DB/T 29-259—2019《天津市人工湿地污水处理技术规程》解读

□文/赵乐军 宋现财 王 静 李 喆

人工湿地技术1903年起源于英国约克郡；1953年德国科学家Kathe Seidel 发现芦苇能从水中去除重金属和碳水化合物；1972年德国科学家Reinhold Kickuth提出根区理论（the root zone method）,认为营养物的去除不是依赖植物吸收，而是由土壤本身的理化特性，加之植物将氧气输送到茎和根部在低氧含量的填料中创造了适合好氧和缺氧区决定的；1974年德国建成第一座人工湿地；1980年以后，人工湿地技术从德国逐渐推广到欧洲其他国家、北美、澳大利亚等国家和地区。目前，在美国等国家，人工湿地主要用于生活污水、工业废水、煤矿井排水、雨水径流污染、富营养化水体等的处理[1～2]。

常用的人工湿地有表面流、水平潜流、垂直流等形式。表面流人工湿地中，待处理的污水在固体介质表面以上流动，从池体进水端流向出水端；其投资最省、操作简便、运行费用低，但占地面积大、处理负荷低、污染物去除能力有限，夏季易滋生蚊蝇，北方地区冬季水面易结冰。水平潜流人工湿地中，待处理的污水在填料表面以下，从进水端水平流向出水端；由于水流在填料表面以下流动，保温效果好，处理效果受气温影响小，卫生条件好。垂直流人工湿地通过采用间歇进水的方式，使池体处于不饱和状态，有助于复氧，可以提高系统的硝化能力，可用于处理氨氮浓度较高的污水。目前，水平潜流人工湿地应用案例较多。

我国从20 世纪80年代末期开始应用人工湿地技术，早期主要利用人工湿地投资少、运行成本低的优势，处理小规模（≤10 000 m3/d）的城镇生活污水。截至2015年年底的城镇排水统计数据：采用人工湿地类处理工艺的污水处理厂仅有22 座，占统计1 369 座污水处理厂的1.6%；采用人工湿地类处理工艺的污水处理厂设计处理能力56.05×104m3/d，占全部设计处理能力的0.67%[3]。人工湿地工艺在城镇污水处理厂中应用较少可能是由于占地面积大且出水水质受水温影响波动较大，而目前监督检查需要确保污水处理厂出水瞬时样达标等原因。近年来，随着我国城镇化速度加快以及对水环境质量改善的迫切需求，人工湿地在村镇污水处理、污水处理厂尾水深度净化、地表景观水体水质改善、受污染地表径流净化等方面应用越来越多。

目前我国发布实施的相关技术标准：CJJ/T 54—2017《污水自然处理工程技术规程》包括人工湿地污水处理技术方面的内容，规定了人工湿地的工艺选择、工艺设计、进出水系统、填料选择与设置、植物选择与设置、防渗与结构等；HJ 2005—2010《人工湿地污水处理工程技术规范》规定了人工湿地污水处理工程有关设计、施工和运行维护的技术要求；RISN-TG 006—2009《人工湿地污水处理技术导则》包括各种类型人工湿地污水处理系统的技术要求、启动和运行、管理和故障处理等，但该导则不是标准，属于工程建设标准化外衍成果。另外，江苏省、上海市、北京市、山东省也发布了人工湿地污水处理技术方面的地方标准[4～5]。

DB/T 29-259—2019《天津市人工湿地污水处理技术规程》于2019年1月9日发布，2019年4月1日正式实施。

1 编制背景

早在1987年，天津市建成了国内第一个人工湿地污水处理系统，该工程占地面积6 hm2，处理规模1 400 m3/d，为试验性工程，由11 个试验单元构成，对水力负荷、有机负荷、停留时间及季节、污染物净化效率进行了研究，出水可以达到当时的二级排放标准[1]。但由于人工湿地占地规模较大，出水水质受气温影响波动较大；当时建设的污水处理厂一般规模较大，而人工湿地一般适用于中小规模的污水处理厂等原因，在天津并未得到推广。

“十一·五”以来，天津市先后建成了：开发区西区人工湿地工程规划面积为12 万m2，一期建成3 万m2，主要用于污水处理厂尾水提标，处理后污水排入景观水体；临港经济区生态湿地公园总面积63 万m2，其中水系面积达17万m2，分为调节塘、潜流湿地、湖区三大景区，主要用于将园区企业产生的达标废水进行提标。依托“十一·五”水体污染控制与治理科技重大专项，天津市相关单位对人工湿地技术用于景观水体水质改善进行了深入研究，解决了人工湿地植物优化配置、冬季运行等问题，同时分别在外环河和梅江景观湖建设了示范工程。外环河人工湿地示范区占地面积24 000 m2，湿地处理池有效面积9 615 m2，水处理规模4 000～8 000 m3/d，在实际进水水质为劣V类且波动较大的情况下，多级潜流人工湿地运行效果稳定，对COD、TN、TP 的去除率分别为70%～80%、80%～90%、70%～80%，可以达到GB 3838—2002《地面水环境质量标准》中Ⅳ类水体水质要求。梅江生态园水环境改善示范工程人工湿地占地面积2 000 m2，水处理规模400 m3/d，表面负荷0.4 m3/（m2·d），进水COD、TN、TP分别在70～160、2.0～4.5、0.50～0.85 mg/L，潜流式人工湿地对COD、TN、TP的去除率分别为40%～60%、40%左右、40%左右，基本可以达到GB 3838—2002中Ⅳ类水体水质要求。以上工作初步积累了天津市人工湿地技术的科研成果和工程经验，为DB/T 29-259—2019 的编制奠定了基础[6]。

2 主要内容

DB/T 29-259—2019 共包括总则，术语与符号，工艺设计，预处理系统，人工湿地系统，消毒、配套设施，施工与验收，运行与管理等8章23节128条。

根据近年来天津市水环境质量改善及海绵城市建设的需要，在CJJ/T 54—2017 的基础上拓宽了适用范围；根据“十一·五”以来，天津市相关单位的研究成果，提出了初期雨水水质；针对天津市冬季气温低、滨海地区污水中含盐量高的特点，强调了冬季运行管理、耐盐植物选择等方面的内容。

2.1 适用范围

DB/T 29-259—2019 适用于天津市市域范围内城镇和农村污水处理（规模≤1 000 m3/d）、污水处理厂出水深度净化、景观水体旁路处理、雨水径流污染处理等新建、扩建和改建人工湿地工程的设计、施工、验收、运行维护和管理，其他类似性质的污水采用人工湿地工艺净化时可参照执行。

人工湿地是一种最接近自然的污水处理方式，运行效果受气温影响较大，天津市地处北方，冬季运行效果不够稳定；目前污水处理厂监督检查采用瞬时样方法，采用人工湿地工艺处理污水冬季稳定达标难度较大，根据DB 12/599—2015《城镇污水处理厂污染物排放标准》，设计规模＜1 000 m3/d 时执行C 标准；因此，将人工湿地处理城镇污水和农村污水的规模限定在≤1 000 m3/d。

相比CJJ/T 54—2017，DB/T 29-259—2019 适用范围中除污水处理、污水处理厂出水深度净化外，增加了景观水体旁路处理、合流制系统溢流污水、雨水径流污染处理等并增加了相应的工艺流程、设计参数，以配合天津市水环境质量改善、海绵城市建设相关工程建设的需要。

2.2 重点条款

1）3.3.1条中关于初期雨水水质指标的规定。合流制系统溢流污水、初期雨水污染治理是目前海绵城市建设的重点任务之一，天津市是第二批海绵城市试点城市。依据天津市市政工程设计研究院、南开大学环境科学与工程学院开展的地表径流面源污染特征调查结果提出了城市道路、屋面径流、草坪等下垫面的初期雨水水质指标，在设计人工湿地处理初期雨水缺乏实测雨水水质资料时可以参考确定。

2）3.3.3条提出了人工湿地处理合流制系统溢流污水或者初期雨水时出水水质指标或去除率。发达国家水环境治理的经验表明，在污水处理率达到一定程度后，初期雨水及合流制系统溢流污水等面源污染在各类污染源中所占比例越来越高，可能成为水环境的主要污染源。目前国家和行业尚无面源污染处理后污染物排放标准，DB/T 29-259—2019 提出了“当用于合流制溢流污水或者初期雨水处理时，人工湿地出水SS应≤60 mg/L 或者对SS 的去除率≥60%”，作为出水污染物排放标准，使面源污染治理工程有据可依，这也是一种新的尝试和探索。

3）关于预处理工艺及人工湿地进水水质的规定。预处理不到位或者进水负荷超过人工湿地正常负荷是造成目前部分人工湿地运行失败的主要原因，因此人工湿地设计和运行中应高度重视预处理环节。

4.1.1 条提出应综合考虑进水水质、人工湿地类型及出水水质要求等因素，宜选择一级处理工艺、一级强化处理工艺作为预处理工艺；当用于城镇、农村生活污水处理且以稳定达标排放为目的时，可采用二级生物处理作为预处理工艺。

预处理的主要目的是去除进水中的粗大悬浮物、垃圾、砂粒、油类物质等。处理原污水且BOD/CODcr＜0.3 的人工湿地，可采用水解酸化作为预处理单元，提高污水的可生化性；进水中的SS＞100 mg/L时，宜设沉淀池；污水中含油量＞50 mg/L时，宜设除油设备。

4）系统设计。第5章人工湿地系统设计主要包括人工湿地类型选择、湿地主体工艺设计、进出水系统设计、填料、植物、防渗等。

推荐人工湿地表面积设计可按BOD5、CODcr、NH3-N、TP 等主要污染物面积负荷和水力表面负荷进行计算并取其设计计算结果中的最大值，同时满足水力停留时间要求。

DB/T 29-259—2019 在CJJ/T 54—2017 的基础上提出了景观水体旁路处理的工艺设计参数，作为对行业标准的补充，同时也可基本满足近期天津市水环境质量改善相关工程建设的需求。

5）填料设计是否设置土壤覆盖层。在以往天津市人工湿地工程中，为保证植物成活率，有的工程在填料层上增设了150 mm左右的土壤覆盖层；而有的工程未设置土壤覆盖层。有丰富湿地研究经验的专家认为，人工湿地中植物生长主要依靠污水中的有机物，不需要土壤即可保证生长且设置土壤覆盖层会增加填料堵塞的风险；对北京、南宁两座城市的两个人工湿地调研，均未设置土壤覆盖层，植物长势良好。故5.4.2 条第5 款提出可根据填料及湿地植物情况，选择是否铺设土壤覆盖层。

6）植物选择。5.5节人工湿地植物选择，突出天津市本土适宜植物尤其是耐盐植物，在条文说明中重点介绍了天津市常用人工湿地植物的特性、栽培方式、对污染物去除效果、耐盐碱特性，可供设计人员参考。本节人工湿地常用植物种类由编制组参照相关资料和目前实践经验提出。

7）防渗。5.6.1 条是关于人工湿地底部和侧面防渗的规定。污水、污水处理厂出水、受污染的径流雨水采用人工湿地工艺处理时，如不采取防渗措施，可能会污染土壤和地下水；景观水体本身已经是水环境的一部分，如果污染程度较轻，可不采取防渗措施；对污染严重的景观水体或者黑臭水体，应采取防渗措施。

8）系统细节设计。5.2.7 条提出垂直潜流人工湿地采用底部排水时，应设有与底部排水管相连的通气管并在管顶部设置防杂物进入的保护罩；5.2.9条提出对形状不规则的人工湿地，应设置避免短流、滞流的导流设施；5.3.2条提出通过合理设置闸、阀、堰等对进出水流量进行控制；5.3.7条提出应考虑放空及冬季防冻措施。

9）关于施工和调试启动。施工质量对人工湿地运行影响很大，结合现状，建议重点关注以下几点：

（1）7.1.7 条中填料应该按照级配要求配置，施工前应进行筛选和洗料，不得有泥土残渣和其他杂物，填料粉末的含量也应控制；

（2）7.1.8 条人工铺设前，应在填料表面铺设行走木板，不得在填料表面直接行走；

（3）植物起苗时间应与栽苗时间合理安排，起苗前宜提前1～3 d浇水松土并严格执行随起随运随栽原则；

（4）合理控制水位，7.2.3 条提出水平潜流和垂直流人工湿地启动初期可适当提高水位，如将水位控制在填料表面以下25 mm左右，提高植物的成活率；运行相对稳定后，可适当降低水位，将水位调节至地表下0.2 m 处，诱导和促进植物根系的发育和延伸，利于提高人工湿地的处理能力；

（5）人工湿地调试启动时最好先使植物成活，再逐步提升进水负荷达到设计能力，以便对微生物群落进行驯化。

10）运行与管理。运行期间应重点关注以下问题：

（1）8.2.5 条应定期观察湿地填料情况，如果出现堵塞，应采取降低进水中SS含量、间歇运行、提高湿地中溶解氧、翻动清理或者更换部分填料等措施；

（2）8.2.6 条当杂草与湿地植物竞争时，可通过提高水位至淹没状态清除杂草，也可采用人工或机械方法去除杂草，每年春季植物发芽阶段可对湿地进行淹水，防止旱生杂草的生长，待植物生长良好，足以与杂草在生长竞争中占据优势时，恢复正常水位。

3 结论与建议

DB/T 29-259—2019在CJJ/T 54—2017和HJ 2005—2010两个行业标准的基础上，结合目前天津市水环境质量改善和海绵城市建设相关工程建设的需要，增加了景观水体旁路处理、合流制系统溢流污水、雨水径流污染处理的工艺流程及设计参数；还提出了人工湿地用于合流制溢流污水或者初期雨水处理时出水污染物排放标准，使面源污染治理工程有据可依；针对天津市地处我国北方，冬季气温较低处理效果不稳定、滨海地区污水、景观水体中含盐量较高等特点，细化了相关条款，突出了天津市地方特色。

人工湿地技术作为一种最接近自然处理的技术，具有投资低、运行维护相对简单等特点，但人工湿地也有占地面积大，出水效果受温度影响大等突出问题，特别是人工湿地在合流制溢流污水、初期雨水污染处理等方面应用的经验相对较少，建议进一步结合天津市冬季低温、滨海盐碱等特色，加大相关科研投入、优制定排放标准、化工程设计、提高运行管理水平，使人工湿地技术在水环境质量改善和海绵城市建设中发挥更大作用。