污水处理厂尾水人工湿地工程技术规范.docx

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污水处理厂尾水人工湿地工程技术规范

污水处理厂尾水人工湿地工程技术规范

本规范适用于新建、改建和扩建城镇污水处理厂尾水人工湿地工程的设计、施工、验收和运行管理。

一、相关定义

1、人工湿地

人为模拟天然湿地系统结构和功能而建造的、可人工控制运行的湿地系统，由围护结构、防渗系统、填料、水生植物及集配水系统等部分构成，利用填料、植物、微生物的三重协同作用对受污染水进行处理的一种工艺。

根据水的流态，分为表面流人工湿地和潜流人工湿地，潜流人工湿地进一步分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。

2、表面流人工湿地

水在填料表层以上，从池体进水端水平流向出水端的人工湿地。

3、潜流人工湿地

水在填料中流动，从湿地池体一端进入，沿填料孔隙流向出水端，经填料表面吸附阻截、植物同化吸收以及系统中微生物的降解等作用，使水质得以净化的人工湿地。

4、水平潜流人工湿地

水在人工湿地填料层表面以下流动，从池体进水端水平流向出水端的人工湿地。

5、垂直潜流人工湿地

水以垂直流方式通过池体中填料层的人工湿地。

水流方向可以是从填料顶部流至底部（垂直下行流）或者从底部流至顶部（垂直上行流）。

6、填料

为人工湿地植物与微生物提供生长环境并对污染物起过滤、阻截、吸附等作用的填充材料，如除磷填料、生物填料、砂砾、沸石、石灰石、页岩、陶粒等。

7、水力坡度

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。

按式计算。

式中：

i——水力坡度，%；

H——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。

8、水力停留时间

水在人工湿地内的平均停留时间。

潜流人工湿地的水力停留时间按式计算。

式中：

t——水力停留时间，d；

V——人工湿地填料在自然状态下的淹水体积，包括填料实体及其开口、闭口孔隙，m3；

——孔隙率，%；

——人工湿地设计水量，m3/d。

9、表面水力负荷

单位面积人工湿地在单位时间内所能接纳的污水量。

按式计算。

式中：

——表面水力负荷，m/（m•d）；

——人工湿地设计水量，m3/d；

——人工湿地面积，m2。

10、表面有机负荷

单位面积人工湿地在单位时间内去除的五日生化需氧量（BOD5）。

按式计算。

式中：

——表面有机负荷，kg/（hm•d）；

——人工湿地设计水量，m3/d；

——人工湿地进水有机污染物浓度，mg/L；

——人工湿地出水有机污染物浓度，mg/L；

——人工湿地面积，m2。

11、孔隙率

人工湿地填料层中，存在于填料间的孔隙体积占总体积的百分比，%。

12、渗透系数

水在人工湿地填料或防渗层中，单位水力坡度下的渗流流速，m/s。

二、总体设计

（一）基础资料调查收集

1、调查收集满足人工湿地工程设计要求的气象、水文、地质等基础资料和地形图、排水管网或排水管道图等图纸及测量资料。

2、收集人工湿地工程所在地区域总体发展规划及现状资料、城镇污水处理厂尾水水质、水量和排放规律资料、人工湿地出水受纳水体的水文、水质资料等。

（二）场址选择

1、应符合当地总体发展规划和生态环境保护规划的要求，以及综合考虑交通、土地权属、土地利用现状、发展扩建、再生水回用等因素。

2、宜选择离污水处理厂尾水排放口较近或便于回用的地点。

3、优先考虑自然坡度为0%～3.0%的洼地、荒地或塘等经济价值低、便于利用的土地进行建设，应充分利用原有地形，高程设计宜与建造地点的地势相一致。

4、考虑洪水、内涝的威胁，人工湿地设计应满足相应的防洪标准。

（三）总平面布置

1、充分利用场地环境条件，按照使用功能和流程要求，构筑物的布置应紧凑、合理，构筑物间距应满足施工、设备安装、填料装填及日常管理的要求。

2、应符合排水通畅、降低能耗的要求。

系统内水流应优先采用重力流，需提升时，宜一次提升。

3、结合湿地植物配置、景观设施建设，形成与周围环境协调、自然的湿地风貌。

4、总平面布置应考虑近远期结合，有条件的地方可按远期规划水量布置，分期建设。

人工湿地系统内道路可建在单体与单体之间的堤坝上，各单体间宜有道路连通。

5、办公室、化验室、管理房等附属构筑物，宜布置在夏季主导风向的上风向。

三、工程设计

（一）设计水量和水质

1、人工湿地设计水量应根据城镇污水处理厂的实际外排水量确定，结合可利用土地面积，考虑处理规模的近、远期分配。

2、人工湿地进水水质应符合GB18918和地方标准关于城镇污水处理厂尾水水质的要求。

3、人工湿地出水水质参考项目环评批复和当地环境管理要求确定。

4、人工湿地出水用作再生回用水时，出水水质根据不同用水途径应符合GB20922、GB/T19923、GB/T18920、GB/T18921、GB/T19772、GB/T25499等相关要求。

（二）工艺选择

1、人工湿地工艺选型应根据进、出水水质和处理水量，综合考虑各类型人工湿地的特点、工程用地和投资等因素，通过技术经济比选确定最佳方案。

2、根据进水水质情况和出水水质要求，可在人工湿地系统前端设置水质调节池、生物氧化池、生态滞留塘、挺水植物过滤区等预处理设施，在人工湿地系统后端设置强化除磷、消毒等后处理设施。

人工湿地工程工艺流程见图1。

城镇污水处理厂尾水排放或回用

注：

虚线框内为可选择工艺单元。

图1污水处理厂尾水人工湿地工程工艺流程图

3、人工湿地主要去除有机物时，根据进水水质特征、出水水质要求和实际用地条件，合理选择组合表面流人工湿地、水平潜流人工湿地或垂直潜流人工湿地。

4、人工湿地主要去除氨氮（NH3-N）时，宜采用垂直下行流人工湿地。

5、人工湿地主要去除总磷（TP）时，可选择垂直上行流人工湿地，也可在人工湿地后端设置TP强化处理设施。

6、人工湿地出水消毒方式根据出水排放去向或回用途径确定。

（三）工艺设计

1、主要工艺设计参数宜根据试验资料确定，也可参考表1确定。

表1人工湿地主要设计参数

项目

表面流人工湿地

水平潜流人工湿地

垂直潜流人工湿地

处理单元长宽比

3:

1～5:

1

<3:

1

处理单元面积∕m2

—

≤800

≤1000

水深∕m

0.3～0.5

—

—

填料厚度∕m

—

0.8～1.4

水力坡度∕%

<0.5

0.5～1

水力停留时间∕d

5～8

2～4

1.5～3

表面水力负荷∕[m3/（m2•d）]

≤0.07

≤0.3～0.5

≤0.4～0.6

BOD表面负荷∕[kg/（hm2•d）]

5

≤4

≤30

2、应根据处理水量的大小合理确定处理单元数，一般不应少于平行两组。

（四）集配水方式

1、表面流人工湿地

（1）人工湿地单元进水口应根据湿地形状合理选择布水方式，宜采用多点进水或溢流堰进水，如穿孔管、穿孔墙、配水堰等装置，保证配水均匀。

（2）穿孔管的长度应与人工湿地单元的宽度基本一致，管孔密度应均匀，相邻孔距宜按湿地宽度的10%计，不宜大于1m，孔径宜为2cm～3cm。

（3）穿孔墙可设置于床面以下，长度略小于人工湿地单元的宽度，开孔率宜为30%，孔径和间距取决于水的流量、流速及进水的水力学特性。

（4）配水堰宜采用三角堰、梯形堰及矩形堰，配水堰的形式和尺寸应根据进水的流量及水力学特性进行选择。

（5）人工湿地集水应均匀，宜采用穿孔管，出水宜设置可旋转弯头或其他水位调节装置。

（6）人工湿地出水宜设置排空阀等排空设施。

2、潜流人工湿地

（1）人工湿地进出水系统宜设置进出水闸、阀、堰进行流量控制，保证配水和集水的均匀性、可调性。

（2）根据植物生长的需要、水力停留时间和湿地单元的维护等因素确定湿地水位，在出水处设置旋转弯头、控制阀门等装置保证水位可调。

（3）人工湿地宜采用多点配水，可采用穿孔花墙、并联管道、穿孔管等方式均匀配水。

（4）穿孔花墙的开孔比宜为30%，孔口流速不宜大于0.2m/s。

（5）穿孔管的长度应与人工湿地单元的宽度基本一致，管孔密度应均匀，相邻孔距宜按湿地宽度的10%计，不宜大于1m，管内流速宜为1.5m/s～2m/s，配水孔宜斜向下45°交错布置，孔口直径不小于5mm，孔口流速不小于1m/s。

（6）垂直流人工湿地的配水支管长度不宜大于6m，间距宜为1m～2m。

（7）人工湿地集水应均匀，宜采用穿孔管，集水管流速不宜小于0.8m/s，集水孔宜斜向下45°交错布置，孔口直径宜为2cm～3cm。

（8）穿孔管周围填料的粒径应大于穿孔管孔径。

（9）人工湿地应设置通气管，与集水管相连，管口高出覆盖层顶面300mm。

（10）人工湿地各单元宜设置排空阀等排空设施。

（五）填料设计

1、人工湿地填料应选择机械强度高、比表面积大、稳定性好、具有合适孔隙率及粗糙度、取材方便、价格低廉的材料，兼顾当地资源条件，选用石灰石、砾石、矿渣、蛭石、沸石、砂石等。

2、人工湿地填料应达到设计要求的粒径范围，有效粒径比例不宜小于80%。

3、人工湿地填料可

4、选用多种材料不同配比、填料粒径大小及正反级配组合，增强净化效果，减缓堵塞。

5、人工湿地填料可根据污染物处理要求的不同，选择使用功能性填料。

湿地出水水质对TP要求较高时，可使用含钙、镁较为丰富的高炉渣、粉煤灰、聚合氯化铝残渣、陶粒等具有吸磷功能的材料强化除磷，也可使用包裹铁粉、麦饭石、膨润土、骨料等的填料强化除磷；出水水质对NH3-N要求较高时，可使用沸石、硅石、陶粒、粉煤灰、钢渣、附载复合微生物菌剂的陶粒、沸石、硅石等强化除氮；出水水质考虑总氮（TN）时，可填充缓释碳源填料或自养反硝化填料。

6、水平潜流人工湿地填料层的初始孔隙率宜控制在30%～50%；垂直潜流人工湿地的填料层中上部分的初始孔隙率宜控制在15%～30%，中下部分的初始孔隙率宜控制在20%～40%。

7、人工湿地填料层应能为植物根系提供足够生长空间，潜流人工湿地填料厚度宜为80cm～140cm。

（六）植物选配

1、人工湿地宜选用移栽后成活率高、根系发达、耐污去污能力强、具有抗冻及抗病虫害能力、综合效益高、容易管理的本土植物，谨慎选择外来入侵物种。

2、人工湿地的植物应根据植物的去污特性、生长周期、景观效果等由一种或几种植物搭配构成。

3、应根据人工湿地水深和湿地类型合理配置植物，表面流人工湿地可选择芦苇、菖蒲、水葱等挺水植物；潜流人工湿地可选择芦苇、水芹、水葱、香蒲、千屈菜、菖蒲、风车草、鸢尾等挺水植物。

4、人工湿地植物的种植包括根幼苗移植、种子繁殖、收割植物的移植及盆栽移植等，植物栽种初期要保证其成活率，应根据植物生长特性确定种植时间，宜为春季。

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，秋冬季节可种植黄花鸢尾、水葱、水芹、西伯利亚鸢尾等具有耐低温性能的植物。

5、人工湿地植物的种植密度可根据植物种类与工程要求进行调节，挺水植物宜为10株/m2～25株/m2，浮水植物宜为3丛/m2～9丛/m2，沉水植物宜为9丛/m2～25丛/m2。

6、人工湿地植物种植时应保持介质湿润，生长初期池内应保持一定水深，逐步增大水力负荷使其驯化适应处理水质。

（七）防渗设计

1、人工湿地应在底部和侧面进行防渗处理，防渗层的渗透系数应不大于10-8m/s。

2、当原有土层渗透系数大于10-8m/s时应构建防渗层，防渗材料可根据当地的实际情况选取，优先选取复合土工膜（两布一膜）。

3、人工湿地内穿墙管、穿孔管、穿孔墙等处应作防渗局部处理。

4、人工湿地应根据进水水质和土壤渗透系数进行防渗设计。

5、在施工时应尽量保持原土层，在原土层上采取防渗措施。

6、防渗层完工后应进行渗透试验。

四、主要辅助工程

（一）电气系统

1、供电方式应根据用电要求，与当地电力部门协商确定。

2、供配电设计应符合GB50052和GB50053相关要求。

3、低压配电设计应符合GB50054相关要求。

4、照明设计应符合GB50034相关要求。

（二）给水、排水和消防

1、应有可靠的供水水源和完善的供水设施，给水设计应符合GB50013和GB50015相关要求。

2、排水设计应符合GB50014相关要求。

3、消防设施设计应符合GB50016和GB50140相关要求。

（三）土建与结构

1、围护宜采用土堤、钢筋混凝土挡墙或砌筑挡墙结构，条件允许时优先选用土堤。

2、人工湿地池体采用原土结构时应根据土质确定放坡坡度，且不得陡于45°。

3、建（构）筑物结构设计应符合GB50003、GB50010和GB50069等相关要求。

4、建筑物抗震等设计应符合GB50011相关要求。

五、施工与验收

（一）工程施工

1、施工单位应具有相应的施工资质，施工过程应符合国家及地方有关标准和规范要求。

2、施工单位应采取有效的污染控制措施及安全技术措施。

3、施工中使用的设备、材料、器件等应有产品合格证，设备与器材在安装前应进行完好性和完整性检验。

4、管道工程、混凝土结构工程、砌体结构工程、构筑物工程的施工，应分别符合GB50268、GB50204、GB50203和GB50141等相关要求。

6、开挖基坑有一定的角度放坡，采用机械开挖与人工修整相结合的施工技术方法，基坑上平面周边布设草坪稳定基坑周边土方。

潜流人工湿地周边护坡宜采用夯实的土壤构建，夯实过程应满足JGJ79相关要求。

7、防渗层下方的基础层应平整、压实、无裂缝、无松土，表面应无积水、石块、树根和尖锐杂物。

8、填料铺设过程中应从选料、洗料、堆放、撒料四个方面加以控制，对填料进行级配、清洁，保证填筑材料的含泥（砂）量和填料粉末含量符合设计要求值。

9、采用穿孔管进行集配水时，在施工中应注意对穿孔管的保护，不应损坏穿孔管。

（二）工程验收

1、人工湿地工程验收应按建筑工程质量验收、设备安装工程单机及联动试运转验收、植物栽种验收、环保验收、竣工验收的程序进行。

2、土建工程质量验收应符合GB50334、GB50268、GB50141相关要求。

3、设备安装工程质量验收应符合GB/T50252、GB50231、GB50334相关要求。

4、植物栽种验收内容包括植物种类、规格、栽种量、栽种密度、生长情况和养护情况等，并填写植物生长状况表。

5、环保验收在试运行结束之后进行，试运行时间6个月以上，环保验收应执行《建设项目竣工环境保护验收暂行办法》的规定。

6、在各单项验收后进行人工湿地工程竣工验收，工程竣工验收由建设单位负责组织实施，由参与工程建设的勘察、设计、施工、监理等单位共同7、工程竣工验收合格后，人工湿地方可投入正式使用。

建设单位应在规定期限内，将项目前期、勘察、设计、竣工验收报告和有关技术资料文件立卷归档，向建设行政主管部门备案。

六、运行与管理

（一）一般规定

1、可根据当地实际情况选择适宜的人工湿地管理模式，宜委托第三方运营。

2、人工湿地运营单位应定期对人工湿地运行状况进行检测，并负责对植物、布水管道、填料、附属设施等进行管理和维护，保证人工湿地正常运行。

3、运行人员、技术人员及管理人员应进行相关法律法规、专业技术、安全防护、应急处理等理论知识和操作技能的培训。

4、运行管理人员应熟悉处理工艺和设施、设备的运行要求、技术指标以及安全操作规程。

5、按照人工湿地系统运行维护手册进行后期维护和管理。

6、工程在运行前应制定设备台账、运行记录、定期巡视、交接班、安全检查、应急预案等管理制度。

7、工艺设施和主要设备应编入台账，定期对各类设备、电器、自控仪表及建（构）筑物进行检修维护。

8、工艺流程图、操作和维护规程等应示于明显部位。

（二）水质水量监测

1、人工湿地进、出水口可根据实际需要安装水质在线监测设备。

未安装水质在线监测设备的人工湿地，日常运行中应定期对湿地进、出水口流量、化学需氧量（COD）、NH3-N、TP等主要监测项目进行监测。

2、人工湿地运营单位应定期委托有资质单位对湿地进、出水口流量、水位、水温、溶解氧、pH值、悬浮物、BOD5、COD、NH3-N、TN、TP等项目进行监测，并出具监测报告，存档备案。

（三）植物管理

1、人工湿地在种植植物后即应充水，初期应进行水位调节。

2、植物系统建立后，应连续进水，保证水生植物的密度及良性生长。

3、应根据植物生长情况，进行分苗、缺苗补种、杂草清除等管理，不宜使用大量除草剂、杀虫剂等。

4、结合人工湿地内植物的生长特点，适时定期收割植物，按当地要求妥善处理，不应随意堆放。

（四）低温运行管理

1、采取预处理、人工曝气、延长水力停留时间等工艺强化措施，提高冬季湿地运行效果。

2、通过植物优选、填料组配，增强冬季湿地净化效果。

3、低温运行时应对进、出水管采取防冻保温措施。

可选择植物覆盖保温、温室大棚保温、塑料薄膜保温等保温措施；持续低温时也可降低运行水位，在冰层和水面间形成空气隔绝层，提高保温效果。

（五）湿地防堵运行维护

1、控制进水中悬浮物的浓度，减轻人工湿地运行负荷，防止堵塞。

2、选择合适的配水及排水系统，设置人工湿地运行间歇期，促进湿地复氧，防止填料堵塞。

3、人工湿地单元宜适当进行停床轮休、增加湿地复氧及微生物内源呼吸消耗。

4、根据人工湿地实际运行情况，堵塞严重的处理单元可挖掘清洗局部填料或更换新填料。