DB/T 29-259—2019《天津市人工濕地污水處理技術規程》解讀

□文/趙樂軍 宋現財 王 靜 李 喆

人工濕地技術1903年起源于英國約克郡；1953年德國科學家Kathe Seidel 發現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提出根區理論（the root zone method）,認為營養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造了適合好氧和缺氧區決定的；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。目前，在美國等國家，人工濕地主要用于生活污水、工業廢水、煤礦井排水、雨水徑流污染、富營養化水體等的處理[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，北方地區冬季水面易結冰。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，有助于復氧，可以提高系統的硝化能力，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用案例較多。

我國從20 世紀80年代末期開始應用人工濕地技術，早期主要利用人工濕地投資少、運行成本低的優勢，處理小規模（≤10 000 m3/d）的城鎮生活污水。截至2015年年底的城鎮排水統計數據：采用人工濕地類處理工藝的污水處理廠僅有22 座，占統計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計處理能力56.05×104m3/d，占全部設計處理能力的0.67%[3]。人工濕地工藝在城鎮污水處理廠中應用較少可能是由于占地面積大且出水水質受水溫影響波動較大，而目前監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，隨著我國城鎮化速度加快以及對水環境質量改善的迫切需求，人工濕地在村鎮污水處理、污水處理廠尾水深度凈化、地表景觀水體水質改善、受污染地表徑流凈化等方面應用越來越多。

目前我國發布實施的相關技術標準：CJJ/T 54—2017《污水自然處理工程技術規程》包括人工濕地污水處理技術方面的內容，規定了人工濕地的工藝選擇、工藝設計、進出水系統、填料選擇與設置、植物選擇與設置、防滲與結構等；HJ 2005—2010《人工濕地污水處理工程技術規范》規定了人工濕地污水處理工程有關設計、施工和運行維護的技術要求；RISN-TG 006—2009《人工濕地污水處理技術導則》包括各種類型人工濕地污水處理系統的技術要求、啟動和運行、管理和故障處理等，但該導則不是標準，屬于工程建設標準化外衍成果。另外，江蘇省、上海市、北京市、山東省也發布了人工濕地污水處理技術方面的地方標準[4～5]。

DB/T 29-259—2019《天津市人工濕地污水處理技術規程》于2019年1月9日發布，2019年4月1日正式實施。

1 編制背景

早在1987年，天津市建成了國內第一個人工濕地污水處理系統，該工程占地面積6 hm2，處理規模1 400 m3/d，為試驗性工程，由11 個試驗單元構成，對水力負荷、有機負荷、停留時間及季節、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模較大，出水水質受氣溫影響波動較大；當時建設的污水處理廠一般規模較大，而人工濕地一般適用于中小規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：開發區西區人工濕地工程規劃面積為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；臨港經濟區生態濕地公園總面積63 萬m2，其中水系面積達17萬m2，分為調節塘、潛流濕地、湖區三大景區，主要用于將園區企業產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，天津市相關單位對人工濕地技術用于景觀水體水質改善進行了深入研究，解決了人工濕地植物優化配置、冬季運行等問題，同時分別在外環河和梅江景觀湖建設了示范工程。外環河人工濕地示范區占地面積24 000 m2，濕地處理池有效面積9 615 m2，水處理規模4 000～8 000 m3/d，在實際進水水質為劣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《地面水環境質量標準》中Ⅳ類水體水質要求。梅江生態園水環境改善示范工程人工濕地占地面積2 000 m2，水處理規模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類水體水質要求。以上工作初步積累了天津市人工濕地技術的科研成果和工程經驗，為DB/T 29-259—2019 的編制奠定了基礎[6]。

2 主要內容

DB/T 29-259—2019 共包括總則，術語與符號，工藝設計，預處理系統，人工濕地系統，消毒、配套設施，施工與驗收，運行與管理等8章23節128條。

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

2.1 適用范圍

DB/T 29-259—2019 適用于天津市市域范圍內城鎮和農村污水處理（規?！? 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計、施工、驗收、運行維護和管理，其他類似性質的污水采用人工濕地工藝凈化時可參照執行。

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定；目前污水處理廠監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定達標難度較大，根據DB 12/599—2015《城鎮污水處理廠污染物排放標準》，設計規模＜1 000 m3/d 時執行C 標準；因此，將人工濕地處理城鎮污水和農村污水的規模限定在≤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、合流制系統溢流污水、雨水徑流污染處理等并增加了相應的工藝流程、設計參數，以配合天津市水環境質量改善、海綿城市建設相關工程建設的需要。

2.2 重點條款

1）3.3.1條中關于初期雨水水質指標的規定。合流制系統溢流污水、初期雨水污染治理是目前海綿城市建設的重點任務之一，天津市是第二批海綿城市試點城市。依據天津市市政工程設計研究院、南開大學環境科學與工程學院開展的地表徑流面源污染特征調查結果提出了城市道路、屋面徑流、草坪等下墊面的初期雨水水質指標，在設計人工濕地處理初期雨水缺乏實測雨水水質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溢流污水或者初期雨水時出水水質指標或去除率。發達國家水環境治理的經驗表明，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，可能成為水環境的主要污染源。目前國家和行業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≤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可依，這也是一種新的嘗試和探索。

3）關于預處理工藝及人工濕地進水水質的規定。預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，因此人工濕地設計和運行中應高度重視預處理環節。

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

預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處理單元，提高污水的可生化性；進水中的SS＞100 mg/L時，宜設沉淀池；污水中含油量＞50 mg/L時，宜設除油設備。

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

推薦人工濕地表面積設計可按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計計算結果中的最大值，同時滿足水力停留時間要求。

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

5）填料設計是否設置土壤覆蓋層。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了150 mm左右的土壤覆蓋層；而有的工程未設置土壤覆蓋層。有豐富濕地研究經驗的專家認為，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研，均未設置土壤覆蓋層，植物長勢良好。故5.4.2 條第5 款提出可根據填料及濕地植物情況，選擇是否鋪設土壤覆蓋層。

6）植物選擇。5.5節人工濕地植物選擇，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，可供設計人員參考。本節人工濕地常用植物種類由編制組參照相關資料和目前實踐經驗提出。

7）防滲。5.6.1 條是關于人工濕地底部和側面防滲的規定。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；景觀水體本身已經是水環境的一部分，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，應采取防滲措施。

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

9）關于施工和調試啟動。施工質量對人工濕地運行影響很大，結合現狀，建議重點關注以下幾點：

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

（2）7.1.8 條人工鋪設前，應在填料表面鋪設行走木板，不得在填料表面直接行走；

（3）植物起苗時間應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；運行相對穩定后，可適當降低水位，將水位調節至地表下0.2 m 處，誘導和促進植物根系的發育和延伸，利于提高人工濕地的處理能力；

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

10）運行與管理。運行期間應重點關注以下問題：

（1）8.2.5 條應定期觀察濕地填料情況，如果出現堵塞，應采取降低進水中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優勢時，恢復正常水位。

3 結論與建議

DB/T 29-259—2019在CJJ/T 54—2017和HJ 2005—2010兩個行業標準的基礎上，結合目前天津市水環境質量改善和海綿城市建設相關工程建設的需要，增加了景觀水體旁路處理、合流制系統溢流污水、雨水徑流污染處理的工藝流程及設計參數；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定、濱海地區污水、景觀水體中含鹽量較高等特點，細化了相關條款，突出了天津市地方特色。

人工濕地技術作為一種最接近自然處理的技術，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用的經驗相對較少，建議進一步結合天津市冬季低溫、濱海鹽堿等特色，加大相關科研投入、優制定排放標準、化工程設計、提高運行管理水平，使人工濕地技術在水環境質量改善和海綿城市建設中發揮更大作用。