安徽省污水处理厂尾水湿地处理

安徽省污水处理厂尾水湿地处理技术导则（试行）安徽省住房和城乡建设厅安徽省城建设计研究院2015年2月

前言安徽省城镇污水处理厂尾水大多数排放进入封闭性或缓流的河湖水体。虽然省内污水处理水平及尾水排放标准逐步提高，但是污水处理厂尾水进入封闭河湖，难于满足水环境质量的要求。因此，为改善封闭河湖以及城市水体的污染情况，利用湿地技术进一步提高城镇污水处理厂的尾水水质，制订本导则。本导则规定了城镇污水处理厂尾水湿地处理技术工艺流程、技术措施、施工、验收、运行及管理的技术要求。本导则由安徽省住房与城乡建设厅解释。目录1总则 11.0.1编制目的 11.0.2适用范围 11.0.3水质目标 11.0.4指导思想 11.0.5其他 12术语 23工艺流程 63.1一般规定 63.2工艺流程 64技术措施 74.1一般规定 74.2表面流人工湿地 84.3水平潜流人工湿地 94.4垂直流人工湿地 114.5自然湿地强化措施 124.6湿地辅助技术 134.7植物 134.8填料 155施工与验收 175.1一般规定 175.2施工 175.3调试启动 185.4工程验收 186运行与管理 191总则1.0.1编制目的为改善封闭或缓流水体的水环境质量，促进城镇生态环境建设，结合本地实际情况，采用湿地技术提高安徽省城市污水处理厂尾水水质，以减少污染负荷、改善城市河湖水质。1.0.2适用范围安徽省省内排入封闭水体的污水处理厂尾水，有可供利用的自然条件（土地、地形地貌、地质、气象、水文、土壤以及动植物生态等）时，宜采用湿地技术对污水处理厂尾水进一步处理。1.0.3水质目标污水处理厂尾水经过湿地处理后，主要的水质指标（CODCr、BOD5、NH3-N、TP等）达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的Ⅳ类水标准：CODCr≤30mg/L，BOD5≤6mg/L，NH3-N≤1.5mg/L，TP≤0.3mg/L（封闭性湖库0.1mg/L）。注：对于有更高水质要求的应按照环评批复要求执行。1.0.4指导思想1全面论证，因地制宜全面调研和分析，进行多方案技术经济比较；充分考虑当地的社会经济和资源环境条件。2经济适用，美观节能注重建设和运行的经济性，优化设计，节省投资，降低运行费用，考虑景观效果。3先湿地技术（自然湿地及人工湿地），后其他工程措施。应优先考虑采用湿地技术提高排入封闭水体的污水厂尾水水质。1.0.5其他尾水湿地处理工程，除应符合本导则外，应符合国家现行有关标准的规定。2术语2.0.1湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，在土壤浸泡在水中的特定环境下，生长着很多湿地水生植物。湿地广泛分布于世界各地，拥有众多野生动植物资源，是重要的生态系统。2.0.2指用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，充填一定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化。按照污水流动方式，分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。2.0.3指污水在基质层表面以上，从池体进水端水平流向出水端的人工湿地。2.0.4指污水在基质层表面以下，从池体进水端水平流向出水端的人工湿地。2.0.5指污水垂直通过池体中基质层的人工湿地。2.0.6指为满足工程总体要求、人工湿地进水水质要求及减轻湿地污染负荷，在人工湿地前设置的处理工艺。2.0.7后处理after指为满足出水达标排放或回用要求，在人工湿地后设置的处理工艺。2.0.8指提供人工湿地植物与微生物生长并对污染物起过滤、吸收作用的填充材料，包括土壤、砂、砾石、沸石、石灰石、页岩、塑料、陶瓷等。2.0.9指污水在人工湿地内的平均驻留时间。潜流人工湿地的水力停留时间按公式（1）计算：（1）式中：t——水力停留时间，d；V——人工湿地基质在自然状态下的体积，包括基质实体及其开口、闭口孔隙，m3；ε——孔隙率，%；Q——人工湿地设计水量，m3/d。2.0.10指每平方米人工湿地在单位时间去除的五日生化需氧量。按公式（2）计算：（2）式中：qos——表面有机负荷，kg/（m2·d）；Q——人工湿地设计水量，m3/d；C0——人工湿地进水BOD5浓度，mg/L；C1——人工湿地出水BOD5浓度，mg/L；A——人工湿地面积，m2。2.0.1指每平方米人工湿地在单位时间所能接纳的污水量。按公式（3）计算：（3）式中：qhs——表面水力负荷，m3/（m2·d）；Q——人工湿地设计水量，m3/d；A——人工湿地面积，m2。2.0.1指污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。按公式（4）计算：（4）式中：i——水力坡度，%；ΔH——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。2.0.13人工湿地植物vegetationof种植在人工湿地中，具有一定的耐污能力和污染物去除功能，同时具有一定景观效果的植物。2.0.14人工湿地填料substratesof放置于人工湿地中，为人工湿地植物提供支持载体，为微生物提供附着表面的功能性介质材料。2.0.15用于人工湿地均匀进水的设施，主要包括穿孔管、穿孔墙等。2.0.16用于人工湿地均匀出水的设施，包括穿孔管、穿孔墙等。2.0.17孔隙率人工湿地处理区中水所占的有效容积与总容积之比。水平潜流和垂直流人工湿地的有效容积为人工湿地处理区填料堆积体积与填料净体积之差。2.0.18填料有效粒径比例effectivesizeratio填料经筛分后，处于要求粒径范围内的填料重量与总重量之比。2.0.19以塘为主要构筑物，利用自然生物群体净化污水的处理设施。根据塘水中的溶解氧量和生物种群类别及塘的功能，可分为厌氧塘、兼性塘、好氧塘、曝气塘、生物塘。2.0.是利用生物飘带这种新型填料，采用淹没式接触氧化法工艺治理河道污水的一项新技术。2.0.又称人工浮床。利用浮床的浮力承托水生植物，让水生植物得到一个固定的区域生长，水生植物通过发达的根系吸收水体中富营养物质；同时人工营造一个动物、微生物良好的生长环境，提高水体的自净能力，从而修复水生态系统，达到自然生态的平衡。3工艺流程3.1一般规定3.1.1工艺设计应综合考虑处理水量、尾水3.1.2湿地设计应参照《室外排水设计规范》GB50014及相关行业规范中的有关规定。3.1.3人工湿地系统由多个同类型或不同类型的人工湿地单元构成，可分为并联式、串联式、混合式等组合方式。3.1.4湿地污水处理工程应根据受纳水体水功能区划要求以及国家现行的有关标准，合理确定出水水质。3.2工艺流程工艺流程如下：预处理湿地处理后处理污水厂尾水预处理湿地处理后处理注：虚线框内为可选择工艺单元。4技术措施4.1一般规定4.1.1湿地设计时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。4.1.24.1.3人工湿地设计应包括池体设计、布水集水系统设计、防渗设计、填料类型选择和植物种类选择。4.1.4人工湿地的设计进水水质宜以实测值为基础确定，在无实测资料时，可按污水处理厂所执行排放标准确定。4.1.5人工湿地的表面积设计应考虑最大污染负荷和水力负荷，可按CODCr表面负荷、水力负荷、NH3-N表面负荷、TP表面负荷进行计算，应取设计计算结果中的最大值，并校核水力停留时间是否满足设计要求。4.1.6人工湿地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。对平行运行的处理单元数应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间宜设可切换的连通管渠、超越管渠。自然湿地根据实际情况合理确定。4.1.7湿地的水位控制宜根据湿地植物的生长特点确定。4.1.8湿地污水处理工程应遵循和谐、自然、均衡的原则，综合考虑湿地轮廓、植物配置、水体景观设计、周围辅助设施建设等。4.1.9用于尾水处理，如无特殊要求，一般不需设置防渗层。当需防渗时可在湿地第一单元设置，防渗层一般采用粘土、土工布等。4.1.10湿地出水排放应按照当地有关部门要求设置排放口，排放口应采取加固措施，防冲刷、消能等。在有条件的地区，可设置生物学指示措施。4.1.12在冬季易发生冻害的地区，人工湿地设计时应考虑以下两种保温防冻措施：1低温环境时将人工湿地水位上升至人工湿地表面上≥50mm位置，形成表面冰层对人工湿地填料区及水生植物根系进行保温。2在人工湿地表面覆盖树叶、树枝或农用塑料薄膜进行隔离，减少人工湿地热量散失。4.2表面流人工湿地4.2.1表面流人工湿地宜设置进水区、处理区和出水区。4.2.2表面流人工湿地单池长度宜为20m~50m，单池长宽比宜为3：1~5：1，当区域受限，长宽比＞10:1时，需要计算死水曲线。4.2.3表面流人工湿地的底坡宜小于0.5%。4.2.4表面流人工湿地的水深宜为0.3m～0.5m。图4.2.4表面流人工湿地示意图注：1—配水管；2—出水管；3—覆盖层；4—防渗层（可选）a—进水区；b—处理区；c—出水区4.2.5表面流人工湿地的主要设计参数宜根据试验资料确定，无试验资料时，可采用经验数据或按下表的规定取值。表4.2.5表面流人工湿地设计参数参数取值水力负荷[m3/(m2·d)]≤0.1CODCr校核负荷[g/(m2·d)]≤20水力停留时间(d)4~84.2.6表面流人工湿地应确保配水均匀，配水方式可采用穿孔管、穿孔墙或三角堰，人工湿地内部可采用导流措施，并应符合下列规定：1穿孔管可置于砾石之中，长度应略小于人工湿地宽度。穿孔管相邻孔距宜按人工湿地宽度的10%计，不宜大于1m，孔径宜为2cm~3cm。2穿孔墙宜设置于配水渠与人工湿地之间，长度应与人工湿地宽度相同、高度宜为50cm。穿孔墙的开孔比宜为30%。3三角堰宜设于进水区之前，长度应与人工湿地宽度相同。三角堰堰口为90°角、堰口0.1m、堰口宽0.2m，水面宜位于堰口高的1/2处。4.2.7表面流人工湿地应集水均匀，集水方式宜采用穿孔管，出水渠宜设置可旋转弯头或其他水位调节装置。4.3水平潜流人工湿地4.3.1水平潜流人工湿地结构，应符合下列要求：1水平潜流人工湿地应设置进水区、处理区和出水区，自上而下宜为填料层和防渗层。2进水区和出水区宜放置粒径为40mm~80mm的卵石和砾石，长度宜为0.5m，宜分布于整个湿地床宽。3处理区填料粒径宜为4mm~30mm。4填料层厚度宜为50cm~100cm。5水力坡度宜为0.5%~1.0%。6水平潜流人工湿地水深宜为0.4m～1.6m；7水平潜流人工湿地单元的面积宜小于800m2。长宽比宜控制在3:1以下。规则的潜流人工湿地单元的长度宜为20m～50m。对于不规则潜流人工湿地单元，应考虑均匀布水和集水的问题；9潜流人工湿地应考虑雨季暴雨径流带来的超高水位，淹没深度宜控制在200mm以下。图4.3.1水平潜流人工湿地示意图注：1—配水渠；2—出水渠；3—填料层；4—防渗层（可选）a—进水区；b—处理区；c—出水区4.3.2水平潜流人工湿地的填料空隙率宜为30%~50%。4.3.3水平潜流人工湿地的主要设计参数宜根据试验资料确定，无试验资料时，可采用经验数据或按下表的规定取值。表4.3.3水平潜流人工湿地设计参数参数取值水力负荷[m3/(m2·d)]≤0.5CODCr校核负荷[g/(m2·d)]≤40水力停留时间(d)2.5~54.3.4水平潜流人工湿地宜采用多点配水方式，可采用穿孔管或穿孔墙，并应符合下列规定：1穿孔管可设置于床面以下，长度宜略小于人工湿地宽度。穿孔管相邻孔距宜按人工湿地宽度的10%计，不宜大于1m，孔径宜为2cm~3cm。穿孔管流速宜为1.5~2.0m/s，配水孔宜斜向下45º交错布置，孔口直径不小于5mm，孔口流速不小于1m/s。2穿孔墙设于进水区之前，长度宜与人工湿地宽度相同。穿孔墙的开孔率可为30%，孔径为55mm~115mm。穿孔花墙孔口流速不宜大于0.2m/s。3水平潜流人工湿地应集水均匀，集水方式宜采用穿孔管或穿孔墙，出水渠宜设置可旋转弯头或其他水位调节装置。4.4垂直流人工湿地4.4.1垂直流人工湿地结构，应符合下列要求：1垂直流人工湿地自上而下宜为填料层、过渡层、排水层和防渗层。图4.4.1下行垂直流人工湿地示意图注：1—通气管；2—配水干管；3—配水支管；4—集水支管；5—集水干管6—填料层；7—过渡层；8—排水层；9—防渗层(可选)2垂直流人工湿地各层厚度和材料粒径可按表的规定取值。垂直流人工湿地最大深度不宜大于2m。3垂直潜流人工湿地单元的面积宜小于1500m2。长宽比宜控制在3:1以下。规则的潜流人工湿地单元的长度宜为20m～50m。对于不规则潜流人工湿地单元，应考虑均匀布水和集水的问题。4.4.2垂直流人工湿地配水和集水系统均宜采用穿孔管，并应符合下列规定：1配水支管长不宜大于6m、间距不宜大于2m，孔口间距宜按人工湿地宽度的10%计，不宜大于1m。2集水支管和配水支管宜间隔、交错布置，集水支管进水孔径宜为2cm~3cm，且不应大于排水层材料的最大粒径。4.4.3垂直流人工湿地应设通气管，通气管应与集水管相连。4.4.4垂直流人工湿地的主要设计参数宜根据试验资料确定，无试验资料时，可采用经验数据或按表的规定取值。表4.4.4垂直潜流人工湿地设计参数参数取值水力负荷[m3/(m2·d)]0.1~0.3CODCr校核负荷[g/(m2·d)]≤20水力停留时间(d)≥14.5自然湿地强化措施4.5.1强化自然湿地主要设计参数宜根据水力条件、低影响开发及景观因素确定。4.5.2应充分利用现状自然水体建设强化自然湿地。强化自然湿地的布局、水位、水深等应与城市上游雨水管渠系统及下游水系相衔接。4.5.3位于蓄滞洪区的河道、湖泊、滨水低洼地区强化自然湿地系统同时应满足《蓄滞洪区设计规范》（GB50773）中相关要求。4.5.4应充分利用城市水系滨水绿化控制线范围内的城市公共绿地，在绿地内建设强化自然湿地等设施。4.5.5城市水系岸线宜建设为生态驳岸，并根据调蓄水位变化选择适应的水生及湿生植物。4.5.6利用城市绿地中的景观水体接纳城市污水厂尾水，可考虑4.5.7河流入湖口等4.6湿地辅助技术4.6.1稳定塘技术1稳定塘选址须符合城镇总体规划的要求，应因地制宜利用废旧河道、池塘、沟谷、沼泽、湿地、荒地等闲置上地。总体布置应紧凑。2稳定塘系统宜由多塘组成，可分级串联或同级并联。多级塘系统中单塘面积不宜大于4.0×104m2，当单塘面积大于0.8×104m2时，应设置导流墙。3对塘体的堤岸应采取防护措施。4稳定塘设计参数可参照《污水稳定塘设计规范》（CJJ/T54）。4.6.2跌水复氧技术1在湿地串联系统或多塘系统中，前后两级有0.5m以上水位落差时，连通口可采用粗糙斜坡或阶式跌水曝气充氧。2跌水复氧可采用多级（单级）跌水曝气充氧、多级（单级）陡坡曝气充氧、曝气格栅充氧、单级斜坡曝气充氧等。3跌水复氧设计参数及复氧效率宜经试验确定。4.7植物4.7.1湿地植物宜选用抗逆能力强、根系发达、输氧能力强、生物量较大、耐污能力强、去污效果好、观赏价值高、具有一定的经济价值、容易管理、适生性较强的植物，以当地物种为首选。4.7.2湿地常用的植物有芦苇、香蒲、水芹、水葱、菰、莲、风车草、藨草、黄花鸢尾、千屈菜、雨久花、菖蒲、茭草、水生美人蕉、浮萍、金鱼藻、茨藻、黑藻等，根据实际情况还可选择合适的藤本、木本植物。适合选用的水生植物种类、类型、观赏或经济价值、地域性、主要功能等见表4.7.1。表4.7.1常用湿地植物统计表序号种类植物类型栽种方式观赏或经济价值地域性主要功能1芦苇挺水植物全栽观赏、造纸、药用我国广布，适合安徽地区去除N、P、SS、有机物，吸附重金属等2香蒲挺水植物全栽观赏、药用、编织、造纸我国广布，适合安徽地区去除N、P、SS、有机物，吸附重金属等3水芹挺水植物全栽食用我国中部和南部栽培较多，适合安徽地区去除N、P、有机物等4水葱挺水植物全栽观赏、药用分布于我国中南部，适合安徽地区去除N、P、SS、有机物，吸附重金属等5菰挺水植物全栽观赏、食用与药用我国广布，适合安徽地区去除N、P、有机物，吸附重金属等6莲挺水植物扦插或播种观赏、食用与药用我国广布，适合安徽地区去除N、P、SS、有机物，吸附重金属等7风车草挺水植物扦插或分株观赏我国广布，适合安徽地区去除N、P、有机物，吸附重金属等8藨草挺水植物播种观赏、药用我国广布，适合安徽地区去除N、P、有机物，吸附重金属等9黄花鸢尾挺水植物播种或分株观赏、药用我国广布，适合安徽地区去除N、P、有机物等10千屈菜挺水植物分株、播种或扦插观赏、药用我国广布，适合安徽地区去除N、P、有机物等11雨久花挺水植物播种或分株观赏、药用我国广布，适合安徽地区去除N、P、有机物等12菖蒲挺水植物播种或分株观赏、药用我国广布，适合安徽地区去除N、P、SS、有机物，吸附重金属等13茭草挺水植物播种或分株观赏我国广布，适合安徽地区去除N、P、有机物，吸附重金属等14水生美人蕉挺水植物播种或分株观赏我国广布，适合安徽地区去除N、P、有机物，吸附重金属等15浮萍浮水植物播种或分株观赏、饲料、药用我国广布，适合安徽地区去除N、P、有机物等16金鱼藻沉水植物全栽饲料及药用我国广布，适合安徽地区去除N、P、SS、有机物等17茨藻沉水植物扦插观赏、饲料分布于东北、华北、长江流域及西南、广东等地，适合安徽地区去除N、P、有机物，吸附重金属等18黑藻沉水植物扦插观赏、饲料我国广布，适合安徽地区去除N、P、有机物，吸附重金属等4.7.3植物种植密度可根据植物种类与工程的要求调整，挺水植物的种植密度宜为9株/m2～25株/m2，浮水植物和沉水植物的种植密度均宜为3株/m2～9株/m24.7.4植物种植方式可选择播种、扦插、苗栽等。4.8填料4.8.1人工湿地处理区宜选用比表面积大、机械强度高、稳定性好、取材方便、价格低廉的填料。4.8.2填料选择应本着就近取材的原则，并且所选基质应达到设计要求的粒径范围。4.8.3对出水的氮、磷浓度有较高要求时，提倡使用功能性基质，提高氮、磷处理效率。4.8.4根据工程情况和处理要求，人工湿地宜选用砾石、沸石、砂等一种或多种填料的组合。常用的人工湿地填料种类和特性见表4.8.2。表4.8.2填料种类和特性序号种类特性1砾石人工湿地最常用的填料，吸附容量不高，氮磷去除能力一般。2沸石内部充满细微的孔穴和通道，具有很好的吸附性，广泛用作吸附剂，氨氮吸附能力强，但泡水后容易压实和堵塞。3钢渣吸附容量大，磷吸附能力强，但会提高出水碱度，必须充分考虑植物耐受性，控制钢渣在填料中的比例。4石灰石具有较强的除磷能力，但会提高出水碱度，必须充分考虑植物耐受性，控制石灰石在填料中的比例。5高炉矿渣分酸性矿渣和碱性矿渣，碱性矿渣孔隙率大，有利于有机物去除，但会提高出水碱度，必须充分考虑植物耐受性，控制矿渣在填料中的比例。6碎石人工开采的石料经粉碎而成，来源丰富，价格较低，含硅酸盐较多，有利于磷的吸附。7粗砂粒径为0.5mm~1mm的天然粒料，吸附能力一般。8石英砂表面积较大，吸附能力较好。9陶粒强度高，表面积较大，吸附能力较好。10页岩结构致密，硬度低，表面积较大。4.8.5人工湿地填料的清水渗透系数(Ky)宜为10-2m/s~10-1m/s,渗透系数设计值宜为清水试验测定值的10%。4.8.6人工湿地填料的有效粒径比例不宜小于80%。4.8.7人工湿地填料应能为植物和微生物提供良好的生长环境，并具有良好的透水性。填料安装后湿地孔隙率不宜低于0.3。4.8.8为提高人工湿地对磷的去除率，可在人工湿地进口、出口等适当位置布置具有吸磷功能的填料，强化除磷。4.8.9在水平潜流人工湿地的进水区，人工湿地填料层的结构设置，应沿着水流方向铺设粒径从大到小的填料，颗粒粒径宜为16~6mm，在出水区，应沿着水流方向铺设粒径从小到大的填料，颗粒粒径宜为8-16mm。4.8.10人工湿地填料层的结构设置，垂直流人工湿地一般分为滤料层、过渡层和排水层，滤料层一般由粒径为0.2~2mm之间的粗砂构成，厚度为500-800mm左右；过渡层由4~8mm的砂砾构成，厚度为100-300mm左右；排水层一般由粒径为8~16mm的砾石构成，厚度为200-300mm左右。5施工与验收5.1一般规定5.1.1施工单位应具有国家相应的施工资质，除遵守相关的施工技术规范之外，还应遵守国家有关部门颁布的劳动安全及卫生、消防等国家强制性标准。5.1.2施工中使用的设备、材料、器件等应符合相关标准，并应取得供货商的产品合格证后方可使用。5.1.3构筑物的施工和验收应符合《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GB50141的有关规定；混凝土结构工程的施工和验收应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的有关规定；设备安装和验收应符合《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231的有关规定；管道工程的施工和验收应符合《给水排水管道工程施工及验收规程》GB50268的有关规定。5.2施工5.2.1施工前期准备的主要任务是清除和平整场地。清除工程应包括运走场地内的垃圾、以及其他障碍物等。5.2.2潜流人工湿地周边护坡宜采用夯实的土壤构建，坡度宜为4:1～2:1。在夯实过程中应考虑土壤的湿度，不得在阴雨天施工。围堰建成后，应进行表面防护，如种植护坝植被。5.2.3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。5.2.4填料应进行级配、清洁，保证填筑材料的含泥（砂）量和填料粉末含量小于设计要求值。5.2.5湿地植物宜从专门的水生植物基地采购，种植时应有专业人员指导。5.2.6