DB/T 29-259—2019《天津市人工濕地污水處理技術(shù)規(guī)程》解讀

□文/趙樂軍 宋現(xiàn)財 王 靜 李 喆

人工濕地技術(shù)1903年起源于英國約克郡；1953年德國科學家Kathe Seidel 發(fā)現(xiàn)蘆葦能從水中去除重金屬和碳水化合物；1972年德國科學家Reinhold Kickuth提出根區(qū)理論（the root zone method）,認為營養(yǎng)物的去除不是依賴植物吸收，而是由土壤本身的理化特性，加之植物將氧氣輸送到莖和根部在低氧含量的填料中創(chuàng)造了適合好氧和缺氧區(qū)決定的；1974年德國建成第一座人工濕地；1980年以后，人工濕地技術(shù)從德國逐漸推廣到歐洲其他國家、北美、澳大利亞等國家和地區(qū)。目前，在美國等國家，人工濕地主要用于生活污水、工業(yè)廢水、煤礦井排水、雨水徑流污染、富營養(yǎng)化水體等的處理[1～2]。

常用的人工濕地有表面流、水平潛流、垂直流等形式。表面流人工濕地中，待處理的污水在固體介質(zhì)表面以上流動，從池體進水端流向出水端；其投資最省、操作簡便、運行費用低，但占地面積大、處理負荷低、污染物去除能力有限，夏季易滋生蚊蠅，北方地區(qū)冬季水面易結(jié)冰。水平潛流人工濕地中，待處理的污水在填料表面以下，從進水端水平流向出水端；由于水流在填料表面以下流動，保溫效果好，處理效果受氣溫影響小，衛(wèi)生條件好。垂直流人工濕地通過采用間歇進水的方式，使池體處于不飽和狀態(tài)，有助于復(fù)氧，可以提高系統(tǒng)的硝化能力，可用于處理氨氮濃度較高的污水。目前，水平潛流人工濕地應(yīng)用案例較多。

我國從20 世紀80年代末期開始應(yīng)用人工濕地技術(shù)，早期主要利用人工濕地投資少、運行成本低的優(yōu)勢，處理小規(guī)模（≤10 000 m3/d）的城鎮(zhèn)生活污水。截至2015年年底的城鎮(zhèn)排水統(tǒng)計數(shù)據(jù)：采用人工濕地類處理工藝的污水處理廠僅有22 座，占統(tǒng)計1 369 座污水處理廠的1.6%；采用人工濕地類處理工藝的污水處理廠設(shè)計處理能力56.05×104m3/d，占全部設(shè)計處理能力的0.67%[3]。人工濕地工藝在城鎮(zhèn)污水處理廠中應(yīng)用較少可能是由于占地面積大且出水水質(zhì)受水溫影響波動較大，而目前監(jiān)督檢查需要確保污水處理廠出水瞬時樣達標等原因。近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化速度加快以及對水環(huán)境質(zhì)量改善的迫切需求，人工濕地在村鎮(zhèn)污水處理、污水處理廠尾水深度凈化、地表景觀水體水質(zhì)改善、受污染地表徑流凈化等方面應(yīng)用越來越多。

目前我國發(fā)布實施的相關(guān)技術(shù)標準：CJJ/T 54—2017《污水自然處理工程技術(shù)規(guī)程》包括人工濕地污水處理技術(shù)方面的內(nèi)容，規(guī)定了人工濕地的工藝選擇、工藝設(shè)計、進出水系統(tǒng)、填料選擇與設(shè)置、植物選擇與設(shè)置、防滲與結(jié)構(gòu)等；HJ 2005—2010《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了人工濕地污水處理工程有關(guān)設(shè)計、施工和運行維護的技術(shù)要求；RISN-TG 006—2009《人工濕地污水處理技術(shù)導(dǎo)則》包括各種類型人工濕地污水處理系統(tǒng)的技術(shù)要求、啟動和運行、管理和故障處理等，但該導(dǎo)則不是標準，屬于工程建設(shè)標準化外衍成果。另外，江蘇省、上海市、北京市、山東省也發(fā)布了人工濕地污水處理技術(shù)方面的地方標準[4～5]。

DB/T 29-259—2019《天津市人工濕地污水處理技術(shù)規(guī)程》于2019年1月9日發(fā)布，2019年4月1日正式實施。

1 編制背景

早在1987年，天津市建成了國內(nèi)第一個人工濕地污水處理系統(tǒng)，該工程占地面積6 hm2，處理規(guī)模1 400 m3/d，為試驗性工程，由11 個試驗單元構(gòu)成，對水力負荷、有機負荷、停留時間及季節(jié)、污染物凈化效率進行了研究，出水可以達到當時的二級排放標準[1]。但由于人工濕地占地規(guī)模較大，出水水質(zhì)受氣溫影響波動較大；當時建設(shè)的污水處理廠一般規(guī)模較大，而人工濕地一般適用于中小規(guī)模的污水處理廠等原因，在天津并未得到推廣。

“十一·五”以來，天津市先后建成了：開發(fā)區(qū)西區(qū)人工濕地工程規(guī)劃面積為12 萬m2，一期建成3 萬m2，主要用于污水處理廠尾水提標，處理后污水排入景觀水體；臨港經(jīng)濟區(qū)生態(tài)濕地公園總面積63 萬m2，其中水系面積達17萬m2，分為調(diào)節(jié)塘、潛流濕地、湖區(qū)三大景區(qū)，主要用于將園區(qū)企業(yè)產(chǎn)生的達標廢水進行提標。依托“十一·五”水體污染控制與治理科技重大專項，天津市相關(guān)單位對人工濕地技術(shù)用于景觀水體水質(zhì)改善進行了深入研究，解決了人工濕地植物優(yōu)化配置、冬季運行等問題，同時分別在外環(huán)河和梅江景觀湖建設(shè)了示范工程。外環(huán)河人工濕地示范區(qū)占地面積24 000 m2，濕地處理池有效面積9 615 m2，水處理規(guī)模4 000～8 000 m3/d，在實際進水水質(zhì)為劣V類且波動較大的情況下，多級潛流人工濕地運行效果穩(wěn)定，對COD、TN、TP 的去除率分別為70%～80%、80%～90%、70%～80%，可以達到GB 3838—2002《地面水環(huán)境質(zhì)量標準》中Ⅳ類水體水質(zhì)要求。梅江生態(tài)園水環(huán)境改善示范工程人工濕地占地面積2 000 m2，水處理規(guī)模400 m3/d，表面負荷0.4 m3/（m2·d），進水COD、TN、TP分別在70～160、2.0～4.5、0.50～0.85 mg/L，潛流式人工濕地對COD、TN、TP的去除率分別為40%～60%、40%左右、40%左右，基本可以達到GB 3838—2002中Ⅳ類水體水質(zhì)要求。以上工作初步積累了天津市人工濕地技術(shù)的科研成果和工程經(jīng)驗，為DB/T 29-259—2019 的編制奠定了基礎(chǔ)[6]。

2 主要內(nèi)容

DB/T 29-259—2019 共包括總則，術(shù)語與符號，工藝設(shè)計，預(yù)處理系統(tǒng)，人工濕地系統(tǒng)，消毒、配套設(shè)施，施工與驗收，運行與管理等8章23節(jié)128條。

根據(jù)近年來天津市水環(huán)境質(zhì)量改善及海綿城市建設(shè)的需要，在CJJ/T 54—2017 的基礎(chǔ)上拓寬了適用范圍；根據(jù)“十一·五”以來，天津市相關(guān)單位的研究成果，提出了初期雨水水質(zhì)；針對天津市冬季氣溫低、濱海地區(qū)污水中含鹽量高的特點，強調(diào)了冬季運行管理、耐鹽植物選擇等方面的內(nèi)容。

2.1 適用范圍

DB/T 29-259—2019 適用于天津市市域范圍內(nèi)城鎮(zhèn)和農(nóng)村污水處理（規(guī)模≤1 000 m3/d）、污水處理廠出水深度凈化、景觀水體旁路處理、雨水徑流污染處理等新建、擴建和改建人工濕地工程的設(shè)計、施工、驗收、運行維護和管理，其他類似性質(zhì)的污水采用人工濕地工藝凈化時可參照執(zhí)行。

人工濕地是一種最接近自然的污水處理方式，運行效果受氣溫影響較大，天津市地處北方，冬季運行效果不夠穩(wěn)定；目前污水處理廠監(jiān)督檢查采用瞬時樣方法，采用人工濕地工藝處理污水冬季穩(wěn)定達標難度較大，根據(jù)DB 12/599—2015《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》，設(shè)計規(guī)模＜1 000 m3/d 時執(zhí)行C 標準；因此，將人工濕地處理城鎮(zhèn)污水和農(nóng)村污水的規(guī)模限定在≤1 000 m3/d。

相比CJJ/T 54—2017，DB/T 29-259—2019 適用范圍中除污水處理、污水處理廠出水深度凈化外，增加了景觀水體旁路處理、合流制系統(tǒng)溢流污水、雨水徑流污染處理等并增加了相應(yīng)的工藝流程、設(shè)計參數(shù)，以配合天津市水環(huán)境質(zhì)量改善、海綿城市建設(shè)相關(guān)工程建設(shè)的需要。

2.2 重點條款

1）3.3.1條中關(guān)于初期雨水水質(zhì)指標的規(guī)定。合流制系統(tǒng)溢流污水、初期雨水污染治理是目前海綿城市建設(shè)的重點任務(wù)之一，天津市是第二批海綿城市試點城市。依據(jù)天津市市政工程設(shè)計研究院、南開大學環(huán)境科學與工程學院開展的地表徑流面源污染特征調(diào)查結(jié)果提出了城市道路、屋面徑流、草坪等下墊面的初期雨水水質(zhì)指標，在設(shè)計人工濕地處理初期雨水缺乏實測雨水水質(zhì)資料時可以參考確定。

2）3.3.3條提出了人工濕地處理合流制系統(tǒng)溢流污水或者初期雨水時出水水質(zhì)指標或去除率。發(fā)達國家水環(huán)境治理的經(jīng)驗表明，在污水處理率達到一定程度后，初期雨水及合流制系統(tǒng)溢流污水等面源污染在各類污染源中所占比例越來越高，可能成為水環(huán)境的主要污染源。目前國家和行業(yè)尚無面源污染處理后污染物排放標準，DB/T 29-259—2019 提出了“當用于合流制溢流污水或者初期雨水處理時，人工濕地出水SS應(yīng)≤60 mg/L 或者對SS 的去除率≥60%”，作為出水污染物排放標準，使面源污染治理工程有據(jù)可依，這也是一種新的嘗試和探索。

3）關(guān)于預(yù)處理工藝及人工濕地進水水質(zhì)的規(guī)定。預(yù)處理不到位或者進水負荷超過人工濕地正常負荷是造成目前部分人工濕地運行失敗的主要原因，因此人工濕地設(shè)計和運行中應(yīng)高度重視預(yù)處理環(huán)節(jié)。

4.1.1 條提出應(yīng)綜合考慮進水水質(zhì)、人工濕地類型及出水水質(zhì)要求等因素，宜選擇一級處理工藝、一級強化處理工藝作為預(yù)處理工藝；當用于城鎮(zhèn)、農(nóng)村生活污水處理且以穩(wěn)定達標排放為目的時，可采用二級生物處理作為預(yù)處理工藝。

預(yù)處理的主要目的是去除進水中的粗大懸浮物、垃圾、砂粒、油類物質(zhì)等。處理原污水且BOD/CODcr＜0.3 的人工濕地，可采用水解酸化作為預(yù)處理單元，提高污水的可生化性；進水中的SS＞100 mg/L時，宜設(shè)沉淀池；污水中含油量＞50 mg/L時，宜設(shè)除油設(shè)備。

4）系統(tǒng)設(shè)計。第5章人工濕地系統(tǒng)設(shè)計主要包括人工濕地類型選擇、濕地主體工藝設(shè)計、進出水系統(tǒng)設(shè)計、填料、植物、防滲等。

推薦人工濕地表面積設(shè)計可按BOD5、CODcr、NH3-N、TP 等主要污染物面積負荷和水力表面負荷進行計算并取其設(shè)計計算結(jié)果中的最大值，同時滿足水力停留時間要求。

DB/T 29-259—2019 在CJJ/T 54—2017 的基礎(chǔ)上提出了景觀水體旁路處理的工藝設(shè)計參數(shù)，作為對行業(yè)標準的補充，同時也可基本滿足近期天津市水環(huán)境質(zhì)量改善相關(guān)工程建設(shè)的需求。

5）填料設(shè)計是否設(shè)置土壤覆蓋層。在以往天津市人工濕地工程中，為保證植物成活率，有的工程在填料層上增設(shè)了150 mm左右的土壤覆蓋層；而有的工程未設(shè)置土壤覆蓋層。有豐富濕地研究經(jīng)驗的專家認為，人工濕地中植物生長主要依靠污水中的有機物，不需要土壤即可保證生長且設(shè)置土壤覆蓋層會增加填料堵塞的風險；對北京、南寧兩座城市的兩個人工濕地調(diào)研，均未設(shè)置土壤覆蓋層，植物長勢良好。故5.4.2 條第5 款提出可根據(jù)填料及濕地植物情況，選擇是否鋪設(shè)土壤覆蓋層。

6）植物選擇。5.5節(jié)人工濕地植物選擇，突出天津市本土適宜植物尤其是耐鹽植物，在條文說明中重點介紹了天津市常用人工濕地植物的特性、栽培方式、對污染物去除效果、耐鹽堿特性，可供設(shè)計人員參考。本節(jié)人工濕地常用植物種類由編制組參照相關(guān)資料和目前實踐經(jīng)驗提出。

7）防滲。5.6.1 條是關(guān)于人工濕地底部和側(cè)面防滲的規(guī)定。污水、污水處理廠出水、受污染的徑流雨水采用人工濕地工藝處理時，如不采取防滲措施，可能會污染土壤和地下水；景觀水體本身已經(jīng)是水環(huán)境的一部分，如果污染程度較輕，可不采取防滲措施；對污染嚴重的景觀水體或者黑臭水體，應(yīng)采取防滲措施。

8）系統(tǒng)細節(jié)設(shè)計。5.2.7 條提出垂直潛流人工濕地采用底部排水時，應(yīng)設(shè)有與底部排水管相連的通氣管并在管頂部設(shè)置防雜物進入的保護罩；5.2.9條提出對形狀不規(guī)則的人工濕地，應(yīng)設(shè)置避免短流、滯流的導(dǎo)流設(shè)施；5.3.2條提出通過合理設(shè)置閘、閥、堰等對進出水流量進行控制；5.3.7條提出應(yīng)考慮放空及冬季防凍措施。

9）關(guān)于施工和調(diào)試啟動。施工質(zhì)量對人工濕地運行影響很大，結(jié)合現(xiàn)狀，建議重點關(guān)注以下幾點：

（1）7.1.7 條中填料應(yīng)該按照級配要求配置，施工前應(yīng)進行篩選和洗料，不得有泥土殘渣和其他雜物，填料粉末的含量也應(yīng)控制；

（2）7.1.8 條人工鋪設(shè)前，應(yīng)在填料表面鋪設(shè)行走木板，不得在填料表面直接行走；

（3）植物起苗時間應(yīng)與栽苗時間合理安排，起苗前宜提前1～3 d澆水松土并嚴格執(zhí)行隨起隨運隨栽原則；

（4）合理控制水位，7.2.3 條提出水平潛流和垂直流人工濕地啟動初期可適當提高水位，如將水位控制在填料表面以下25 mm左右，提高植物的成活率；運行相對穩(wěn)定后，可適當降低水位，將水位調(diào)節(jié)至地表下0.2 m 處，誘導(dǎo)和促進植物根系的發(fā)育和延伸，利于提高人工濕地的處理能力；

（5）人工濕地調(diào)試啟動時最好先使植物成活，再逐步提升進水負荷達到設(shè)計能力，以便對微生物群落進行馴化。

10）運行與管理。運行期間應(yīng)重點關(guān)注以下問題：

（1）8.2.5 條應(yīng)定期觀察濕地填料情況，如果出現(xiàn)堵塞，應(yīng)采取降低進水中SS含量、間歇運行、提高濕地中溶解氧、翻動清理或者更換部分填料等措施；

（2）8.2.6 條當雜草與濕地植物競爭時，可通過提高水位至淹沒狀態(tài)清除雜草，也可采用人工或機械方法去除雜草，每年春季植物發(fā)芽階段可對濕地進行淹水，防止旱生雜草的生長，待植物生長良好，足以與雜草在生長競爭中占據(jù)優(yōu)勢時，恢復(fù)正常水位。

3 結(jié)論與建議

DB/T 29-259—2019在CJJ/T 54—2017和HJ 2005—2010兩個行業(yè)標準的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前天津市水環(huán)境質(zhì)量改善和海綿城市建設(shè)相關(guān)工程建設(shè)的需要，增加了景觀水體旁路處理、合流制系統(tǒng)溢流污水、雨水徑流污染處理的工藝流程及設(shè)計參數(shù)；還提出了人工濕地用于合流制溢流污水或者初期雨水處理時出水污染物排放標準，使面源污染治理工程有據(jù)可依；針對天津市地處我國北方，冬季氣溫較低處理效果不穩(wěn)定、濱海地區(qū)污水、景觀水體中含鹽量較高等特點，細化了相關(guān)條款，突出了天津市地方特色。

人工濕地技術(shù)作為一種最接近自然處理的技術(shù)，具有投資低、運行維護相對簡單等特點，但人工濕地也有占地面積大，出水效果受溫度影響大等突出問題，特別是人工濕地在合流制溢流污水、初期雨水污染處理等方面應(yīng)用的經(jīng)驗相對較少，建議進一步結(jié)合天津市冬季低溫、濱海鹽堿等特色，加大相關(guān)科研投入、優(yōu)制定排放標準、化工程設(shè)計、提高運行管理水平，使人工濕地技術(shù)在水環(huán)境質(zhì)量改善和海綿城市建設(shè)中發(fā)揮更大作用。