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(lè)軍 宋現(xiàn)財(cái) 王 靜 李 喆

人工濕地技術(shù)1903年起源于英國(guó)約克郡；1953年德國(guó)科學(xué)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(guó)科學(xué)家Reinhold Kickuth提出根區(qū)理論（the root zone method）,認(rèn)為營(yíng)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(guó)建成第一座人工濕地；1980年以后，人工濕地技術(shù)從德國(guó)逐漸推廣到歐洲其他國(guó)家、北美、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)。目前，在美國(guó)等國(guó)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(yíng)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(dòng)，從池體進(jìn)水端流向出水端；其投資最省、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行費(fèi)用低，但占地面積大、處理負(fù)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(jìn)水端水平流向出水端；由于水流在填料表面以下流動(dòng)，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(guò)采用間歇進(jìn)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(guó)從20 世紀(jì)80年代末期開(kāi)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(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)，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(jì)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(jì)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(jì)處理能力56.05×104m3/d，占全部設(shè)計(jì)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(dòng)較大，而目前監(jiān)督檢查需要確保污水處理廠出水瞬時(shí)樣達(dá)標(biāo)等原因。近年來(lái)，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化速度加快以及對(duì)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(lái)越多。

目前我國(guó)發(fā)布實(shí)施的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：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(jì)、進(jìn)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(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)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(dòng)和運(yùn)行、管理和故障處理等，但該導(dǎo)則不是標(biāo)準(zhǔn)，屬于工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)[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(shí)施。

1 編制背景

早在1987年，天津市建成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)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(yàn)性工程，由11 個(gè)試驗(yàn)單元構(gòu)成，對(duì)水力負(fù)荷、有機(jī)負(fù)荷、停留時(shí)間及季節(jié)、污染物凈化效率進(jìn)行了研究，出水可以達(dá)到當(dāng)時(shí)的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)[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(dòng)較大；當(dāng)時(shí)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(lái)，天津市先后建成了：開(kāi)發(fā)區(qū)西區(qū)人工濕地工程規(guī)劃面積為12 萬(wàn)m2，一期建成3 萬(wàn)m2，主要用于污水處理廠尾水提標(biāo)，處理后污水排入景觀水體；臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)濕地公園總面積63 萬(wàn)m2，其中水系面積達(dá)17萬(wàn)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(dá)標(biāo)廢水進(jìn)行提標(biāo)。依托“十一·五”水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)，天津市相關(guān)單位對(duì)人工濕地技術(shù)用于景觀水體水質(zhì)改善進(jìn)行了深入研究，解決了人工濕地植物優(yōu)化配置、冬季運(yùn)行等問(wèn)題，同時(shí)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(shí)際進(jìn)水水質(zhì)為劣V類且波動(dòng)較大的情況下，多級(jí)潛流人工濕地運(yùn)行效果穩(wěn)定，對(duì)COD、TN、TP 的去除率分別為70%～80%、80%～90%、70%～80%，可以達(dá)到GB 3838—2002《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》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(fù)荷0.4 m3/（m2·d），進(jìn)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(duì)COD、TN、TP的去除率分別為40%～60%、40%左右、40%左右，基本可以達(dá)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(yàn)，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(yǔ)與符號(hào)，工藝設(shè)計(jì)，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(yàn)收，運(yùn)行與管理等8章23節(jié)128條。

根據(jù)近年來(lái)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(lái)，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(duì)天津市冬季氣溫低、濱海地區(qū)污水中含鹽量高的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)了冬季運(yùn)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(kuò)建和改建人工濕地工程的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)和管理，其他類似性質(zhì)的污水采用人工濕地工藝凈化時(shí)可參照?qǐng)?zhí)行。

人工濕地是一種最接近自然的污水處理方式，運(yùn)行效果受氣溫影響較大，天津市地處北方，冬季運(yùn)行效果不夠穩(wěn)定；目前污水處理廠監(jiān)督檢查采用瞬時(shí)樣方法，采用人工濕地工藝處理污水冬季穩(wěn)定達(dá)標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)》，設(shè)計(jì)規(guī)模＜1 000 m3/d 時(shí)執(zhí)行C 標(biāo)準(zhǔn)；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(jì)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(diǎn)條款

1）3.3.1條中關(guān)于初期雨水水質(zhì)指標(biāo)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(diǎn)任務(wù)之一，天津市是第二批海綿城市試點(diǎn)城市。依據(jù)天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院、南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院開(kāi)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(biāo)，在設(shè)計(jì)人工濕地處理初期雨水缺乏實(shí)測(cè)雨水水質(zhì)資料時(shí)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(shí)出水水質(zhì)指標(biāo)或去除率。發(fā)達(dá)國(guó)家水環(huán)境治理的經(jīng)驗(yàn)表明，在污水處理率達(dá)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(lái)越高，可能成為水環(huán)境的主要污染源。目前國(guó)家和行業(yè)尚無(wú)面源污染處理后污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，DB/T 29-259—2019 提出了“當(dāng)用于合流制溢流污水或者初期雨水處理時(shí)，人工濕地出水SS應(yīng)≤60 mg/L 或者對(duì)SS 的去除率≥60%”，作為出水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)水水質(zhì)的規(guī)定。預(yù)處理不到位或者進(jìn)水負(fù)荷超過(guò)人工濕地正常負(fù)荷是造成目前部分人工濕地運(yùn)行失敗的主要原因，因此人工濕地設(shè)計(jì)和運(yùn)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(jìn)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(jí)處理工藝、一級(jí)強(qiáng)化處理工藝作為預(yù)處理工藝；當(dāng)用于城鎮(zhèn)、農(nóng)村生活污水處理且以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放為目的時(shí)，可采用二級(jí)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(jìn)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(jìn)水中的SS＞100 mg/L時(shí)，宜設(shè)沉淀池；污水中含油量＞50 mg/L時(shí)，宜設(shè)除油設(shè)備。

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

推薦人工濕地表面積設(shè)計(jì)可按BOD5、CODcr、NH3-N、TP 等主要污染物面積負(fù)荷和水力表面負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算并取其設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果中的最大值，同時(shí)滿足水力停留時(shí)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(jì)參數(shù)，作為對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，同時(shí)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(jì)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(yàn)的專家認(rèn)為，人工濕地中植物生長(zhǎng)主要依靠污水中的有機(jī)物，不需要土壤即可保證生長(zhǎng)且設(shè)置土壤覆蓋層會(huì)增加填料堵塞的風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)北京、南寧兩座城市的兩個(gè)人工濕地調(diào)研，均未設(shè)置土壤覆蓋層，植物長(zhǎng)勢(shì)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(shuō)明中重點(diǎn)介紹了天津市常用人工濕地植物的特性、栽培方式、對(duì)污染物去除效果、耐鹽堿特性，可供設(shè)計(jì)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(shí)，如不采取防滲措施，可能會(huì)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(duì)污染嚴(yán)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(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。5.2.7 條提出垂直潛流人工濕地采用底部排水時(shí)，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(jìn)入的保護(hù)罩；5.2.9條提出對(duì)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(guò)合理設(shè)置閘、閥、堰等對(duì)進(jìn)出水流量進(jìn)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(dòng)。施工質(zhì)量對(duì)人工濕地運(yùn)行影響很大，結(jié)合現(xiàn)狀，建議重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)：

（1）7.1.7 條中填料應(yīng)該按照級(jí)配要求配置，施工前應(yīng)進(jìn)行篩選和洗料，不得有泥土殘?jiān)推渌s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(shí)間應(yīng)與栽苗時(shí)間合理安排，起苗前宜提前1～3 d澆水松土并嚴(yán)格執(zhí)行隨起隨運(yùn)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(dòng)初期可適當(dāng)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(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定后，可適當(dāng)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(jìn)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(dòng)時(shí)最好先使植物成活，再逐步提升進(jìn)水負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)能力，以便對(duì)微生物群落進(jìn)行馴化。

10）運(yùn)行與管理。運(yùn)行期間應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下問(wèn)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(jìn)水中SS含量、間歇運(yùn)行、提高濕地中溶解氧、翻動(dòng)清理或者更換部分填料等措施；

（2）8.2.6 條當(dāng)雜草與濕地植物競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，可通過(guò)提高水位至淹沒(méi)狀態(tài)清除雜草，也可采用人工或機(jī)械方法去除雜草，每年春季植物發(fā)芽階段可對(duì)濕地進(jìn)行淹水，防止旱生雜草的生長(zhǎng)，待植物生長(zhǎng)良好，足以與雜草在生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)時(shí)，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(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(shí)出水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，使面源污染治理工程有據(jù)可依；針對(duì)天津市地處我國(guó)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(diǎn)，細(xì)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(yùn)行維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，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(wèn)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(yàn)相對(duì)較少，建議進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)、化工程設(shè)計(jì)、提高運(yùn)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。