人工湿地污水处理工程技术规范Word格式.docx
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理,制定切实可行的技术规范用于指导此类污水处理工程的技术应用和运行管理是非常有必
要的。
3主要工作过程
本规范原名称为《污水土地处理工程技术规范》,预定目标是结合我国污水处理领域工
程建设现状及未来发展趋势,制定相应的技术规范,为我国污水土地处理系统的建设标准、
工程设计、运行管理以及环境管理提供切实可行的技术手段和方法,确保污水土地处理系统
规范化建设和安全运行与管理。
本规范的编制于2007年6月初开始启动,经过对污水土地处理系统及其五种工艺类型
(慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、人工湿地、地下渗滤)的国内外技术进展、工程运用以
及社会各界重视程度等情况深入调研,考虑到五种工艺类型在工艺适宜条件、工艺参数以及
运行管理等方面存在着较大的差异,人工湿地较其它四种工艺类型在污水处理、信息资料、
研究报道、社会关注程度方面存在着较大的优势,我们在开题论证前申请将本规范改名为《人
工湿地污水处理工程技术规范》,并提交了《更名理由》,经过开题论证会时专家的论证,同
意更名。
在编制过程中查阅了大量的国内外相关文献资料,包括与污水排放、污水处理有关的
法律、部门规定和环境标准,以及技术研究发展情况、工程运用情况、管理现状等。
所有的
文献资料都在本技术规范的编制过程中进行了有益的吸收和借鉴,并于2008年3月编制了
开题报告和规范初稿。
2008年4月,国家环境保护部科技标准司在北京主持召开开题论证
会与初稿讨论会。
会专家认为开题报告内容详实、技术路线可行、符合技术规范开题的相关
要求,同意开题,并对规范初稿提出了修改意见。
会后,按照专家意见,反复修改,于2009
年12月形成征求意见稿和编制说明。
4国内外相关标准研究
上世纪90年代,为了对人工湿地的建设、维护管理达到更加科学、规范化,由美国
各个洲代表组成的交流组织共同研究编制了一个适用于美国的人工湿地污水处理工程的规
范,主要规定了人工湿地的管道设计标准、厂址选择要求、运行管理及设施维护管理等方面
的内容。
在选择厂址方面,规范重点提出人工湿地禁止建设在洪水多发的水域和平原地带,
同时对场地土地面积、地形地貌、土壤条件提出了建议;
在运行管理方面,规范规定人工湿
地启动初期的控制要求、设施的维护管理要求、水生植物系统的管理要求,以及系统的监控
要求等,其监控要求遵守统一的人工湿地监控标准。
除此之外,规范还提出人工湿地的植物
和填料介质的选择原则。
可以说,美国人工湿地污水处理工程规范的出台对人工湿地的设计、
建设、运行及维护管理方面,起到了很好的规范化和指导作用。
5国内外人工湿地污水处理技术应用和管理现状
5.1国外人工湿地污水处理技术应用和管理现状
自西德1974年建成第一座人工湿地以来,人工湿地在20世纪80年代得到了迅速的
发展。
北美至20世纪70年代已有174座人工湿地,并对其进行了广泛的试验。
20世纪80
年代末和90年代初,美国相继召开了多次人工湿地研讨会,国际上也曾就人工湿地这一新
型污水处理工艺召开过四次研讨会,总结各国人工湿地污水处理的经验,提出了相关的理论
和参考设计参数。
这标志着人工湿地作为一种独具特色的新型污水处理技术正式进入水污染
控制领域。
据统计,截至2006年,欧洲建有一万多座人工湿地,北美有近两万座人工湿地,
亚洲、大洋洲、拉丁美洲也有越来越多的人工湿地建成和投入运行。
这些人工湿地的规模可
大可小,最小的仅为一家一户排放污水的处理,面积约40m2,大的有占地数十亩至上千亩,
可处理万人以上村镇的生活污水。
目前,北美2/3的湿地是表面流人工湿地,其中一半是自然湿地,其余为表面流人工
湿地,系统水深范围一般为30cm~40cm。
在欧洲应用较多的则是潜流人工湿地,特别在一
些东欧国家应用较广。
在系统中种植有芦苇、菖蒲、香蒲等湿地植物,为了保证潜流,绝大
多数系统采用砾石作为填料。
欧洲采用此类系统趋向于对近1000人口当量的乡村级社区进
行二级处理,北美则趋向于对人口较多的地区进行深度处理,在澳大利亚和南非,则用于处
理各类污水。
美国东部的400多个污水排放点是通过人工湿地处理后再进入地下水、河口、河流和
湖泊的。
在密执安、威斯康星、佛罗里达、俄勒冈、田纳西州等地区,通过人工湿地处理了
大量的城市和工业污水、城市雨水、农业径流水、酸性矿坑水、固体废物填埋场的渗滤液等,
其目的是维持上述水资源100%再利用。
如美国佛罗里达州奥兰多地区的一个人工湿地,连
续8年净化该地区水回收公司的污水;
加利福尼亚州的Arcata人工湿地,是美国最著名的
人工湿地污水处理工程之一,属于表面流人工湿地,主要处理地表径流水,已运行近20年;
加利福尼亚州贾斯汀市的人工湿地,属于表面流人工湿地,主要处理牛奶厂产生的农业污水,
已运行近20年;
科罗拉多州乌雷市的人工湿地,属于潜流人工湿地,主要处理排入河流的
城市污水,已运行15年;
纽约市英米诺镇的人工湿地,属于潜流人工湿地,主要处理城市
生活污水,已经运行14年;
肯塔基州水部门管理的人工湿地有Benton、Hardin、Pembroke
等,这些人工湿地都是为了保护田纳西河水源保护地而对流域内小城镇污水处理而建的。
美国EPA目前正在开发北美人工湿地数据库,地方数据库在其它国家已经存在,为减
少重复劳动和改良经验人工湿地设计方法,所有人工湿地都应通过公共数据库使世界各地的
工程师和科技人员能够获得。
这样的数据库可减少人工湿地建设的风险。
目前,两种人工湿
地的设计指南已经出版,但仍需要进一步工作,有必要更细致地研究不同地区特征和运行数
据,以便在将来的建设中提供更合理的参数。
垂直流人工湿地在欧洲一些地方投入运行已有
几十年。
垂直流人工湿地至今未广泛使用是因为其需要更细致的建设和基质选择。
最近的国
际会议上有几篇文章对垂直流人工湿地评价很高,目前全世界科技工作者正投入大量精力以
改良垂直流人工湿地技术。
此外,不仅对垂直流人工湿地,对所有类型的人工湿地都需深入
研究以改良优化工程设计参数,而且需要对系统的长期运行能力和管理问题进行研究。
5.2国内人工湿地污水处理技术应用和管理现状
国内的人工湿地研究起步较晚,直到“七五”期间才开始做较大规模的实验,取得了人
工湿地工艺特征、技术要点和工程参数等方面的研究成果。
从20世纪80年代末开始,先后
在天津、北京昌平、深圳、成都和上海建设了人工湿地污水处理工程,并对污水处理的规律
及机理进行了比较系统的研究。
进入21世纪以来,我国在人工湿地污水处理技术,及其在
工程应用方面都取得了较大的进展,目前全国已有数十座城市开展了人工湿地的研究,并有
上百座人工湿地投入运行。
污水处理量从10m3/d~100m3/d的小规模到110000m3/d的大规
模,应用于处理生活污水、市政污水、景观河湖水、工业污水、采矿污水等。
这些人工湿地
运行以来,产生了良好的经济和社会效益,为我国的环境保护做出了贡献。
从工程实际的角度出发,按照系统布水方式的不同或水流方式的差异,人工湿地可分
为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地。
相比于水平潜流和垂直潜流人
工湿地,表面流人工湿地虽有投资省、运行费用低、操作简便等优点,但也有负荷低、去污
能力有限等缺点,且表面流人工湿地的运行受自然气候条件影响较大,夏季易滋生蚊蝇,产
生臭味而影响湿地周围的环境。
因此,在我国单一的表面流人工湿地实际工程应用较少,大
多是与水平潜流或垂直潜流混合应用。
如滇池流域农村污水生态系统采用表面流和水平潜流
复合人工湿地污水处理技术,处理总水量为80m3/d,出水水质稳定。
除此之外,该系统还
具有景观及生态效果,这对于滇池流域环境的恢复及保护具有特殊的意义。
近年来,沈阳环境科学研究院、深圳市环境科学研究所、上海市环境科学研究院等环
境科研院所在水平潜流、垂直潜流人工湿地的研究和工程应用上取得了较大的进展。
针对北
方地区气候特点,沈阳环境科学研究院开展了水平潜流人工湿地技术在北方的单元应用研究
与工程示范。
2003年底建设运行的沈阳满堂河生态污水处理厂,其污水处理量为20000m3/d,
工程采用浮动生物床预处理+水平潜流人工湿地的组合工艺,大幅度降低了污染物含量,处
理后的水质达到了再生水回用景观水体的水质要求。
2006沈阳世园会污水生态处理工程,
其污水处理量为1000m3/d,在园区内产生的生活污水不仅得到了净化处理,同时还做到了
中水回用,出水用于喷泉、浇花及景观水系等。
该污水处理系统目前稳定运行,出水水质良
好。
深圳市环境科学研究所采用垂直流或复合垂直流人工湿地技术,选择重污染且具代表
性的城市景观河流、湖泊,进行河流水质改善、水环境生态功能恢复和景观建设的综合研究,
已形成适合于南方地区水环境综合治理的集成技术。
目前,深圳市环境科学研究所已在深圳、
东莞、南京、广州等地区设计和运行了几十座人工湿地,主要用于处理小区及城镇生活污水、
市政污水、景观河湖水等。
其中,于1999年初开始设计和修建的“洪湖人工湿地系统水质净
化工程”,其污水处理量为1000m3/d。
将垂直流人工湿地水质净化技术应用到洪湖的污染
治理,从布吉河取水经系统净化后为洪湖补充清洁水量,同时截去洪湖周边的污水排入,从
而达到改善洪湖水质的目的。
该人工湿地于2002年被国家环保总局评为“国家重点环境保护
实用技术示范工程”。
上海市环境科学研究院采用的不同规模垂直流人工湿地技术在上海农村地区的生活
污水处理过程中发挥了很好的作用。
上海市农村已应用垂直流人工湿地技术建成或在建污水
(景观水)处理项目9处,主要分布在崇明县、浦东新区、奉贤区、南汇区和青浦区。
其中,
2004年建成的崇明森林旅游园区污水处理工程,采用“生物化学强化絮凝+序批式垂直流人
工湿地”处理技术,设计规模为3000m3/d,湿地面积5040m2。
该工程建成投产后,湿地水力
负荷达到设计负荷的96%,出水水质良好。
同时,湿地植物收割后的植株秸秆,可与污水
预处理产生的污泥经混合堆肥后,回用于森林地块的用肥,从而实现废弃物的资源化利用。
经过20多年的研究,可以说我国在人工湿地污水处理技术及其工程应用方面取得了
一定的发展,但作为一项新型污水处理技术推广应用,还有很多不足需要进一步研究:
首先,
现在国外的研究主要在于开发数据库和数据指南、深入研究机理、改良人工湿地技术、不断
扩大应用范围等,在这些方面,我国的研究相对空白或比较落后;
其次,人工湿地在我国北
方寒冷地区,冬天的运行比较困难,虽然潜流湿地对这方面的要求较低,但温度很低时仍会
严重影响去除效率。
所以说,温度是一个很关键的影响因素,要想办法解决这一关键问题,
才能推广人工湿地在北方的应用;
最后,决定人工湿地处理效率的因素除了系统内污染物降
解的反应动力学和湿地内部的水流流态外,其它许多因素也会影响处理效率,如进水负荷、
水力停留时间、区域差异、气候特征及系统设计类型等,但目前仍没有什么规范来对人工湿
地进行定性设计、统一标准。
综上所述,尽管人工湿地已成为我国污水处理的重要组成部分,
对于我国面临的水资源危机问题起到了一定的缓解作用,但是人工湿地仍存在缺乏数据指
南、设计技术指导及其相关标准等问题,且在许多基础研究方面尚存在不足,仍需进行深入
的研究,以完善人工湿地系统在我国的应用。
为加强我国人工湿地污水处理工程的科学化建设、规范化管理,在对国内外人工湿地
污水处理技术应用和管理方面进行研究的基础上,编制一套适合我国国情的、切实可行的《人
工湿地污水处理工程技术规范》,用于指导人工湿地污水处理工程的技术应用和运行管理是
非常必要的,不仅对我国人工湿地污水处理工程的规范化管理具有重要的意义,而且也将填
补国内在此技术领域的空白。
6主要技术内容及说明
本规范共分十二章,包括适用范围、规范性引用文件、术语和定义、水量和水质、总
体设计、工程工艺及人工湿地、主要设备及材料、检测与过程控制、辅助工程、施工与环境
保护验收、劳动安全与职业卫生、运行与管理。
下面就规范中的主要方面作以说明。
6.1适用范围
本部分规定了技术规范制定的目的、内容,以及技术规范的适用范围。
任何类型的污
水,包括雨水、河流水、湖泊水,只要通过预处理设施后其水质满足人工湿地进水水质要求
时,该污水可采用人工湿地污水处理工程进行处理或净化。
6.2规范性引用文件
本部分列出了规范条文中出现过的标准、文件。
6.3术语和定义
本部分给出了为理解规范内容所必要的术语和定义。
为了避免与其它规范相同的术语
和定义相混淆,规定本规范的术语与定义仅适用于本规范。
6.4水量和水质
本部分主要规定了人工湿地工程接纳污水水量设计、工程接纳污水水质要求、人工湿
地接纳污水水质要求,以及工程出水水质要求。
6.4.1工程接纳污水水量设计
对于生活污水、工业废水、雨水等处理工程设计流量的确定,本规范引用了GB50014
-2006中3.1、3.2、3.3的相应规定。
6.4.2工程接纳污水水质要求
根据GJ3082《污水排入城市下水道水质标准》及GB8978《__________污水综合排放标准》,人
工湿地污水处理工程处理城市下水道污水及作为二级污水处理厂处理城镇排水系统污水时,
其水质应分别符合GJ3082及GB8978的要求
6.4.3人工湿地接纳污水水质要求
人工湿地中有植物和野生生物,重金属和有机氯化物等有可能产生积累的污染物质能
够直接或间接地影响人工湿地的性能。
因此,应对人工湿地接纳污水水质提出要求,本规范
认为人工湿地接纳污水水质要求可参照GB5084《农田灌溉水质标准》。
6.4.4工程出水水质要求
根据受纳水体的要求,人工湿地污水处理工程的出水应符合GB8978《污水综合排放
标准》的规定。
当人工湿地污水处理工程作为城镇污水处理厂的处理工艺时,出水应当达到
GB18918《城镇污水处理厂污染物排放标准》的规定。
6.5总体设计
本部分的规定包括一般规定、工程项目组成、建设规模、场址选择、总平面布置等内
容。
6.5.1一般规定
一般规定里规定了人工湿地污水处理工程设计应遵循的原则,如:
本标准外,还应符
合其它国家强制执行的法律、法规、标准;
应符合清洁生产、资源综合利用的要求;
选择设
施稳定、可靠、安全运行,易于操作、降低运行费用的要求等。
6.5.2工程项目组成
工程项目组成主要规定了人工湿地污水处理工程设计对象,明确了主要处理构(建)
筑物与设备、辅助工程与配套工程的内容。
6.5.3建设规模
人工湿地污水处理工程既要保证在短期内见效,又可实现远期扩建的可能性,确保污
水处理设施充分发挥其投资效益和运行效益。
因此,在本规范中规定在确定建设规模时应根
据项目服务区域范围内的污水产生量、分布情况、发展规划以及变化趋势等因素。
同时,考
虑到人工湿地形式建设的灵活性,可以预留远期建设用地。
本规范在明确了人工湿地污水处理工程的项目构成的基础上,提出了污水处理工程的
的建设规模和建设等级的问题。
其原因和背景是为了控制人工湿地污水处理工程的建设标
准,根据规模决定工程项目构成的取舍,以指导设计建设单位,防止过度建设,并为选择处
理工艺和单元技术进行了分类指导。
根据人工湿地污水处理工程的建设规模,其项目构成分为4个等级,即:
a)小型人工湿地污水处理工程的日处理能力<1000m3/d。
b)中型人工湿地污水处理工程的日处理能力1000m3/d~3000m3/d。
c)大型人工湿地污水处理工程的日处理能力3000m3/d~10000m3/d。
d)特大型人工湿地污水处理工程的日处理能力≥10000m3/d。
表1人工湿地污水处理工程建设要求
建设规模主体处理工程一般处理工程辅助工程配套设施
小型按规范设计建设根据需要选择根据需要选择根据需要选择
中型按规范设计建设根据需要选择根据需要选择根据需要选择
大型按规范设计建设按规范设计建设根据需要选择根据需要选择
特大型按规范设计建设按规范设计建设按规范设计建设根据需要选择
中、小型人工湿地污水处理工程至少要建设主体处理工程,而一般处理工程、辅助工
程、配套工程可根据需要来建设;
大型人工湿地污水处理工程至少要建设主体处理工程和一
般处理工程,而辅助工程和配套工程可根据需要来建设;
特大型人工湿地污水处理工程至少
要建设主体处理工程、一般处理工程和辅助工程,而配套工程可根据需要来建设。
6.5.4工程场址选择
本规范规定了场址选择时应满足的管理要求和技术条件,以及需要考虑的因素,包括
对周围区域的影响、对分期建设的影响、对地质条件的要求等。
人工湿地污水处理工程应尽量选择自然坡度为0%~3%的洼地或塘,以及经济价值不
高的荒地。
一方面,可减少土方工程量,利于排水,降低投资;
另一方面,可减少对周围环
境的影响。
6.5.5总平面布置
本规范总平面布置的原则是保证设施运行稳定、维修方便、经济合理、安全卫生。
污水处理过程中可能散发臭味和对人体健康有害的气体,处理构筑物附近的空气质量
较差。
为了保证管理人员有良好的工作环境,避免影响正常工作,本规范规定生产管理建筑
物和生活设施宜集中布置,可设置绿化带或人工湿地区,与处理构筑物保持一定距离。
高程布置的规定原则是充分利用原有地形、重力流,以及让工程中各单元的景观协调。
人工湿地在满足污水净化功能的前提下,可进行湿地景观建设,与城市的风景建设相
结合,建成集污水处理与观光、休闲娱乐为一体的旅游场所,使自然与人类生活环境有良好
的结合点。
因此,本规范规定人工湿地的景观建设应遵循统一、和谐、自然、均衡的原则。
6.6工程工艺及人工湿地设计
本部分的规定包括工程工艺流程设计原则、人工湿地水力与有机负荷设计、人工湿地
几何尺寸设计、人工湿地水力参数设计、人工湿地单元布局与分区设计、人工湿地进水与出
水设计、人工湿地植物选择与种植要求、人工湿地防堵塞设计、工程计量设计、工程消毒要
求、工程污水回用要求、工程突发事故应急措施、工程二次污染物控制措施等。
6.6.1工程工艺流程设计原则
人工湿地污水处理工程的工艺流程主要包括预处理设施与人工湿地,本规范明确了工
艺路线的确定原则。
预处理程度根据具体水质情况,选择一级处理、强化一级处理和二级处
理等适宜工艺,预处理的设施的设计应符合GB50014《室外排水设计规范》的有关规定。
预处理设施出水水质必须满足人工湿地接纳水质要求,人工湿地接纳污水水质要求可参照
GB5084《农田灌溉水质标准》。
此外,人工湿地可由单一或多个类型的人工湿地组成,根据处理规模的需要,既可采
取分级串联,也可采取同级并联或负责的组合方式。
6.6.2人工湿地水力、有机负荷设计
人工湿地的水力、有机负荷范围主要根据预处理程度、处理水量选取。
在本规范中规
定的水力、有机负荷参数是主要根据长期的工程经验确定的,有待于进一步调研后确定。
6.6.3人工湿地几何尺寸设计
长宽比较高的潜流人工湿地,应防止进水区域的水流溢出。
工程经验表明以及王薇等
专家建议,人工湿地单元长宽比应控制在3:
1以下。
对于长宽比小于1:
1的潜流人工湿地,
必须慎重考虑在人工湿地整个宽度上均匀布水和集水的问题。
工程经验表明,潜流人工湿地污水处理单元的长度通常定为20m~50m;
过长,易造
成湿地床中的死区,且使水位难以调节,不利于植物的栽培。
国外的koll
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- 人工 湿地 污水处理 工程技术 规范