第二级上 行流) 2)湿地总面积:17000 m2 3)湿地数量:16 组(每组 2 个单元) 4)湿地单元面积:约 500 m2 5)湿地长宽比:约 1:1 3.整体工艺流程 生活污水经过粗细两级格栅后,经过旋流沉砂池和平流初沉池(投加 PAC 作为絮凝剂,60~100 mg/L),进入两级垂直潜流人工湿地,后进入厂区内表面 流湿地,最终出水排入环城水系(景观水体)。 4.水质情况 预处理单元设计进水 CODCr 约 250 mg/L,实际进水 CODCr 约 400 mg/L, 但是湿地的出水也能达标。 21 5.工艺设计与运行情况 1)设计水力停留时间:1.7 d。 2)实际水力停留时间:大于 2 d。 3)设计水力负荷:0.6 m/d。 4)实际水力负荷:0.35 m/d。 5)填料深度:1.5 m。 6)湿地填料种类、粒径范围、级配情况 湿地填料层设计参数表 第一级下行流湿地 第二级上行流湿地 填料种类 粒径范围 层厚(mm) 填料种类 (mm) 粒径范围 层厚 (mm) (mm) 保护层 炉渣 300 炉渣 300 核心处理层 排水层 碎石 大碎石 8-16 900 16-32 300 钢渣 碎石 大碎石 300 4-8 600 16-32 300 7)填料孔隙率(设计值):35%。 8)湿地植物种类:芦苇、香蒲、千屈菜。 9)种植密度:10~15 株/m2。 6.湿地常规监测指标和监测频次 CODCr、NH3-N、TN、TP 湿地出水每天监测一次 湿地进水每周监测一次 7.湿地四季的运行与管理要点 1)冬季保温 冬季收割植物覆盖在湿地填料表面形成保温层,12 月后抬升水位形成冰层 (填料层上,厚度 10 cm)保温。 2)湿地堵塞管理 22 16 组复合湿地轮流进行排空,以预防堵塞,每次排空后落干期为 1 天。遇 到湿地堵塞状况时,该组湿地排空,落干期为 2-3 天,根据堵塞情况调节。 3)植物管理 每年秋冬季节收割 1 次(如果有堵塞或生长过于旺盛的地方,需要额外收 割);运行第一年时植物并非全部存活,因此有补种,从第二年开始就没有补种; 保温层第二年开春有当地居民来收,自行制作成竹席等手工品,或用于大棚。 每年春季喷杀虫剂,对出水基本无影响。杂草生长不多,但是会在 3 月和 7 月雇佣工人来除草;刚种植物时可能会施肥。 4)预处理 冬季加大 PAC 投药量 5)经验和建议 湿地运行管理和污水净化效果具有明显的季节差异性,在标准中应当有所体 现,如冬季保温措施、春季补种等。 8.湿地运行调试启动的主要要点 调试时直接引入污水,采用小流量进水,调试期内需要逐步降低水位,促进 植物根系生长,调试的目标是让湿地植物的根系深度达 50 cm 以上,达到后即可 正常运行。 三、其他情况 1 湿地工程竣工验收程序 2013 年 10 月执行环保验收;5 月建成后约半年正式投运。 2.人工湿地的技术经济性 吨水直接运行费 1 元(0.3 元预处理,0.7 元人工湿地,湿地的主要运行费是 人工费、除草剂费用等) 3.职工人员安排 三班两倒,厂区内共有 24 个人。 4.湿地建造注意事项 湿地填料从石料厂订购,在生产场地进行筛分,装填之前要洗净。 防渗设施:双层土工膜+压实粘土层 23 施工顺序:先做坝,再铺膜和保护层,再做分隔 布水管位于碎石层,集水管位于大碎石层,出水堰位于钢渣层 布水管支管间隔 1 m,孔径 10 mm 24 3 标准主要技术内容 3.1 标准适用范围 人工湿地是通过对湿地自然生态系统中物理、化学和生物作用的优化组合来 进行污水处理。具有投资少、运行维护费用低和无需污泥回流,无剩余污泥产生 等优点,同时也有占地面积大、湿地处理效率受温度影响大等缺点。为规范该技 术的应用,提高工程建设水平,制定本指南。 本指南规定了河北省人工湿地水质净化工程的设计、施工、运行管理等技术 要求。 本指南适用于河北省内城镇和农村污水处理(规模一般小于等于 10000 m3/d)、污水处理厂出水深度净化、黑臭河道治理等新建、扩建和改建人工湿地 工程的设计、施工、运行管理,其它类似性质的污水采用人工湿地工艺净化时可 参照本指南执行。 3.2 标准章节主要包含的内容 标准主要包含内容如下:总则、规范性引用文件、术语和定义、符号、设计 要求、预处理、人工湿地系统、施工与验收、运行与管理。 3.3 术语和定义 本指南中术语为 “人工湿地、表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直 流人工湿地、复合垂直流人工湿地、组合式人工湿地、预处理、水力停留时间、 污染物面积负荷、表面水力负荷、水力坡度、填料、渗透系数、孔隙率”。 3.4 主要技术说明 3.4.1 术语定义 【指南 3.1 条文说明】表面流湿地因其在填料上方有可自由流动的水体而得 名,此类湿地通过植物、填料表面微生物的共同作用达到净化污水的目的。表面 流湿地需要在湿地底部铺设自然介质作为填料,没有铺设填料的则视为《污水自 然处理工程技术规程》CJJ/T 54-2017 中稳定塘。表面流湿地通常作为潜流湿地 25 的后处理单元。 【指南 3.4 条文说明】在垂直流型人工湿地中,污水从湿地表面垂直流向填 料底部。间歇运行是垂直流型人工湿地特有的运行方式,池体处于不饱和状态, 氧可以通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。该系统的硝化能力高于水平 潜流型人工湿地,可用于处理氨氮含量较高的污水。 【指南 3.6 条文说明】组合式人工湿地并不是人工湿地的某一种特定类型, 而是指根据污水处理的需要通过组合几个人工湿地池体形成的湿地处理系统,分 为并联式、串联式、混合式。组合方式需要根据实际情况进行确定,本指南不对 其进行详细说明。 【指南 3.9 条文说明】相关标准中对人工湿地污染负荷的定义情况:①《污 水自然处理工程技术规程》CJJ/T 54-2017 中 2.1.17 规定:“污染物面积负荷是 单位表面积人工湿地在单位时间内接受并将其降解到预定程度的污染物量”。② 《人工湿地污水处理工程技术规范》HJ 2005-2010 中 3.9 对表面有机负荷定义: “指每平方米人工湿地在单位时间内去除的五日生化需氧量”。本指南参照以上 两个标准,采用此定义。 3.4.2 设计要求 【指南 5.1.1 条文说明】规定人工湿地选址应考虑的因素。人工湿地选址必 须在城镇总体规划和其它专项规划的指导下进行,以保证项目的社会效益、环境 效益和经济效益。 (1) 在人工湿地选址时,必须考虑减少拆迁和占地。 (2) 厂址的防洪问题应予以重视,一般不在蓄滞洪区建设人工湿地。 (3) 参照《室外排水设计规范》GB50014-2006(2016 年版)6.1.1 条的 有关要求和污水自然处理工程技术规程》CJJ/T 54-2017 的 3.0.4 提出。。 (4) 利用洼地或者塘,可以减少土方,降低工程造价。 【指南 5.1.5 条文说明】关于人工湿地处理单元的规定。为便于养护管理, 配水均匀,保障处理效果,当人工湿地处理污水或者景观水超过一定规模时,并 联处理单元不宜少于两个。当水量较小,或者受场地限制仅能设置一组人工湿地 26 时,应考虑设置调节设施用于贮存设施检修期间产生的污水。 【指南 5.1.6 条文说明】当人工湿地占地面积较大时,可以考虑通过将配水 设施均匀布置在几组湿地中间、增大末端管道管径、设置调节阀门等措施来保障 湿地配水均匀。 【指南 5.1.7 条文说明】参照《室外排水设计规范》GB50014(2016 年版) 6.1.10 条的有关规定提出人工湿地通道设计的要求。具体设计时,可在满足运行 管理要求的前提下,根据场地情况适当调整。 【指南 5.2.2 条文说明】根据需要,污水处理厂的出水既可全部也可部分经 过人工湿地深度净化。 【指南 5.2.3 条文说明】采用人工湿地对景观水体进行旁路处理的目的是改 善景观水体水质,主要是通过向景观水体补充优质的水源、加速景观水体循环流 动等手段来实现。 【指南 5.3.1 条文说明】当缺乏进水水质实际数据时,农村居民生活污水水 质参数可参照河北省《农村生活污水和垃圾处理实用技术指南》中的规定。 【指南 5.4.2 条文说明】城镇或者农村生活污水,水量变化较大,宜根据情 况设置调节池,以平衡水量的变化。设置预处理的目的主要是降低污水中的 SS、 CODCr 等容易引起湿地堵塞的污染物,降低湿地的污染负荷,防止湿地堵塞,保 证湿地出水达标。 【指南 5.4.3 条文说明】污水处理厂出水一般采用二级生化处理工艺,部分 污水处理厂采用二级生化+深度处理,因此,污水水质相对稳定,一般情况下, 对湿地运行有影响的杂物较少,但有时污水处理厂出水中可能含有树叶、塑料袋 等杂物,因此有必要设置格栅,对于已经建成的污水处理厂可根据实际情况确定 格栅的间隙。 【指南 5.4.4 条文说明】关于景观水体采用人工湿地旁路处理工艺流程的规 定。如采用人工湿地对景观水体进行处理,保持良好的水体水质,可根据水体水 质情况,决定是否采用预处理单元。 27 【指南 5.4.5 条文说明】关于人工湿地处理合流系统溢流污水或者雨水径流 污染的规定。合流系统溢流污水和受污染径流雨水水量受降雨情况影响较大,应 考虑采用调蓄设施,调蓄水量水质变化。处理后的雨水进行回用时,应根据回用 水水质标准的要求进行深度处理。 3.4.3 预处理 【指南 6.1.1】预处理的程度和方式应综合考虑污水水质、人工湿地类型及 出水水质要求等因素,可选择格栅、沉砂池、初沉池、调节池等一级处理工艺或 者水解酸化、AB 法 A 段等工艺,也可选择生态塘或粗滤床作为一级处理工艺。 人工湿地长期稳定运行的重要条件之一是预处理系统的高效率和高稳定性, 预处理的主要作用有两点:①调节进水流量的波动,保证水能连续均匀的流入, 防止对湿地处理系统造成冲击负荷。②调节进水的水质,使水质更加适应湿地净 化功能。防止由于水中固体颗粒、悬浮物、油类物质等含量过高造成填料堵塞, 湿地维护费用高,出水水质差等问题。 用于城镇、农村生活污水处理时,由于人工湿地出水水质受进水水质、气温 影响较大,为保证污水处理稳定达标排放,可采用二级生物处理作为预处理工艺。 【指南 6.2.1 条文说明】污水进入处理工艺前,应设格栅拦截杂物。农村居 住区处理水量较小,一般采用人工定期清理格栅。拦截杂物量大时,宜采用自动 机械格栅。 【指南 6.2.4 条文说明】生态塘中,污水的可沉淀固体物会由于重力的作用 从污水中沉淀到塘底成为污泥。在生态塘的进水区,通常设置挡板(或者称为消 能板)来减少进水水流的紊动。在生态塘出水区,通常设置隔墙以截留漂浮物。 在生态塘的前部通常要考虑留有污泥沉淀区,它比后面的沉淀塘深,污泥将在此 区被清除。生态塘可以和粗滤床结合,将污泥沉淀区的污泥提升至粗滤床进行消 化。 【指南 6.2.5 条文说明】关于预处理系统机械设备、电气设备、控制仪表宜 采取安全措施的规定。 28 3.4.4 人工湿地系统 【指南 7.1.1 条文说明】规定了人工湿地工艺选择的原则。人工湿地是接近 自然的处理方式,在具体选择时应根据当地的自然环境条件(气温、地形、地势 等)、生态特点(植物、生物等)、景观要求、污水水质情况、处理标准等条件 来选择工艺组合。可采用同类型人工湿地并联或串联的工艺组成方式,也可采用 不同类型人工湿地并联或串联的工艺组成方式。 【指南 7.1.2 条文说明】关于人工湿地工艺选择,可以参照表 1 中的湿地特 性确定。 表 1 表面流、水平潜流和垂直流人工湿地去除污染物效果比 湿地类型 参数 水流方式 水力负荷 表面流湿地 表面漫流 低 水平潜流湿地 水平潜流 较高 垂直流湿地 由上至下或者由下至 上垂直流动 高 占地面积 大 一般 较小 构造管理 工程建设投 资 季节气候变 化影响 卫生状况 简单 低 大 差 一般 较高 一般 好 复杂 高 一般 较好 景观效果 去除 BOD5 能 力 硝化能力 反硝化能力 好 一般 弱 弱 好 强 较高/高于表面流湿地 低于垂直流湿地 较强 较好 较强/低于水平潜流湿 地高于表面流湿地 强/高于表面流和水平 潜流湿地 强 除磷能力 弱 较强 较强 【指南 7.1.3 条文说明】关于人工湿地处理单元的规定。对于污染物浓度较 高的废水,处理时常采用表面流人工湿地与潜流型人工湿地的复合或组合形式。 29 对于污染物浓度较低的废水,处理时采用单一单元的处理形式较多,而采用同类 或不同类处理单元串联形式的也常见。通常采用多个处理单元并联运行方式便于 空闲湿地单元的复氧代谢。人工湿地系统在设计时应结合我市所处的气候特点, 以处理效果好且稳定为目的,因地制宜地选择合适工艺。 【指南 7.2.1 条文说明】关于人工湿地工艺设计的规定。人工湿地工艺设计 主要包括:人工湿地的表面积、水力停留时间、深度和形状等。此外,设计内容 还应包括进出水系统、填料布设(包括填料数量、填料种类、填充高度、填料级 配等)、植物配置(包括植物种类、种植量、多种植物的配置方式等)、结构形 式、防渗要求与做法等。 【指南 7.2.2 条文说明】人工湿地工艺设计常按 BOD5、CODCr 等主要污染 物面积负荷和水力负荷来进行计算。当各指标计算的湿地面积有差异时,取其计 算结果中的最大值。此外,水力停留时间也是控制人工湿地运行效果的重要指标, 也需进行校核。 【指南 7.2.3 条文说明】表中常规处理、污水处理厂出水深度处理的设计参 数主要依据《RISN-TG006-2009 人工湿地污水处理技术导则》、《污水自然处 理工程技术规程 CJJ/T 54-2017》。景观水体旁路处理的设计参数主要依据编制 组近年相关研究成果和工程实践。 【指南 7.2.4 条文说明】关于人工湿地建设场地坡度的规定。人工湿地建设 应尽量利用自然地形,但如果坡度太大,水流速度太快,则会影响处理效果。 【指南 7.2.5 条文说明】关于水平潜流人工湿地设计的规定。对于潜流人工 湿地,单元面积过大,会影响布水均匀、微生物量分布,对运行管理也有不利影 响。目前,人工湿地的形状类型多为矩形池体。随着长宽比的增加,池内的水流 更接近于推流状态,水力特性得到改善,处理效果也随之有所提高。但当长宽比 增加到一定程度时,不利于污染负荷的合理分配,影响后半段填料上微生物作用 的发挥。本规程根据《污水自然处理工程技术规程》CJJ/T 54-2017 的规定提出 人工湿地的长宽比。湿地过长易造成湿地中的死水区,且水位难以调节,不利于 植物栽培,也浪费水头。潜流人工湿地的填料深度影响着填料量,进而影响生物 30 量和污染物去除量,因此填料的深度确定要综合考虑去除效率、植物根系达到的 深度、溶解氧含量和基建投资等因素。坡度影响湿地水力停留时间,进而影响污 染物去除效率。底坡太大,渗透流速高,可能破坏填料结构,水位调节不便。坡 度小,流速低,填料堵塞风险加大。 【指南 7.2.7 条文说明】关于垂直流人工湿地采用底部排水时通气管设置的 规定。设置通气管目的是将排水管道内的气体排出,保证排水排气通畅。在管顶 部设置保护罩,以防治大颗粒物和小动物进入阻塞管道。 【指南 7.2.8 条文说明】对于表面流人工湿地,如果单元面积太大,水流不 易均匀,风吹动水面使水体短路循环流动,可能降低污水处理效果。表面流人工 湿地的水深不宜过低或过高,以免影响水生植物的生长与繁殖,进而影响出水水 质。 【指南 7.2.9 条文说明】对于形状不规则的人工湿地,为避免人工湿地中水 的短流和滞流等现象的发生,应设置避免短流、滞流的导流措施,使水流通畅和 流速均匀。对于长宽比小于 1 的人工湿地,应防止出现布水和集水不均的问题。 【指南 7.3.1 条文说明】关于人工湿地处理单元进出水系统设计的规定。人 工湿地配水和集水的均匀性、可调性对于保障污水处理效果和湿地的稳定运行具 有重要的影响。 【指南 7.3.2 条文说明】关于人工湿地单元设置进出水闸阀的规定。设置闸 阀的目的是便于运行调控,保证配水均匀,便于检修。进水区可设多根进水支管, 以便实现多池轮换运行或同时运行。出水系统除保证均匀供水之外,还有控制湿 地水位的作用,因此应设置水位控制装置,以适合不同水位的要求。 【指南 7.3.3 条文说明】关于表面流人工湿地进出水系统的规定。控制进水 口与出水口的水流速度,一是保证配水均匀,二是降低水头损失。表面流人工湿 地的表面积通常相对较大且水深较浅,易受到降雨及突发性污水量增加时的进水 量冲击,因此,应设有溢流或分流设施。 【指南 7.3.4 条文说明】潜流型人工湿地进水配水采用穿孔管、穿孔花墙等 31 形式,目的是使进水能均匀通过填料层、避免出现死水区,为污水与填料表面微 生物充分接触提供条件。潜流人工湿地由于内部装有填料,水量大时在进水端易 产生雍水现象,遇到大暴雨或大量污水进入时,应考虑增加防止发生表面流的溢 流或分流设施。 【指南 7.3.5 条文说明】关于对穿孔管配水的规定。穿孔管可设在表面也可 设在内部。配水管线设在内部有助于防止藻类孳生和堵塞现象,但不易调节和维 护,适用于气候寒冷地区;配水管线设在表面便于调节和维护,适用于冬季气候 较温暖地区。穿孔管位于填料层底部时周围宜选用粒径较大的填料,其粒径应大 于穿孔管孔径,主要目的是防止填料堵塞穿孔管。 【指南 7.3.7 条文说明】关于人工湿地放空及冬季防冻的规定。人工湿地在 日常维护、检修、更换填料或冬季停止运行时,需要放空湿地或者管道内的水。 河北地区冬季寒冷,对于进出水管道和放空管道,需要考虑冬季防冻措施。 【指南 7.4.1 条文说明】关于人工湿地填料选择原则的规定。人工湿地填料 应能为植物和微生物提供良好的生长环境,同时要具有较高的机械强度,可以承 受上层填料的压力,保证结构的稳固和填料耐久性;填料应有较大的孔隙率、比 表面积和表面粗糙度,以利于微生物的附着和生长,并为水的流动和物质交换提 供空间条件;填料有较强的生物和化学稳定性可使填料不被微生物降解。 【指南 7.4.2 条文说明】关于人工湿地填料的规定。石灰石、火山岩、陶粒、 沸石、矿渣、炉渣、页岩等材料成本低、具有较好的生物和化学稳定性,是目前 人工湿地常用的填料。为保证人工湿地填料更新和补充的便利,以及考虑其经济 性,填料选材时宜就近取材。人工湿地填料可以根据进水水质和处理要求选用单 一材质的填料或多种填料搭配使用,也可选用不同粒径的填料搭配使用。填料中 含有较高的钙和镁时可与污水中的磷作用形成沉淀,随着时间的推移,填料中的 磷会被饱和,填料除磷能力下降。在湿地运行初期,湿地植物没有形成稳定的生 物群,为了加强湿地的初期除磷能力,可选择含钙和镁丰富的填料。经过对河北 省、山东省、江苏省的 10 座人工湿地土壤覆盖层进行的调研结果表明,1 座湿 地有覆盖层,其余 9 座湿地没有覆盖层。没有覆盖层的 9 座湿地中,8 座植物生 长良好,1 座中千屈菜生长状况一般,可能与气候和处理水量较大有关系。对于 32 正常运行的湿地,由于湿地中有水存在,植物的根可以向下生长,从水中吸收养 分和水分,因此有无土壤覆盖层意义不大,调研中有覆盖层的湿地将布水管置于 覆盖层下方,且布设了保护填料,对湿地净水影响不大,但表面易生长杂草,与 湿地植物竞争。 【指南 7.4.3 条文说明】关于水平潜流人工湿地进水区、主体区和出水区设 置以及粒径级配的规定。进出水区的设置是保证进出水的均匀和通畅,主体区的 长度依据进水水质和设计参数进行确定。进水区填料层应沿着水流方向从大到小 铺设,出水区填料层应沿着水流方向从小到大铺设。目的是减轻进水端堵塞风险, 同时保证配水均匀和出水水质。应根据当地实际条件选择合适的填料。 【指南 7.4.5 条文说明】为强化人工湿地对磷的去除功能,可在湿地的适当 位置布设除磷效果好的填料,如沸石、粉煤灰等,置换填料的年限依据工程经验, 填料吸附实验结果以及实际处理水质水量决定。 【指南 7.4.6 条文说明】关于潜流人工湿地填料层主要设计参数的规定。参 照 RISN-TG 006-2009 和 CJJ/T 54-2017 提出。此处填料的不均匀系数 U 取值是 d60 和 d10 之比。 【指南 7.5.3 条文说明】关于人工湿地植物种类的规定。河北省常用植物特 性及栽培方式为:①芦苇(Phragmites australis):禾本科芦苇属,多年生高大 植物,又名苇子,具有发达的地下根系,根状茎粗壮,萌发能力强,植株挺拔高 大。芦苇生长对光照的要求比较严格,属于强光性植物品种。芦苇耐低温能力强, 以地下根鞭过冬。芦苇为目前人工湿地主要植物之一,耐盐碱(可耐 6000mg/L 的盐度)、去除污染物效果好。栽植时选用带有根鞭的株丛进行栽植。栽种后灌 浅水养护至基部萌发新梢,后行深水正常管理。②香蒲(Typha orientalis): 香蒲科香蒲属,多年生水生或沼生草本植物,高 1.5 m~3 m。香蒲生长对养分的 需求量较高,适宜生长于肥沃疏松的环境,适宜处理污染物含量较高的污水。香 蒲耐低温能力较强,冬天地上部分枯萎,以宿根过冬。每年 3 月~11 月均可进行 香蒲的移栽。栽植时香蒲的入土深度在 3 cm~7 cm 左右,但以植株栽稳、根基入 土即可。入土过深则萌发较困难,从而影响了香蒲的成活率。香蒲栽植时的适宜 水深是 3 cm~5 cm。为促进新株的萌发,常采用干湿交替的水分管理方法,即灌 33 水后待其自然干落再行灌水。随着新株的萌发和生长应逐渐加深水位,旺盛生长 期间的水位以 10 cm~15 cm 最为适宜。初栽时的养护水位在 5 cm~10 cm 左右, 待植株生长恢复时即可保持 20 cm~30 cm 的正常管护水位。③菖蒲(Acorus calamus):天南星科天南星属,多年生挺水草本植物,有香气,根茎较肥大, 横生地下有分枝,冬季以地下茎潜入泥中越冬。菖蒲生长最适宜温度为 18℃ ~23℃,15℃以下生长缓慢,10℃以下停止生长。菖蒲栽植时需要成片大面积栽 植,因其植株较小,易被其他优势植物如芦苇、香蒲、茭白等竞争灭亡。菖蒲在 春季萌发期间易发生蚜虫。喜冷凉湿润气候,阴湿环境,耐寒,忌干旱。④黄花 鸢尾(Iris wilsonii):鸢尾科鸢尾属,多年生湿生草本植物。株高 60 cm~120 cm, 根状茎粗状,斜伸;基生叶剑形,茎生叶短而窄。生长最适宜温度为 15℃~30℃, 温度降至 10℃以下停止生长。冬季地上部分枯死,根茎地下越冬,耐寒。黄花 鸢尾适应性强,喜光耐半阴,耐旱也耐湿。可在水池边露地栽培,亦可在水中挺 水栽培。种植地要通风透光,生长期保持土壤湿润。盛夏天气炎热干燥,以保持 浅水为宜。 【指南 7.5.4 条文说明】关于人工湿地植物种植的规定。湿地中水分含量是 湿地植物正常生长的关键因素,湿地植物构建失败经常是由于水分控制不当所引 起的。如果水分过多,容易导致根系区氧的枯竭,根系新陈代谢缺氧造成湿地植 物生长缓慢或死亡;水分不足会导致根系和嫩枝干燥,使预期湿地植物生长不良。 因此在人工湿地试运行期和正常运行期要控制适宜的水深条件。 【指南 7.5.5 条文说明】人工湿地内植物应有一定密度,既能保证处理效果, 也可抑制杂草的生长。但植物过密时根系密布也可能导致人工湿地填料堵塞。经 过调研,通常人工湿地的植物密度为 9~25 株/m2。 【指南 7.6.1 条文说明】关于人工湿地防渗的规定。原污水、污水处理厂出 水、受污染的雨水渗漏,可能会污染地下水,处理上述污水时人工湿地应采取防 渗措施。用于景观水体循环净化的人工湿地是否采用防渗应根据景观水体水质情 况以及环评要求确定。 【指南 7.7.1 条文说明】关于人工湿地进出水计量的规定。对进出水进行计 量,主要是为掌握进出水水量、加强设施管理,积累运行资料。 34 3.4.5 施工和验收 【指南 8.2.1 条文说明】对施工中所用设备、器件应有产品合格证的规定。 【指南 8.2.2 条文说明】根据人工湿地工程的特殊性,增加植物栽种、环境 保护措施。 【指南 8.2.4 条文说明】关于人工湿地中管道工程、混凝土结构工程、砌体 结构工程、构筑物工程等工程施工的规定。 【指南 8.2.6 条文说明】关于人工湿地防渗系统工程施工与验收的规定。人 工湿地防渗系统中土壤层、高密度聚乙烯膜、土工布等的施工应符合现行行业标 准《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》CJJ 113 的规定。防渗系统施 工属于隐蔽工程,应在质量验收合格后进入下一步工序。 【指南 8.2.7 条文说明】填料质量和级配情况,对人工湿地的处理效果和运 行效率影响很大,为保证填料的过滤性能、透水性能和微生物生长的条件,填料 在施工前应进行筛选和洗料,不得有泥土残渣和其他杂物,填料粉末的含量也应 控制,并应按照填料配比进行施工。 【指南 8.2.8 条文说明】对填料施工程序和施工方法的规定。为了防止在施 工过程中破坏和压实填料,降低填料的孔隙率,应采用人工进行填料铺设。填料 设计铺设厚度为注水沉降后的厚度。因此,应通过注水模拟实验确定其虚铺厚度。 【指南 8.2.9 条文说明】湿地单元摊铺碎石等填料一般受施工条件限制无法 使用重型装载设备,因此多使用小推车等人工机械装料摊。

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