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技术标准视角下我国污水处理厂尾水人工湿地设计分析

马昱新 陈启斌 王朝旭 李作臣 李伟强 申志鹏 崔建国

马昱新,陈启斌,王朝旭,等.技术标准视角下我国污水处理厂尾水人工湿地设计分析[J].环境工程技术学报,2023,13(4):1287-1294 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220937
引用本文: 马昱新,陈启斌,王朝旭,等.技术标准视角下我国污水处理厂尾水人工湿地设计分析[J].环境工程技术学报,2023,13(4):1287-1294 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220937
MA Y X,CHEN Q B,WANG C X,et al.Design analysis of constructed wetlands for treatment of terminal effluent of wastewater treatment plants from technical standard perspective[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2023,13(4):1287-1294 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220937
Citation: MA Y X,CHEN Q B,WANG C X,et al.Design analysis of constructed wetlands for treatment of terminal effluent of wastewater treatment plants from technical standard perspective[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2023,13(4):1287-1294 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220937

技术标准视角下我国污水处理厂尾水人工湿地设计分析

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220937
基金项目: 山西省自然科学基金项目(201901D111066);校企合作项目(北方低温地区再生水水质强化净化复合人工湿地构建关键技术研究)
详细信息
    作者简介:

    马昱新(1998—),男,硕士研究生,主要从事水污染控制与水质安全保障研究,2410614315@qq.com

    通讯作者:

    崔建国(1965—),男,教授,主要从事城市水系统理论与技术研究,cuijianguo@tyut.edu.cn

  • 中图分类号: X703

Design analysis of constructed wetlands for treatment of terminal effluent of wastewater treatment plants from technical standard perspective

  • 摘要:

    人工湿地已逐渐应用于我国污水处理厂提标改造和尾水资源化利用工程实践中,并成为一项备受关注的技术。为指导和规范国内各地区污水处理厂尾水人工湿地工程的设计和建设,国家和地方相关职能部门及专业协会发布实施了多部尾水人工湿地技术标准。在全面梳理国内外尾水人工湿地工程应用现状和当前指导尾水人工湿地设计、建设的相关技术标准实施情况的基础上,对不同层面尾水人工湿地技术标准从工艺选型、设计参数等方面进行对比分析。依据尾水人工湿地碳水平调控策略的可行性、经济性并结合实际工程应用可达性的综合分析,确定湿地结构优化、工艺改进、耦合工艺是优化尾水人工湿地工程设计和强化其脱氮效能的较好策略和途径。为保障人工湿地工程安全和正常运营,建议人工湿地工程设计时应依据当地的水文条件,进行湿地的总水量平衡计算。未来应构建基于基质和水生植物选择、工程运营监测等方面的基础数据库,加强技术标准在尾水人工湿地全生命周期中的指导作用。

     

  • 图  1  尾水人工湿地目标污染物的推荐工艺

    Figure  1.  Recommended process for target pollutants in CWs for terminal effluent of WWTPs

    图  2  5个气候分区下基于不同参数的表面流尾水人工湿地设计面积

    Figure  2.  Design area of surface flow constructed wetland for terminal effluent of WWTPs in five climate zones based on different parameters

    表  1  国内污水处理厂尾水人工湿地典型工程案例[4,10]

    Table  1.   Basic information of typical domestic project cases of CWs for terminal effluent of WWTPs

    工程名称设计规模/(m3/d)设计进水水质设计出水水质工艺流程
    浙江临安污水处理一厂尾水人工湿地6×104一级B标准一级A 标准潜流人工湿地 + 表流人工湿地
    浙江临安污水处理二厂尾水人工湿地8×104一级A标准地表水Ⅲ类标准接触氧化系统+鱼草乔(木)生态平衡系统+高效
    自净水生生态系统+生态滤地系统+景观生态塘
    深圳龙华污水处理厂一期
    尾水人工湿地
    2×104一级A 标准地表水Ⅲ类标准生态氧化池+生态砾石床+垂直流人工湿地
    浙江慈溪市域污水处理一期工程
    尾水人工湿地(北部)
    10×104一级B标准一级A 标准植物碎石床+表流湿地+生态塘+强化生物滤床
    深圳茅洲河燕川湿地1.4×104一级B标准地表水Ⅳ类标准生态氧化池+高效沉淀池+垂直流湿地+表流湿地
    浙江东阳污水处理厂尾水人工湿地6×104一级A 标准地表水Ⅴ类标准潜流人工湿地+表流人工湿地
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    表  2  国内已发布实施的污水处理厂尾水人工湿地技术标准情况

    Table  2.   China’s current published technical standards of CWs for terminal effluent of WWTPs

    标准类型标准名称发布部门发布年份适用范围
    技术指南/
    导则
    《人工湿地水质净化技术指南》
    (简称《生态环境部指南》)
    生态环境部2021达标排放的污水处理厂出水、微污染河水、农田退水及类似性质的低污染水
    《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2015安徽省省内排入封闭水体的污水处理厂尾水
    技术规范/
    规程
    T/CSES 30—2021《污水处理厂尾水人工湿地深度净化技术指南》(简称《TCSES指南》)中国环境科学学会2021NH3-N、TN、TP浓度和COD等达到GB 18918—2002一级B标准的污水处理厂尾水
    DB63/T 1350—2015《河湟谷地人工湿地污水处理技术规范》(简称《青海省规范》)原青海省质量技术监督局、原青海省环境保护厅2015青海境内河湟谷地区域城镇污水处理厂尾水、经过适当预处理的分散型或集中式生活污水、或其他性质类似的低浓度污/废水
    DB41/T 1947—2020《污水处理厂尾水人工湿地工程技术规范》(简称《河南省规范》)河南省生态环境厅、
    河南省市场监督管理局
    2020水质符合GB 18918—2002 和地方标准的城镇污水处理厂尾水
    CJJ/T 54—2017《污水自然处理工程技术规程》
    (简称《CJJ规程》)
    住房和城乡建设部2017规模小于或等于10万m3/d的城镇污水处理厂出水、受有机污染的地表水
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    表  3  《河南省规范》与《生态环境部指南》设计参数建议值比较

    Table  3.   Recommended values for design parameters in Henan Specification and Guideline of Ministry of Ecology and Environment

    技术标准湿地类型长宽比水力停留
    时间/d
    水力表面负荷/
    〔m3/(m2·d)〕
    污染物表面负荷/〔g/(m2·d)〕
    BOD5或CODNH3-NTNTP
    《河南省规范》表面流3∶1~5∶15~8≤0.07≤4(BOD5
    水平潜流<3∶12~4≤0.3~0.5≤30(BOD5
    垂直潜流<3∶11.5~3≤0.4~0.6≤30(BOD5
    《生态环境部指南》
    Ⅲ区
    表面流>3∶12~100.03~0.200.8~6.0(COD)0.04~0.500.08~1.000.01~0.10
    水平潜流<3∶11~30.3~1.03~12(COD)1.5~3.01.2~6.00.04~0.20
    垂直潜流1∶1~3∶10.8~2.50.4~1.25~15(COD)2~41.5~8.00.06~0.25
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    表  4  《青海省规范》和《生态环境部指南》的设计参数建议值

    Table  4.   Recommended values for design parameters in Qinghai Specification and Guideline of Ministry of Ecology and Environment

    技术标准湿地类型长宽比水力停留
    时间/d
    水力表面负荷/
    〔m3/(m2·d)〕
    污染物表面负荷/〔g/(m2·d)〕
    CODNH3-NTNTP
    《青海省规范》表面流3∶1~5∶14~100.05~0.15,
    宜取0.05~0.10
    2~60.5~3.00.5~1.50.05~0.10
    复合潜流1∶1~3∶12~40.2~0.5,
    宜取0.3
    10~602~81.5~5.00.2~0.5
    《生态环境部指南》
    Ⅱ区
    表面流>3∶12~120.02~0.200.5~5.00.02~0.300.05~0.500.008~0.050
    水平潜流<3∶11~40.2~1.02~121~20.8~6.00.03~0.10
    垂直潜流1∶1~3∶10.8~2.50.4~1.23~151.5~4.01.2~8.00.05~0.12
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    表  5  尾水人工湿地碳水平调控策略[23,25]

    Table  5.   Regulation strategy of carbon level in CWs for terminal effluent of WWTPs

    碳水平调控策略调控类型主要手段特征工程适宜性评价
    直接碳调控外加碳源低分子有机物、污水、废水和剩余污泥、
    天然有机物及高分子缓释碳等
    投加量难以控制,易造成二次污染和
    成本过于高昂
    一般
    植物根系碳源种植根系碳含量较高的植物容易受温度和光照等因素的影响,
    碳调控能力不稳定
    一般
    间接碳调控工艺改进分段进水实现碳源合理分配,提高反硝化效率较好
    结构优化折板式构型提高湿地内部水力效率,防止短流较好

    工艺耦合
    自养型脱氮工艺对碳源没有要求,适合低碳氮比污水较好
    微生物燃料电池产能低、内阻大,运行参数不合理较差
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  • 收稿日期:  2022-09-23
  • 网络出版日期:  2023-07-19

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