人工湿地水质净化工程技术指南（征求意见稿）编制说明《人工湿地水质净化工程技术指南》编制组二◦一九年十月I项目名称：人工湿地水质净化工程技术指南项目统一编号：本规范起草单位：河北省环境工程评估中心、北京科技大学。
本规范主要起草人员：本规范主要审查人员：1项目背景 (1)1.1项目来源 (1)1.2工作过程 (2)1.2.1现状调研 (2)122 资料收集与整理 (2)1.2.3 标准制订 (2)2标准编制研究 (3)2.1已有标准现状 (3)2.1.1现行人工湿地相关标准 (3)2.1.2现行人工湿地相关标准人工湿地设计参数分析 (4)2.2现场调研情况 (11)2.2.1河北省霸州市石沟干渠生态砾石床湿地水体净化工程 (11)2.2.2河北省廊坊市安次区龙河水环境综合治理工程 (15)2.2.3河北省廊坊市香河县生态砾石床 (18)2.2.4河北省沧州南大港污水处理厂 (21)3标准主要技术内容 (25)3.1标准适用范围 (25)3.2标准章节主要包含的内容 (25)3.3术语和定义 (25)3.4主要技术说明 (25)3.4.1术语定义 (25)3.4.2设计要求 (26)3.4.3预处理 (28)3.4.4人工湿地系统 (29)3.4.5施工和验收 (35)1项目背景1.1项目来源自19世纪80年代以来，我国人工湿地发展经历了研究与探索、应用和提升阶段，如今，人工湿地技术在生活污水、养殖废水、工业废水、农业退水、河水、黑臭水体等领域已经得到了广泛的应用。
为了推广和规范该技术，2009年及2010 年住建部和环保部分别发布了人工湿地相关技术规范。
因此，在人工湿地的设计、运行与管理方面积累了一定的经验。
为深入推进水污染防治，打好碧水保卫战，我省水污染防治工作领导小组办公室组织制定了《河北省碧水保卫战三年行动计划（2018 — 2020年）》，明确以水环境质量改善为核心，着力开展八大专项行动，多次提出实施人工湿地工程建设，以保持优良水质不退化，不达标控制单元确保水质按期达标：其中“大运河生态带”中要求“以卫运河、南运河、北运河等重污染河流为靶向，加快实施人工湿地建设等治理项目，加强生态流量保障工程建设”，“（三）河流湖库流域综合治理专项行动一一修复水生态空间”中提出“实施生态缓冲带保护修复工程、人工湿地工程建设”，“水质达到或优于川类的控制单元，要加大保护力度，针对性实施人工湿地和初期雨水收集处理等工程，进一步削减入河（湖）污染负荷，保持优良水质不退化；全力推进滹沱河、龙河、凤河、沧浪渠、滏阳河等重污染河流（河段）环境治理攻坚，强化污染源头治理……人工湿地建设等措施，确保水质按期达标”等。
我省《关于白洋淀生态环境治理和保护意见》中提出：（1）安装傍水村庭院式人工湿地污水处理系统，（2）开展河流湿地建设，优先启动府河、漕河、瀑河、萍河、唐河、孝义河、潴龙河等汇入雄安新区前，在行洪范围外生态湿地项目建设。
此外，河北省已发布《大清河流域水污染物排放标准》（DB13/2795-2018）、《子牙河流域水污染物排放标准》（DB13/2796-2018）、《黑龙港及运东流域水污染物排放标准》（DB13/2797-2018）三部地方标准。
这些都对流域水污染防治提出新要求，更是为水质净化提出了新挑战，也推动了人工湿地技术的应用。
因此，在已有的地方经验基础上，以国家行业标准为依托，因地制宜的制定河北省人工湿地水质净化工程技术指南具有重要意义。
1.2工作过程1.2.1现状调研标准编制组于2019年7-8月赴本省和外省进行调研考察，考察内容为采用人工湿地技术的污水处理、河道治理等生态工程，调查包括项目建设前环境影响评价工作的实施情况，项目工艺参数如处理水量、湿地类型、填料选择、植物栽种等，项目施工过程中构筑物的主要技术指标，如坡度、补水管、排水管的布置等，项目竣工的验收程序及环境影响相关的主要技术指标。
与项目运行方调研建设后湿地工程的运行情况、进出水水质指标、各运行单元的去除率，运行维护中的关键要点及维护状况。
在调研过程中，标准编制组还与项目设计、施工相关方代表进行了交流，广泛听取了各方面代表和专家的建议和意见。
1.2.2资料收集与整理标准编制组收集了北京、山东等部分省份人工湿地设计、竣工验收相关标准，收集查阅了泰国、德国等国外发达国家生态工程相关标准。
结合所调研的正在施行湿地工程的在线监测数据，基本掌握了人工湿地技术的主要工艺流程、污染物净化特点及运行管理现状等，为标准的起草奠定了基础。
1.2.3标准制订在上述工作的基础上，标准编制组通过研究人工湿地的主要工艺设计、净化效率、运行管理维护、竣工验收等主要关键环节，并参考国内外相关排放标准及国内外现有的最佳实用工艺，确定了标准建议参数。
2019年10月，标准编制组完成《人工湿地水质净化工程技术指南（征求意见稿）》和编制说明。
2标准编制研究2.1已有标准现状2.1.1现行人工湿地相关标准我国已发布的人工湿地相关导则、规程和规范以及发布机构和发布时间如下表所示。
表1我国目前已发布施行的标准从表1可见，我国最早的人工湿地相关技术标准是于2009年由住建部标准定额研究所组织编制并发布的。
近年来发布的标准包括天津市人工湿地技术规程、山东省人工湿地技术指南和广东省人工湿地技术规范。
广东省人工湿地技术规范只含有水平流湿地的设计，并不包括垂直流湿地的设计，山东省人工湿地技术指南将潜流湿地不作区分，统一推荐设计参数。
青海省人工湿地技术标准内容主要是针对复合潜流湿地设计推荐的设计参数。
按地区看，华东地区的标准最多，包括山东人工湿地技术指南、江苏人工湿地技术规程、上海人工湿地技术规程等，华南地区有广东人工湿地技术规范，华北地区有北京人工湿地技术规范和天津人工湿地技术规程，西南地区有云南人工湿地技术规范，西北地区有青海人工湿地技术规范和宁夏自治区人工湿地技术规范。
2.1.2现行人工湿地相关标准人工湿地设计参数分析表2、表3、表5、表6和表7列出了各个技术标准中垂直流人工湿地和水平流人工湿地的设计参数，可以看到水平流人工湿地和垂直流人工湿地设计指标有悬浮物SS浓度、COD cr负荷、BOD5负荷、水力负荷、水力停留时间、床体深度、核心处理层厚度和核心层粒径范围。
COD cr负荷、BOD5负荷指的是单位面积人工湿地可削减的有机污染物质量，常用于计算人工湿地床体面积。
水力负荷指单位时间单位面积人工湿地接纳的污水量。
水力停留时间指水在人工湿地处理区总容积内的平均停留时间。
表9统计了各个技术标准对植物种类选用、种植密度和种植时间的要求。
人工湿地工程设计主要是面积设计计算，但是要保证良好的处理能力，湿地系统的设计深度、填料性质和粒径、植物种类等因素也非常重要。
一、人工湿地负荷设计：1.进水SS指标和有机污染负荷指标悬浮物SS会在湿地基质的空隙中积累，为了保证湿地正常运行，必须控制进水SS浓度。
污染负荷指标通常有COD cr负荷（有机负荷）、BOD5负荷（有机负荷）和其他污染（氨氮、总氮和总磷）负荷。
如表2所示，北京规范、浙江规范和山东指南中没有对潜流人工湿地的进水SS 浓度做出规定，云南规范的SS浓度最高限值为400 mg/L,明显高于其他标准，这与表7中其较大的基质粒径范围对应。
环保部规范和广东规范对水平流人工湿地的进水SS浓度要求值最低，为60 mg/L。
湿地垂直流80 无湿地如表3中两种潜流湿地的污染负荷指标中，大部分标准的污染负荷指标设计值仅推荐了COD cr负荷或BOD5负荷的其中之一，广东规范和云南规范对两种指标都有推荐值。
对于垂直流湿地，江苏规程的最高COD cr负荷可达90 g/(m2d),而导则的最高COD cr负荷为20 g/(m2 d)。
对于水平流湿地，最高的COD cr负荷限值为广东规范的50 g/(m2 d),而导则的最高COD Cr负荷为16 g/(m2 d)。
各标准建议两种湿地的BOD5负荷，大部分的设计值在12 g BOD5/(m2 d)以下。
Li统计分析中国人工湿地，报道了对1990-2015年运行超过三年的人工湿地工程的数据分析结果，发现垂直流湿地的负荷范围为10.6-55.3g BOD5/(m2 d),而西方国家普遍为6-10 g BOD5/(m2 d)。
宋丽丽等统计了全国各个地区的生活污水P BOD5)/ P COD cr)比值，全国的P BOD5)/ pCOD cr)平均值为0.45，华北地区P BOD5)/ P COD cr)平均值为0.46,华东地区P BOD5)/P COD cr)平均值为0.42，华南地区P BOD5)/P COD cr)平均值为0.49，西北地区P BOD5)/ P COD cr)平均值为0.44。
使用各地区的P BOD 5)/ PCOD cr)平均值用于COD cr负荷与BOD5负荷的换算，计算结果如表4所示。
表4各标准对潜流人工湿地有机污染负荷计算值表4中数据显示，华北地区的北京规范和西南地区的云南规范的污染负荷低于国家环保部规范中的最小污染负荷值，北京规范的取值与住建部导则较为接近，而上海规程和江苏规程的最大污染负荷值很大程度超过了国家环保部规范的最大值，导致这种差距的原因应当是由于人工湿地设计的床体深度、选择的基质材料以及气候的差异造成的，对于垂直流湿地，上海规程建议粒径范围是2-6mm，而北京规范推荐的粒径范围为0.2-5mm,北京规范和上海规范其他设计指标比较接近，推测应当是污水性质不同和气候影响使得规范中推荐的污染负荷设计值不同。
2.潜流人工湿地的水力学指标本文中提及的人工湿地标准的适用对象，都是生活污水、二级出水、或类似性质污水。
从表5中看出垂直流人工湿地的水力负荷设计值普遍高于水平流人工湿地，垂直流人工湿地的水力负荷通常在1000 L/（m2d））以下，水平流人工湿地通常在500 L/（m2 d））以下。
各个标准之间差异明显。
水力停留时间指污水在人工湿地内的平均驻留时间，主要和污水流量、湿地床体体积及基质空隙率有关。
各个标准中两种潜流人工湿地的水力停留时间差别不大。
表5各标准对潜流人工湿地水力负荷建议值a b如表6所示，各标准中垂直流湿地的水力负荷有明显不同。
西南地区的云南规范和西北地区的宁夏规范中水力负荷范围与环保部规范相近和保持一致，推荐的设计值应与设计人口规模及经济发展状况相符合。
水平流湿地的水力负荷除山东指南外，大部分标准的建议设计值都环保部规范的建议范围内。
山东指南的适用对象为微污染水体，水力负荷最大值超过环保部规范的建议值。
与环保部规范相比，华北地区的北京规范和天津规程、华东地区的上海规程及浙江规范和华南地区的广东规范的水力负荷最大值小于其对北方地区和南方地区建议的最小值，这可能归因于北京市、天津市、上海市、浙江省和广东省已执行或即将执行的更高的农村生活污水排放标准，而江苏规程使用的是有机填料并且核心处理层厚度更大，水力负荷范围则超过环保部规范建议的最大值。