DB 37T 3394—2018人工湿地水质净化工程技术指南

ICS 13.020.01Z01DB 37山 东 省 地 方 标 准DB 37/T 33942018人工湿地水质净化工程技术指南Technical guide of Constructed Wetland Water Purification System2018 - 08 - 17 发布 2018 - 09 - 17 实施山 东 省 质 量 技 术 监 督 局   发 布DB37/T 33942018I前 言本指南按照GB/T 1.12009给出的规则起草。本指南由山东省环境保护厅提出。本指南由山东省环保标准化技术委员会归口。本指南起草单位：山东省环境规划研究院、山东大学、山东省环境保护科学研究设计院。本指南主要起草人：张建、谢刚、史会剑、梁爽、武道吉、王洪秀、袁琦、孙丰凯、巩岩、孙海盟、康兴生。DB37/T 339420181人工湿地水质净化工程技术指南1 范围本指南规定了山东省人工湿地水质净化工程的设计、施工、运行管理等技术要求。本指南适用于进水为微污染水体的人工湿地水质净化工程，可作为山东省内新建、改建和扩建人工湿地水质净化工程的设计、施工、运行管理的技术依据。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 3838 地表水环境质量标准GB 18918 城镇污水处理厂污染物排放标准GB 50141 给水排水构筑物工程施工及验收规范GB 50201 防洪标准GB 50268 给水排水管道工程施工及验收规范GB/T 50979 橡胶坝工程技术规范HJ/T 15 环境保护产品技术要求 超声波明渠污水流量计HJ/T 96 pH水质自动分析仪技术要求 HJ/T 101 氨氮（NH 3-N）水质自动分析仪技术要求HJ/T 103 TP水质自动分析仪技术要求HJ/T 353 水污染源在线监测系统安装技术规范HJ/T 354 水污染源在线监测系统验收技术规范HJ/T 355 水污染源在线监测系统运行与考核技术规范HJ/T 377 环境保护产品技术要求化学需氧量（COD Cr）水质在线自动监测仪HJ 623 区域生物多样性评价标准JGJ 79 建筑地基处理技术规范SL 265 水闸设计规范3 术语与定义下列术语与定义适用于本指南。3.1 人工湿地水质净化工程  constructed wetland water purification system模拟自然湿地结构与功能，人工建造的利用植物、填料、微生物等的联合作用使水质得以净化的生态处理工程，简称为“人工湿地”。按照水的流态，可分为表面流和潜流人工湿地水质净化工程。DB37/T 3394201823.2 表面流人工湿地 surface flow constructed wetland水在填料表面以上流动，从湿地进水端水平流向出水端，依靠根茎拦截、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。3.3 潜流人工湿地 subsurface flow constructed wetland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。3.4 微污染水体 slightly-polluted water 受到有机物污染，主要污染物浓度超过GB 3838中IV类水质标准限值，但不高于GB 18918中二级标准限值的水体。3.5 填料  substrate 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，如砂砾、沸石、石灰石、页岩、陶粒等。3.6 孔隙率  porosity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，% 。3.7 水力坡度  hydraulic slope水在人工湿地内沿水流方向单位长度上的水位下降值，%。3.8 渗透系数  permeability coefficient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，单位为米/秒（m/s）。3.9 水力停留时间 hydraulic retention time水在人工湿地内的平均停留时间，单位为天（d）。3.10 水力负荷 hydraulic loading DB37/T 339420183单位时间、单位面积人工湿地内所能接纳的污水体积，单位为立方米/（平方米天）（m 3/(m2d)）。3.11 污染削减负荷  pollutant remove loading 单位时间、单位面积人工湿地内去除或降解污染物的质量，单位为克/（平方米天）（g/(m 2d)）。3.12 再生水  recycled water污水经适当再生工艺处理后具有一定使用功能的水。4 工程设计4.1 一般规定4.1.1 设计单位应具有相应的设计资质，设计过程应符合国家及我省相关标准和规范要求。4.1.2 工程设计应包括人工湿地类型选择、平面布置设计、集配水系统设计、填料设计、植物配置、防渗设计和附属设施设计。4.1.3 工程应根据受纳水体环境功能区、环境容量、国家及我省现行有关标准、当地水污染治理整体规划，合理确定出水水质。南水北调输水干线汇水区域内人工湿地在进水水质符合相关要求的前提下，人工湿地出水主要污染物指标应满足 GB 3838 中类水质标准。4.1.4 工程设计应重在考虑充分发挥生态效益及水资源调蓄功能，并兼具景观效果。4.2 建设规模4.2.1 人工湿地建设规模按日处理能力可分为三类：a) 小型人工湿地的日处理能力3000 m 3/d ；b) 中型人工湿地的日处理能力 3000（含）10000 m 3/d ；c) 大型人工湿地的日处理能力10000 m 3/d 。4.3 工程选址和工艺选型4.3.1 工程选址应符合当地总体规划和专项规划要求，综合考虑水文水利、再生水回用、地形地貌、土地权属、土地利用现状及对地下水水质与土壤的影响等因素，宜优先选择洼地、荒地等经济价值低、便于利用的土地进行建设。4.3.2 工艺选型应根据进水水质、处理水量和出水水质，综合考虑各类型人工湿地的特点和工程用地等因素，通过技术经济比选确定最佳方案。a) 城镇污水处理厂（站）出水口宜合理利用周边闲置土地和坑塘，建设表面流人工湿地和潜流人工湿地相结合的人工湿地；b) 当进水污染物浓度较高且可利用土地面积受限时，宜建设潜流人工湿地；DB37/T 339420184c) 工程建设满足 GB 50201 要求的前提下，宜利用河滩地、闲置坑塘、低洼地、塌陷地等建设表面流人工湿地；d) 在支流入干流处、河流入湖口附近，宜根据可利用土地类型、河流水质、水量建设人工湿地；土地面积充裕时，宜建设表面流人工湿地。4.3.3 人工湿地系统由多个湿地单元构成时，可采取并联式、串联式、混合式等组合方式。4.3.4 当人工湿地进水悬浮物浓度较高时，湿地前端宜设置生态滞留塘、生态砾石床等设施。4.3.5 构筑物布设应紧凑、合理，高程设计应尽量减少土石方调整。4.4 设计要求4.4.1 人工湿地设计参数要求4.4.1.1 人工湿地主要设计参数宜根据试验资料确定，无试验资料时，可参考表 1 确定。表 1 人工湿地主要设计参数表面流人工湿地 潜流人工湿地处理单元长宽比 3:15:1 3:1处理单元面积，m 2 2000水深，m 0.31 0.41.6水力坡度，% 0.5 0.51.0水力停留时间，d 420 0.23水力负荷，m 3/(m2d) 0.010.1 0.21CODCr污染削减负荷，g/(m 2d) 0.25 0.510NH3-N污染削减负荷，g/(m 2d) 0.020.8 0.13TN污染削减负荷，g/(m 2d) 0.51.5 1.55TP污染削减负荷，g/(m 2d) 0.050.1 0.20.54.4.1.2 表面流人工湿地需设置一定比例深水区，一般控制在 30 % 以内。4.4.1.3 当表面流人工湿地前端设置潜流人工湿地时，水力负荷可放宽至 0.5 m3/(m2d)。4.4.1.4 潜流人工湿地可由一个或多个处理单元构成，多个处理单元并联时，各单元面积宜平均分布，并保证配水均匀。4.4.2 集配水系统设计要求4.4.2.1 人工湿地宜采用穿孔管、集（配）水管、集（配）水堰等装置保证集、配水均匀。4.4.2.2 穿孔管长度应与人工湿地单元宽度基本一致。管孔密度应均匀，管孔间距不宜超过人工湿地单元宽度的 10 % 。4.4.2.3 穿孔管周围应选用粒径大于穿孔管孔径的填料，并保证较大孔隙率，不宜超过 50 % 。4.4.2.4 集、配水及进、出水管应考虑防冻设计。4.4.2.5 人工湿地应设置排空阀等排空设施。4.4.2.6 人工湿地可设置溢流堰、可调管道及闸阀等水位调节设施。4.4.2.7 人工湿地出水量较大且跌落较高时，应设置消能、防冲刷设施。4.4.2.8 人工湿地总排水管进入地表水体时，应采取防止地表水体高水位倒灌的措施。DB37/T 3394201854.4.3 填料设计要求4.4.3.1 填料应选择具有一定机械强度、比表面积较大、稳定性良好并具有合适孔隙率及表面粗糙度的填充物。4.4.3.2 填料选择在保证处理效果的前提下，应兼顾当地资源条件，选用砾石、碎石、火山岩、陶粒、沸石、石英砂、石灰石、矿渣、炉渣等材料。4.4.3.3 填料充填应平整，且保持不低于 35 %的孔隙率。潜流人工湿地建成后试运行期填料孔隙率宜控制在 35 %50 % 。4.4.4 植物配置要求4.4.4.1 应优先选用移栽后成活率高、耐污去污能力强、耐寒性好的芦苇、香蒲、菖蒲、莲、睡莲、菹草、狐尾藻、黄花鸢尾、水葱等本地植物。4.4.4.2 人工湿地出水直接排入河流、湖泊时，尤其要避免选择空心莲子草、凤眼莲、水盾草等外来入侵物种。4.4.4.3 应根据人工湿地水深合理配植挺水植物、浮叶植物和沉水植物，并根据季节合理配植不同生长期的水生植物。4.4.4.4 应根据植物种类与工艺类型合理确定种植密度，挺水植物宜为（925）株/m 2，浮叶植物宜为（39）株/m 2，沉水植物宜为（2045）株/m 2。4.4.5 防渗设计要求4.4.5.1 表面流人工湿地应根据进水水质和土壤渗透系数，采取必要防渗设计。4.4.5.2 防渗设计应综合考虑地质、水文、施工、经济、工期等因素。4.4.5.3 防渗层下方基础层应平整、压实、无裂缝、无松土，表面应无积水、石块、树根和尖锐杂物。人工湿地开挖时应保持原土层，并于原土层上采取防渗措施。4.4.5.4 潜流人工湿地防渗设计还应符合以下要求：a) 应在湿地底部和侧面进行防渗处理，防渗层渗透系数应不大于（106 ）m/s；当黏土层渗透系数不大于（106）m/s，且厚度大于 500 mm 时，可不另做防渗，但需对该黏土层进行渗透能力检测，确保防渗效果；b) 防渗层应足够坚固，防止植物根系穿透破坏；c) 防渗材料采用聚乙烯膜时，应由专业人员用专业设备进行焊接；d) 防渗层完工后应进行渗透实验。4.4.6 附属设施设计要求4.4.6.1 水质在线监测设备a) 大、中型人工湿地进出水口，应安装水质在线监测设备；小型人工湿地出水口，可根据实际需要，安装水质在线监测设备；b) 安装在线监测设备应符合 HJ/T 353、HJ/T 354、HJ/T 355 相关要求；监测仪器应符合 HJ/T 15、HJ/T 96、HJ/T 101、HJ/T 103、HJ/T 377 相关要求；c) 应定期检查并校核在线监测设备，保证设备运行正常且监测数据有效。4.4.6.2 管理用房DB37/T 339420186a) 应在人工湿地合适位置设计建设管理用房；b) 管理用房应包括管理人员办公休息场所、设备存放间等。4.4.6.3 其他附属设施a) 橡胶坝工程设计应符合 GB/T 50979 相关要求；b) 闸坝工程设计应符合 SL 265 相关要求；c) 管渠、虹吸管等设施设计应符合 GB 50268 相关要求。5 工程施工5.1 一般规定5.1.1 施工单位应具有相应的施工资质，施工过程应符合国家及我省相关标准和规范要求。5.1.2 施工单位应严格按设计文件组织施工，工程变更应在取得主管部门对设计变更的批复后进行。5.1.3 施工单位应采取有效污染控制措施及安全技术措施。5.1.4 施工单位应建立质量管理体系，对施工全过程实行质量控制。5.1.5 人工湿地竣工验收后，设计或施工单位应向运行管理单位提供运行维护说明书。5.1.6 人工湿地质保期一般为 2 年，建设合同另有规定的，按合同规定执行；施工单位应在质保期内对工程质量承担保修责任。5.2 关键施工节点5.2.1 潜流人工湿地地基应清除有机土壤及高黏土，回填坚实基础材料。5.2.2 潜流人工湿地周边护坡宜采用夯实的土壤构筑，坡度宜为 4:12:1。夯实过程应满足 JGJ 79相关要求。5.2.3 潜流人工湿地选料、洗料、堆放、撒料等过程应保证填料清洁。5.2.4 潜流人工湿地围护结构采用混凝土结构、砖砌结构或土工布结构时，施工均应满足 GB 50141要求。5.2.5 人工湿地植物最佳栽种时间宜在植物地下繁殖体萌芽前；种植时应有专业人员指导，且湿地内应保持一定水深。5.2.6 施工过程应利用现有地形尽量减少土石方调整量；充分利用工程区域内现有湿地植物，减少对湿地生态环境的扰动。5.2.7 床体高程和床体底部坡降应满足设计要求，进行高程校核后进行下一步施工。5.2.8 埋地管道沟槽底部应平整，管道周围宜填充砂或石粉等，不得使用建筑渣土和块石回填。5.2.9 人工湿地进出水口管底标高、坡度和受纳水体的正常水位标高应衔接，避免出现倒坡、排水不畅、管内积水等情况。承插口管安装时应将插口顺水流方向、承口逆水流方向由下游向上游依次安装。5.2.10 盐碱地、海水倒灌区域建设人工湿地宜采用排盐等预处理措施，防止地质因素影响人工湿地植物生长和出水水质。6 运行管理6.1 控制指标DB37/T 3394201876.1.1 人工湿地管理单位应定期委托有资质单位对湿地进、出水口水质进行监测，监测指标包括流量、水位、水温、DO、pH、SS、BOD 5、COD Cr、NH 3-N、TN、TP 等，并出示监测报告，存档备案。6.1.2 大型人工湿地可按 HJ 623 要求定期开展生物多样性调查，建立人工湿地资源档案。 6.2 监督管理6.2.1 建设单位作为人工湿地的管理单位，可以结合当地实际情况，选择适宜的管理模式对人工湿地进行自行运营或委托第三方运营。6.2.2 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。6.2.3 运营单位应加强人工湿地运营档案管理，制定岗位责任制，由专人负责人工湿地各项基础设施维护和日常运营工作。6.2.4 人工湿地应进行标桩定界，并设置工程运行监督牌、方向指示牌、提示警告牌等。6.3 操作规范6.3.1 植物管理6.3.1.1 应加强对植物生长管理，定期分苗、收割植物，补种缺苗、死苗，勤除杂草、枯枝、落叶，及时控制病虫害。人工湿地不宜使用除草剂和杀虫剂。6.3.1.2 植物发生歪倒，应及时扶培。6.3.1.3 大型人工湿地宜配置植物自动收割装置。6.3.2 水位控制6.3.2.1 人工湿地运行应严格控制水位变化，定期检查集、配水均匀性和填料区水流畅通性。6.3.2.2 人工湿地日常运行可采用连续、间歇或潮汐流方式，具体按人工湿地运行维护说明书要求执行。6.3.3 表面流人工湿地应采取以下淤积预防措施：a) 应定期察看人工湿地是否存在缓流、淤积等现象；b) 应定期对人工湿地前端生态滞留塘或生态砾石床进行清淤处理。6.3.4 潜流人工湿地除应采取以上淤积预防措施外，还可采取以下堵塞预防与治理措施：a) 宜采用间歇运行、反冲洗等措施冲刷填料，促进生物膜脱落；b) 堵塞较轻的处理单元可排空静置，堵塞严重的处理单元可挖掘清洗局部填料或更换新填料；c) 人工湿地底部应设置清淤装置；d) 人工湿地内可设置通气管，与底部排水管相连。6.3.5 人工湿地低温环境运行控制6.3.5.1 冬季来临前，表面流人工湿地植物应及时收割。6.3.5.2 低温运行时应对进、出水管（渠）采取防冻保温措施，可适当抬高表面流人工湿地水位，延长水力停留时间。极寒天气时，应降低运行水位，在冰层和水面间形成空气隔绝层，提高保温效果。6.3.6 辅助工程维护6.3.6.1 定期检查布水设施，确保管网不堵塞，布水均匀。6.3.6.2 定期对水力提升泵站进行维护和保养。DB37/T 3394201886.3.6.3 定期对排水管网窨井进行检查，发现渗漏应及时维修。DB37/T 339420189A A附 录 A（资料性附录）人工湿地水质净化工程有关参数计算方法A.1 表面流人工湿地的布水体积V w按公式（A.1）计算：(附 录 A.1)hAVw式中：Vw表面流人工湿地的布水体积，单位为立方米（m 3）；Aw人工湿地的面积，单位为平方米（m 2）；h平均有效水深，单位为米（m）。 A.2 潜流人工湿地的布水体积V w按公式（A.2）计算：.(附 录 A.2)V式中：Vw潜流人工湿地的布水体积，单位为立方米（m 3） ；V潜流人工湿地中填料的体积，单位为立方米（ m3） ；潜流人工湿地中填料的孔隙率，% 。A.3 人工湿地的日平均流量按公式（A.3）计算：(附 录 A.3)2Qoutinave式中：Qave