人工湿地设计规范.docx
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人工湿地设计规范
人工湿地设计规范
人工湿地设计规范
1总则
1.0.1为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国水污染环境防治法》，规范人工湿地污水处理技术，保护和改善环境，提高人民健康水平，建设环境友好型社会，特制定本规程。
1.0.2本规程适用于江苏省内人工湿地污水处理系统的设计、施工、验收和运行管理。
1.0.3人工湿地污水处理对象为生活污水、生活废水，或具有类似性质的污废水。
包括城市生活污水、农村生活污水、学校生活污水、住宅小区生活污水、宾馆污水、机关事业单位污水、疗养院污水、景区污水、污水处理厂尾水等。
1.0.4本规程适用的处理规模:
生活污水处理规模≤2000m3/日处理水量，城市污水处理厂尾水处理时规模≤10000m3/日处理水量。
1.0.5人工湿地污水处理系统的设计、施工、验收和运行管理除应符合本规程外，还应符合国家、省现行有关标准的规定。
2术语
2.1.1人工湿地constructedwetlands
人工湿地是人们模拟天然湿地系统结构和功能而建造的、可控制运行的湿地系统，用以对受污染水进行处理的一种工艺，由围护结构、人工介质、水生植物等部分构成。
当水进入人工湿地时，其污染物被床体吸附、过滤、分解而达到水质净化作用。
人工湿地分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。
2.1.2表面流人工湿地freewatersurfaceconstructedwetlands
指水在人工湿地介质层表面流动，依靠表层介质、植物根茎的拦截及其上的生物膜降解作用，使水净化的人工湿地。
2.1.3水平潜流人工湿地
subsurfacehorizontalflowconstructedwetlands
指水从人工湿地池体一端进入，水平流经人工湿地介质，通过介质的拦截、植物根部及生物膜的降解作用，使水净化的人工湿地。
2.1.4垂直流人工湿地verticalflowconstructedwetlands
指水从人工湿地表面垂直流过人工湿地介质床而从底部排出，或从人工湿地底部进入垂直流向介质表层并排出，使水得以净化的人工湿地。
垂直流人工湿地分单向垂直流人工湿地和复合垂直流人工湿地两种。
2.1.5孔隙率porosity
指人工湿地充填介质中，存在于介质间的孔隙体积占全部体积的百分比。
2.1.6水力停留时间hydraulicretentiontime
指水在人工湿地内的平均停留时间。
2.1.7表面污染物负荷organicsurfaceloading
指一定人工湿地表面积中，单位时间内去除的污染物数量。
2.1.8表面水力负荷hydraulicsurfaceloading
指一定人工湿地表面中，单位时间内通过的水体积。
2.1.9水力坡度hydraulicslope
指水在人工湿地内，沿水流方向单位渗流路程长度上的水位下降值。
2.1.10渗透系数permeabilitycoefficient指水在人工湿地介质或防渗层中，单位时间内流动通过的距离。
3人工湿地处理工艺设计
3.1处理设施选址与总体布置
（2）式中:
qhs——表面有机负荷，kg/（m2?
d）;
Q——人工湿地设计水量，m3/d;
C0——人工湿地进水BOD5浓度，mg/L;
C1——人工湿地出水BOD5浓度，mg/L;
A——人工湿地面积，m2。
5.表面水力负荷hydraulicsurfaceloading
指每平方米人工湿地在单位时间所能接纳的污水量。
按公式（3
）计算:
（3）式中:
qhs——表面水力负荷，m3/（m2?
d）;
Q——人工湿地设计水量，m3/d;
A——人工湿地面积，m2。
6.水力坡度hydraulicslope
指污水在人工湿地内沿水流方向单位渗流路程长度上的水位下降值。
按公式（4）
计算:
（4）式中:
i——水力坡度，%;
Δll——污水在人工湿地内渗流路程长度上的水位下降值，m;
L——污水在人工湿地内渗流路程的水平距离，m
3.2设计水量与水质
3.2.1生活污水水量宜根据当地实际用水量经调查后确定，或根据当地用水定额，结合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定。
可按当地相关用水定额的80%-90%采用，采用埋地塑料管或地下水位较高时取高值。
居民生活用水量可参考下表（升/人.日）:
3.2.2设计污水水质应经实地监测资料确定，或参照相同性质居住区、污水处理厂或乡镇污BOD5水的水质确定。
如缺乏相关资料时，可根据下表数据确定:
3.2.3人工湿地出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域的水质，应执行一级标准的A标准;出水排入GB3838地表水III类功能水域（划定的饮用水源保护区和游泳区除外）、GB3097海水二类功能水域时，应执行一级标准的B标准;出水排入GB3838地表水Ⅳ、Ⅴ类功能水域或GB3097海水三、四类功能海域，执行二级标准;
人工湿地类型应根据污水特征、区域环境、出水水质要求等因素进行确定。
设计内容应包括湿地池结构设计（面积、集配水系统、防渗等）、填料选择、植物种类选择、预处理系统、设备控制系统等。
3.3.湿地工艺
3.3.1人工湿地污水处理典型工艺组合如下:
1.生活污水处理工艺
2.污水厂尾水深度处理工艺
3.3.2当人工湿地的流量在100m3/日以上时，人工湿地池不宜少于2组。
3.3.3污水处理的工艺流程应充分利用地形，减少或不用提升设备而达到排水通畅、降低能耗的要求。
3.3.4应尽可能利用建设地地形落差进行污水自然充氧，减少或不用曝气设施。
4.污水预处理
4.1一般规定
4.1.1为保证人工湿地处理效果，生活污废水应经预处理方可进入人工湿地进行处理。
4.1.2预处理系统的设计应达到下列要求:
1去除悬浮物，漂浮物以及降解有机物的能力;2具一定水量平衡能力;3污泥处理和容纳能力。
4.1.3预处理程度根据具体水质情况与水质要求，选择一级处理、强化一级处理和二级处理等适宜工艺，以达到协同削减有机污染物的目的。
4.1.4污水进入预处理系统前应设格栅拦截。
当处理量较小时可选用人工清除格栅,处理量较大时用自动清除格栅。
食堂和餐厅的含油污水，应需隔油池处理后方可进入预处理系统。
4.1.5预处理设施应设置排臭系统，其排放口位置应避免对周围人、畜、植物造成危害和影响。
4.1.6对污水处理厂的一级处理出水、二级处理出水或类似污废水进行深度处理时，可不需预处理，直接进入人工湿地。
4.2预处理设施
4.2.1化粪池有效容积应为污水部分和污泥部分容积之和。
生活污水与生活废水合流排放，化粪池体积应按有关公式计算确定;如生活污水单独排放，则根据使用人数选用相关规格化粪池。
采用化粪池预处理时，应符全下列要求:
1化粪池外壁距建筑物外墙≥20m，距离地下水取水构筑物≥30m。
2化粪池可作污水一级处理构筑物时，BOD去除率可按20%计算。
3污水在池中停留时间应根据污水量确定，宜采用18~24h;污泥清掏周期宜采用6~12个月。
4.2.2调节池主要在待处理的污水量、污水水质变化较大时设置，停留时间设为4~8小时，起到调节水量、均恒水质作用。
4.2.3厌氧池水力停留时间宜≥24小时，有机污染物浓度较高则停留时间可适当延长。
厌氧池作为预处理设施时，应注意:
1接触厌氧池内宜用固着型弹性填料，填料间宜保持10~30cm间距以防堵塞，水力停留时间宜≥18小时。
2沼气池作为预处理单元加以利用，可改建成厌氧滤池，将生活污水直接接入人工湿地处理系统。
3用化粪池、沼气池改建为厌氧池时，应检查池体的防渗状况，存在渗漏现象的应加以改造。
4.2.4当采用鼓风曝气时，曝气池的超高为0.5~1.0m，处理每立方米污水的供气量不应小于3m3。
供氧量应能维持混合液达2mg/L的溶解氧量。
曝气器的数量，应根据供氧量和服务面积计算确定。
4.2.5生物接触氧化池的结构设计应符合:
1生物接触氧化池平面形状宜为矩形，每池可分为两室，出水宜采用堰式出水。
2生物接触氧化池中的填料可采用全池布置（底部进水、进气）、两侧布置（中心进气、底部进水）或单侧布置（侧部进气、上部进水），填料应分层安装。
曝气装置安装宜根据填料的布置形式布置。
3生物接触氧化池的五日生化需氧量容积负荷，宜根据试验资料确定。
无试验资料时，碳氧化宜为2.0~5.0kgBOD5/（m3·d），碳氧化/硝化宜为0.2~2.0kgBOD5/（m3·d）。
4.2.6生物滤池的设计应符合:
1好氧生物过滤有曝气生物滤池与自然充氧生物滤池两种，农村地区处理规模低于150m3/d宜采用自然充氧生物滤池。
2曝气生物滤池宜采用滤头布水布气系统;自然充氧生物滤池宜采用固定喷嘴布水或穿孔管布水系统，沿滤池池壁四周下部设置自然通风孔，其总面积不应少于池表面积的1%。
3生物滤池滤料应具有强度大、不易磨损、空隙率高、比表面积大、化学物理稳定性好、易挂膜、生物附着性强、比重小和不易堵塞的性质。
4生物滤池的容积负荷宜根据实验资料确定，无实验资料时，曝气生物滤池的五日生化需氧量容积负荷宜为3-6kgBOD5/（m3·d），自然充氧生物滤池五日生化需氧量容积负荷宜为0.3-1.0kgBOD5/（m3·d.）
4.3设备及控制系统
4.3.1当预处理构筑物出口与人工湿地排水口高差小于0.5m时，预处理设施应采用污水提升设备保持出水口一定的高度，保证人工湿地的水力条件。
4.3.2污水提升泵宜采用潜污泵，应至少设一台备用泵。
水泵安装于池底时应进行固定，同时要保证污水泵吸水口距污水池底面0.2m高度。
4.3.3鼓风曝气系统中的曝气器，应选用有较高充氧性能、布气均匀、阻力小、不易堵塞、耐腐蚀、操作管理和维修方便的产品，并应具有充氧性能、底部流速等技术资料.
4.3.4设备电源宜采用三相动力电源。
当无动力电源、处理水量较小时，也可采用二相电源水泵。
4.3.5污水预处理系统的电气、设备、控制系统及检测仪器，宜装设在构筑物附近室内。
如条件不允许而安装在室外时，则应有防雨、防晒及防盗等保护措施。
5人工湿地
5.1一般规定
5.1.1人工湿地的表面积设计应考虑最大污染负荷和水力负荷，可按CODcr表面负荷、水力负荷、TN表面负荷、NH4+-N表面负荷、TP表面负荷进行计算，应取设计计算结果中的最大值，并校核水力停留时间是否满足设计要求。
5.1.2人工湿地的进水，宜控制COD≤200mg/L，SS≤80mg/L。
5.1.3人工湿地污水处理工程的接纳污水中含有有毒、有害物质时，其浓度应符合GB8978中《第一类污染物最高允许排放浓度》的有关规定。
5.1.4人工湿地前的预处理程度应根据具体水质情况与污水处理技术政策，选择一级处理、强化一级处理和二级处理等适宜工艺，其设计必须符合GB50014中的有关规定。
5.2工艺形式
5.2.1自由表面流人工湿地
水面在人工湿地填料表面以上，水流从池体进水端水平流向出水端的人工湿地。
自由表面流人工湿地由于占地面积较大及存在一定的环境卫生问题，在实际污水处理工程中应用较少，本规程对该类型人工湿地不进行详细说明
5.2.2水平潜流人工湿地
水面在人工湿地填料表面以下，水流从池体进水端沿填料孔隙水平流向出水端的人工湿地。
5.2.3垂直潜流人工湿地
污水从人工湿地表面垂直流过填料层的人工湿地，分单向垂直流型人工湿地和复合垂直流型人工湿地两种。
单向垂直流型人工湿地一般采用间歇进水运行方式，复合垂直流型人工湿地一般采用连续进水运行方式
5.3设计参数及公式
5.3.1生活污水或具有类似性质的污水，经过一级处理和二级处理后可直接采用水平潜流人工湿地进行处理，相应的人工湿地作为二级处理和深度处理设施，其主要设计参数如表所示。
5.4结构设计
5.4.1人工湿地池体可采用混凝土、砖、毛石或黏土结构，采用混凝土和砖砌结构时池底需要设置不低于100mm厚的C10混凝土垫层，采用黏土结构时，防渗要求需要符合5.5规定。
5.4.2水平潜流人工湿地的单元长宽比宜控制在3:
1-10:
1之间，垂直流人工湿地长宽比宜控制在1:
1-3:
1之间。
对于长宽比小于1或不规则的潜流人工湿地，应考虑人工湿地均匀布水和集水的问题。
5.4.3潜流人工湿地设计中如采用多个人工湿地单元时，独立单元面积不宜大于800m2。
多个人工湿地并联时，各单元面积应平均分布，并保证配水均匀。
潜流人工湿地的应保持一定深度，以保证人工湿地单元中植物的生长及必要的好氧条件。
在设计人工湿地时，应考虑雨季暴雨径流带来的超高水位，此时淹没的最大深度应保证大部分植物能够生存并发挥功能，淹没深度宜控制在200mm以下。
5.4.4在冬季易发生冻害的地区，人工湿地设计时应考虑以下两种保温防冻措施:
1低温环境时将人工湿地水位上升至人工湿地表面上≥50mm位置，形成表面冰层对人工湿地填料区及水生植物根系进行保温。
2在人工湿地表面覆盖树叶、树枝或农用塑料薄膜进行隔离，减少人工湿地热量散失。
5.4.5人工湿地防堵塞设计时，应综合考虑污水的悬浮物浓度、有机负荷、投配方式、基质粒径、植物、微生物、运行周期等因素。
可采用以下方法降低堵塞的几率:
1人工湿地采用多个单元并联运行时，可以考虑每隔5-7d对部分人工湿地停止进水1-2d，采取间歇运行的方式。
2可对污水进行预曝气，提高人工湿地基质中的溶解氧，更好地发挥微生物的分解作用，防止土壤中胞外聚合物的蓄积。
3选择合适的基质粒径及级配，基质粒径及级配的选择应综合考虑净化效果和防止堵塞因素。
5.4.6潜流人工湿地，水位控制应保证其接纳最大设计流量时，进水端不能出现雍水现象，防止发生表面流。
5.4.7人工湿地出水排放应按照当地有关部门要求设置排放口，排放口应采取防冲刷、消能、加固等措施。
5.5防渗设计
5.5.1人工湿地建设时，应在底部和侧面进行防渗处理。
5.5.2当原有土层渗透系数大于10-8m/s时，应构建防渗层，一般采取下列措施:
1水泥砂浆或混凝土防渗:
砖砌或毛石砌后底面和侧壁用防水水泥砂浆防渗处理，或采用混凝土底面和侧壁，按相应的建筑工程施工要求进行建造。
2塑料薄膜防渗:
薄膜厚度宜大于1.0mm，两边衬垫土工布，以降低植物根系和紫外线对薄膜的影响。
宜优选PE膜，敷设要求应满足《聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范》等专业规范要求。
3黏土防渗:
采用黏土防渗时，黏土厚度应不小于60cm，并进行分层压实。
亦可采取将黏土与膨润土相混合制成混合材料，敷设不小于60cm的防渗层，以改善原有土层的防渗能力。
5.5.3对于渗透系数小于10-8m/s，且有厚度大于60cm的土壤或致密岩层时，可不需采取其他防渗措施。
工程建设中，应对湿地底部和侧壁60cm厚度范围进行渗透性测定.
5.6人工湿地填料
5.6.1人工湿地填料应能为植物和微生物提供良好的生长环境，并具有良好的透水性。
填料安装后湿地孔隙率不宜低于0.3。
5.6.2人工湿地常用的填料有石灰石、矿渣、蛭石、沸石、砂石、高炉渣、页岩等，碎砖瓦、混凝土块经过加工、筛选后也可作为填料使用。
5.6.3填料应预先清洗干净，按照设计确定的级配要求充填。
5.6.4为提高人工湿地对磷的去除率，可在人工湿地进口、出口等适当位置布置具有吸磷功能的填料，强化除磷。
5.6.5在水平潜流人工湿地的进水区，人工湿地填料层的结构设置，应沿着水流方向铺设粒径从大到小的填料，颗粒粒径宜为16~6mm，在出水区，应沿着水流方向铺设粒径从小到大的填料，颗粒粒径宜为8-16mm。
5.6.6人工湿地填料层的结构设置，垂直流人工湿地一般从下到上分为滤料层、过渡层和排水层，滤料层一般由粒径为0.2~2mm之间的粗砂构成，厚度为500-800mm左右;过渡层由4~8mm的砂砾构成，厚度为100-300mm左右;排水层一般由粒径为8~16mm的砾石构成，厚度为200-300mm左右。
5.6.7为避免布水对滤料层的冲蚀，可在布水系统喷流范围内局部铺设50mm的覆盖层，粒径范围为8~16mm的砾石。
5.7植物选配
5.7.1人工湿地植物的选择宜符合下列要求:
1根系发达，输氧能力强;
2适合当地气候环境，优先选择本土植物;
3耐污能力强、去污效果好;
4具有抗冻、抗病害能力;
5具有一定经济价值;
6容易管理;
7有一定的景观效应。
5.7.2人工湿地常用的植物有芦苇、香蒲、菖蒲、旱伞草、美人蕉、水葱、灯心草、水芹、茭白、黑麦草等。
5.7.3植物种植时间宜选择在春季。
为提高低温季节净化效果，人工湿地植物宜采取一定的轮作方式，秋冬季节可种植黑麦草、水葱、水芹等具有耐低温性能的植物。
5.7.4植物种植初期的密度可根据植物种类进行选择，芦苇行距、株距分别为30cm、30cm;香蒲行距、株距分别为30cm、30cm;菖蒲行距、株距分别为25cm、20cm;旱伞草行距、株距分别为30cm、30cm;美人蕉行距、株距分别为30cm、20cm;水葱行距、株距分别为30cm、20cm;灯心草行距、株距分别为30-45cm、30-45cm;水芹行距、株距分别为5-8cm、5-8cm;茭白行距、株距分别为50cm、50cm;黑麦草行距为15-30cm。
5.7.5植物种植时，应保持池内一定水深，植物种植完成后，逐步增大水力负荷使其驯化适应处理水质;
5.7.6同一批种植的植物植株大小应均匀，不宜选用苗龄过小的植物。
5.8布水与集水方式
5.8.1为保证人工湿地配水、集水的均匀性，集配水系统宜采用穿孔管、配（集）水管、配（集）水堰等方式。
5.8.2当水平潜流人工湿地采用多池并联运行时，进水区可设置V形槽或溢流堰，各池应均匀配水。
5.8.3水平潜流人工湿地可采用穿孔花墙配水、并联管道多点布水或穿孔管布水等方式，保证水流从进口起沿水平方向流过填料层后均匀流出。
穿孔花墙孔口流速不宜大于0.2m/s。
穿孔管流速宜为1.5~2.0m/s，配水孔宜斜向下45o交错布置，孔口直径不小于5mm，孔口流速不小于1m/s。
水平潜流穿孔墙配水方式
:
水平潜流穿孔管配水方式:
5.8.4垂直流人工湿地宜采用穿孔管配水，穿孔管应均匀布置。
穿孔配水管应设置在滤料层上部（见垂直流人工湿地图），配水管流速及配水孔要求同5.8.3。
5.8.5水平潜流人工湿地与垂直流人工湿地宜采用穿孔管集水，穿孔集水管应设置在末端底层填料层，集水管流速不宜小于0.8m/s，集水孔口宜斜向下45o交错布置，孔口直径不小于10mm。
5.9强化吸磷
5.9.1为提高人工湿地除磷效果，设计时应考虑利用具有良好吸磷性能的填料强化吸磷。
5.9.2人工湿地吸磷填料宜采用含钙、镁较为丰富的高炉炉渣、石膏、粉煤灰陶粒、蛭石、石灰石等，吸磷填料的种类及数量应通过试验确定。
5.9.3吸磷填料宜布置在人工湿地中部或末端，级配应与主体填料级配基本一致，以保证水流状态均匀。
5.9.4为减轻吸磷填料的饱和和堵塞问题，宜选用空隙率较高、
具有良好附着性能的填料;吸磷填料应便于清理和置换
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