人工湿地相关行业标准规范.docx
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人工湿地相关行业标准规范
人工湿地相关行业标准规范
引言
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。
随后，江苏、浙江、上海、北京、山东等省市颁布了人工湿地设计、竣工验收相关标准。
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。
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1.1我国目前已发布施行的标准
发布年份
发布机构
适用水体
标准名
2009
住建部
生活污水、二级出水及其他类似性质出水
RISN-TG006-2009人工湿地污水处理技术导则
2010
环保部
HJ2005-2010人工湿地污水处理工程技术规范
2011
宁夏自治区质监局
DB64/T699-2011农村生活污水处理技术规范
2012
上海市建设交通委
DG/TJ082100-2012人工湿地污水处理技术规程
2012
浙江省质监局
DB33/T868-2012农村生活污水处理技术规范
2014
江苏省住建厅
DGJ32/TJ168-2014有机填料型人工湿地污水处理技术规程
2015
青海省质监局和环保厅
DB63/T1350-2015河湟谷地人工湿地污水处理技术规范
2016
北京市质监局
DB11/T1376-2016农村生活污水人工湿地处理工程技术规范
2019
天津市住建部
DB/T29-259-2019天津市人工湿地污水处理技术规程
2017
广东省质监局
DB44/T1995-2017水解酸化-人工湿地无动力污水处理工程技术规范
2010
云南省质监局
低浓度污水
DB53/T306-2010高原湖泊区域人工湿地技术规范
2018
山东省质监局
微污染水体
DB37/T3394-2018人工湿地水质净化工程技术指南
从表1.1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人工湿地相关标准设计参数分析
2.1人工湿地系统进水水质要求
环保部、住建部、浙江省、天津市、青海省、云南省等省市颁布的规范标准对人工湿地系统进水水质进行要求，如表2.1所示。
大多数标准对进水BOD要求不大于80mg/L，对COD要求不大于200mg/L，SS不大于100mg/L，NH3-N不大于25mg/L，TN不大于40mg/L，TP不大于5.0mg/L。
表2.1人工湿地进水水质要求（mg/L）
指标
BOD
COD
SS
NH3-N
TN
TP
pH
环保部
表面流
≤50
≤125
≤100
≤10
≤3
水平潜流
≤80
≤200
≤60
≤25
≤5
垂直潜流
≤80
≤200
≤80
≤25
≤5
住建部
表面流
≤50
≤120
≤100
≤15
≤25
3.5
6-9
潜流
≤80
≤200
≤70
≤25
≤40
5.0
6-9
浙江省
表面流
≤60
≤150
≤100
≤10
≤3
6-9
潜流
≤80
≤200
≤80
≤25
≤5
6-9
天津市
表面流
≤50
≤120
≤50
≤15
≤25
≤3.5
6-9
潜流
≤80
≤200
≤80
≤25
≤40
≤5.0
6-9
青海省
≤60
≤125
≤50
≤15
≤20
≤1.2
6-9
云南省
≤20
≤60
≤400
≤10
≤1.0
6-9
2.2人工湿地负荷设计
2.2.1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2.2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400mg/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60mg/L。
表2.2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
湿地
60
60
100
100
100
80
400
80
垂直流
湿地
80
无
如表2.3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90g/（m2·d），而导则的最高CODCr负荷为20g/（m2·d）。
对于水平流湿地，最高的CODCr负荷限值为广东规范的50g/（m2·d），而导则的最高CODCr负荷为16g/（m2·d）。
各标准建议两种湿地的BOD5负荷，大部分的设计值在12gBOD5/（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10.6-55.3gBOD5/（m2·d），而西方国家普遍为6-10gBOD5/（m2·d）。
表2.3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
规范
住建部
导则
北京
规范
天津
规程
上海
规程
江苏
规程
浙江
规范
山东
指南
广东
规范
云南
规范
宁夏
规范
垂直流
湿地
CODCr负荷
≤20
60
50-90
0.5-10
10-15
16-32
BOD5负荷
8-12
≤8
6-8
8-12
5-8
8-12
水平流
湿地
CODCr负荷
≤16
≤40
25-45
0.5-10
20-50
10-15
BOD5负荷
8-12
≤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2.3所示。
表2.4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
规范
住建部
导则
北京
规范
天津
规程
上海
规程
江苏
规程
浙江
规范
山东
指南
广东
规范
云南
规范
宁夏
规范
垂直流
湿地
COD
17.8-26.7
≤20
≤17.4
13-17.4
≤60
50-90
19-28.6
0.5-10
无
10-15
18.2-27.3
BOD5
8-12
≤9
≤8
6-8
≤25.2
21-37.8
8-12
0.2-4.2
无
5-8
8-12
水平流
湿地
COD
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
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2.4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。
2.2.2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2.5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1000L/（m2·d））以下，水平流人工湿地通常在500L/（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2.5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
规范
天津
规程
上海
规程
江苏
规程
浙江
规范
山东
指南
广东
规范
云南
规范
宁夏
规范
垂直流
湿地
＜1000
（北方200-500
南方400-800）
≤80
（生物处理）
≤120
（深度处理）
≤200
≤400
≤300
800-
1000
40-
240
200-
1000
无
100-
500
200-
500
水平流
湿地
＜500
≤40（a）
100-300（b）
≤200
≤250
≤200
400-
600
40-
240
200-
1000
250
100-
500
＜500
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2.5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。
2.3人工湿地结构设计
2.3.1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2.6所示。
大多数标准中垂直流流人工湿地床体深度至少为800mm，最大值为2000mm，核心处理层厚度至少为400mm。
宁夏规范的床体深度范围最大，为1600-2000mm。
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600mm，最大值为2000mm。
大部分标准缺少对核心处理层厚度的建议。
2.6各标准对潜流人工湿地深度建议值
住建部
导则
北京
规范
天津
规程
上海
规程
江苏
规程
浙江
规范
广东
规范
云南
规范
宁夏
规范
垂直流湿地床体深度（单位：
mm）
≥800
800-
2000
1200-
1600
≤2000
800-
1200
1500-
2000
1600-
2000
垂直流湿地核心处理层厚度
（单位：
mm）
≥500
600-
900
800-
1700
1200-
1400
水平流湿地床体深度（单位：
mm）
800-
1500
600-
1200
700-
1200
1250-
1350
800-
1200
＞1000
1000-
1500
1600-
2000
水平流湿地核心处理层厚度
（单位：
mm）
≥500
500-
1000
900-
1000
2.3.2尺寸设计
比较不同标准的人工湿地床体长宽比建议值，如表2.7所示。
大多数标准中对于表面流湿地的长宽要求大于3:
1，推荐比例在3:
1-5:
1的范围内，只有青海省规范在3:
1-10:
1；各标准对水平潜流的长宽比规定不一，其中住建部导则、江苏省规程、天津市规程建议值在3:
1-10:
1；对于垂直流湿地床，大多数标准建议的长宽比为1:
1-3:
1，其中青海省规范建议值为3:
1-5:
1。
2.7各标准对潜流人工湿地长宽比建议值
环保部规范
住建部
导则
北京
规范
天津
规程
上海
规程
江苏
规程
浙江
规范
山东
规范
宁夏
规范
青海规范
表面流湿地
3:
1-5:
1
＞3:
1
3:
1-5:
1
3:
1-5:
1
＞3:
1
3:
1-5:
1
3:
1-10:
1
水平潜流湿地
＜3:
1
3:
1-10:
1
1:
1-3:
1
3:
1-10:
1
3:
1-4:
1
3:
1-10:
1
3:
1-5:
1
＜3:
1
3:
1
3:
1-5:
1
垂直潜流湿地
1:
1-3:
1
1:
1-3:
1
-
1:
1-3:
1
1:
1-3:
1
＜3:
1
3:
1
2.4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2.9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3-8mm，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4-16mm，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0.125mm）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。
表2.8各标准对潜流人工湿地填料层粒径的建议值
住建部
导则
北京
规范
天津
规程
上海
规程
浙江
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
2-6
2-8
12-30
60-100（上）
10-20（中）
5-10（底）
8-16
水平流湿地
核心层粒径范围
（单位：
mm）
2-20
4-8
4-30
2-8
12-30
（上层粗砂）150-300（中）
300-600（底）
20-40（中段）
5-10（末段）
16-32
水平流湿地
进水区、出水区
粒径范围
（单位：
mm）
16-6
（进水区）
8-16
（出水区）
20-100
25-15
（进水区）
10-15
（出水区）
40-80
60-100
16-6
（进水区）
8-16
（出水区）
2.9典型垂直流人工湿地的数据比较
来源
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
潘涛
0.2-6mm粗砂
456mg/l
94%
73.3mg/l
93%
Brix
d60=1-4mm砾石
1000mm
507mg/l
98%
242mg/l
76%
Brix
d60=1-4mm砾石
1000mm
254mg/l
92%
105mg/l
78%
Paing
0.5-4mm片岩
+4-10mm砾石
500mm
200mm
722mg/l
86%
268mg/l
94%
Paing
2-8mm
砾石
400-500mm
841mg/l
80%
360mg/l
86%
Saeed
3-8mm
砾石
700mm
315.2mg/l
63.80%
18.6mg/l
68.21%
2.5人工湿地对植物的要求
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2.10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2.10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。
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。
表2.10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
规范
芦苇、蒲草、荸荠、莲、水芹、水葱、茭白、香蒲、千屈菜、菖蒲、水麦冬、风车草、灯芯草
按种类与工程要求调整，推荐为9株/㎡-25株/㎡
春季
住建部
导则
芦苇、香蒲、美人蕉、菖蒲、水葱、风车草、灯芯草、再力花
按种类调整，芦苇为4株/㎡-6株/㎡
春季
北京
规范
芦苇、香蒲、菖蒲、水葱、千屈菜、茭白
春季（最佳）夏季、秋季
天津
规程
芦苇、香蒲、菖蒲、黄花鸢尾、千屈
菜、水葱、藨草
9株/㎡-25株/㎡
宜春季或初夏，
夏末或初秋也可种植
上海
规程
芦苇、蒲草、荸荠、莲、水芹、水葱、茭白、香蒲、千屈菜、菖蒲、水麦冬、风车草、灯芯草
有植物种类与种植密度表，芦苇为16株/㎡-25株/㎡，（2-3株或芽/丛）
3、4月份或越冬期
江苏
规程
芦苇、香蒲、富蒲、美人蕉、水葱、灯芯草、旱伞草、再力花、千屈菜、鸢尾、高草、麦冬等
各类植物按规程中间距要求种植，芦苇为25株/㎡
4月初至8月底，成活率高
浙江
规范
芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、风车草、水竹、水葱、大米草、灯芯草、再力花、芦竹、鸢尾、千屈菜、纸莎草
一般每平方米8-10穴，每穴栽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
规范
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/㎡-20株/㎡
青海
规范
芦苇、香蒲、菖蒲、水葱
依株行距计算得13株/㎡-33株/㎡
春季，亦可在适宜地区于夏末秋初建植
2.6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30年，山东指南建议是质保期一般为2年。
3水质排放标准
现阶段，主流的污水处理设施采用的水质排放标准多为《城镇污水处理厂污染物排放
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