人工湿地相关行业标准规范引言自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。
随后，江苏、浙江、上海、北京、山东等省市颁布了人工湿地设计、竣工验收相关标准。
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。
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1.1 我国目前已发布施行的标准从表1.1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 人工湿地相关标准设计参数分析2.1 人工湿地系统进水水质要求环保部、住建部、浙江省、天津市、青海省、云南省等省市颁布的规范标准对人工湿地系统进水水质进行要求，如表2.1所示。
大多数标准对进水BOD要求不大于80mg/L，对COD要求不大于200 mg/L，SS不大于100 mg/L，NH3-N 不大于25 mg/L，TN不大于40 mg/L，TP不大于5.0 mg/L。
2.2人工湿地负荷设计2.2.1 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2.2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。
如表2.3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/(m2·d)，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)。
表2.3 各标准对潜流人工湿地有机污染负荷建议值（单位：g/(m2·d)）宋丽丽等统计了全国各个地区的生活污水ρ( BOD5)/ρ( COD Cr)比值，全国的ρ( BOD5)/ρ( COD Cr)平均值为0.45，华北地区ρ( BOD5)/ρ( COD Cr)平均值为0.46，华东地区ρ( BOD5)/ρ( COD Cr)平均值为0.42，华南地区ρ( BOD5)/ρ( COD Cr)平均值为0.49，西北地区ρ( BOD5)/ρ( COD Cr)平均值为0.44。
使用各地区的ρ( BOD5)/ρ( COD Cr)平均值用于COD Cr负荷与BOD5负荷的换算，计算结果如表2.3所示。
表2.4各标准对潜流人工湿地有机污染负荷计算值（单位：g/(m2·d)）表2.4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。
2.2.2 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2.5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/(m2·d)）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2.5 各标准对潜流人工湿地水力负荷建议值（单位：L/(m2注：a指面积不受限情况下水力负荷值；b指面积受限情况下水力负荷值如表2.5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。
2.3 人工湿地结构设计2.3.1 深度设计比较不同标准的人工湿地床体深度和核心处理层厚度，如表2.6所示。
大多数标准中垂直流流人工湿地床体深度至少为800 mm，最大值为2000 mm，核心处理层厚度至少为400 mm。
宁夏规范的床体深度范围最大，为1600-2000 mm。
垂直流湿地床体深度一般须根据冬季环境温度、植物种类和根系生长深度确定，以保证湿地床中必要的好氧条件和一定的保温效果。
深度越大，水平流湿地和垂直流湿地容水量越大，间歇运行的垂直流湿地好氧条件越好，但提高了单位面积的成本，并且更换基质难度大、成本高，维护困难。
水平流湿地深度至少为600 mm，最大值为2000 mm。
大部分标准缺少对核心处理层厚度的建议。
2.3.2尺寸设计比较不同标准的人工湿地床体长宽比建议值，如表2.7所示。
大多数标准中对于表面流湿地的长宽要求大于3:1，推荐比例在3:1-5:1的范围内，只有青海省规范在3:1-10:1；各标准对水平潜流的长宽比规定不一，其中住建部导则、江苏省规程、天津市规程建议值在3:1-10:1；对于垂直流湿地床，大多数标准建议的长宽比为1:1-3:1，其中青海省规范建议值为3:1-5:1。
2.4 填料性质和粒径要求核心处理层的基质粒径也是影响处理效率的关键设计指标。
人工湿地基质的粒径是人工湿地设计的重要参数，一方面，粒径的大小影响湿地比表面积，粒径越小，基质床体比表面积越大，对污染物的吸附效果越好，且越有利于微生物的附着生长。
如表2.9所示，Pelissari等在孟加拉国达卡市进行了垂直流人工湿地中试试验，基质粒径为3-8 mm ，COD Cr去除率只有63.8%，效果不太好，Paing 等在法国调研169个垂直流人工湿地，其中18个使用小粒径砾石的紧凑型垂直流人工湿地表现相对较好，COD去除率达到了80%以上。
另一方面，粒径的减小，降低了湿地床体的水力传导性，增加了湿地堵塞风险。
潜流人工湿地最常选用的基质粒径范围是4-16 mm，对于水平流人工湿地，在进水配水区和出水集水区需要使用更大粒径的基质。
北京规范和宁夏规范要求填料粉末含量应符合设计要求值，但没有给出具体要求。
丹麦指南要求粘土和淤泥（颗粒小于0.125 mm）的含量必须小于0.5％，可供参考。
住建部导则和广东规范要求填料粒径符合级配曲线范围，但广东规范没有给出级配曲线。
表2.8 各标准对潜流人工湿地填料层粒径的建议值2.5 人工湿地对植物的要求各标准对人工湿地的植物部分提出植物种类选用、种植密度、种植时间、种植方法、植物驯养和植物管理等方面的建议，住建部导则、上海规程、江苏规程对植物部分的描述相对更细致。
各标准对人工湿地选用植物的要求可以总结为耐污去污能力强、根系发达和生物量大、移植成活率高、耐寒、抗病害、兼顾观赏性和经济性的六个特性，部分标准提及其中三至四点。
如表2.10所示，芦苇、香蒲、菖蒲、水葱为各规范均推荐选用的人工湿地植物，环保部规范、上海规程、江苏规程、浙江规范、广东规范中提及的植物种类数量较多。
表2.10中，各标准对单位面积栽种的植物数量建议范围存在差异，地方标准中，云南规范的植物种植密度最小，住建部导则对芦苇的建议种植密度最小，其理由是挺水植物生长繁殖速度快，种植初期密度不宜过大。
除未给出种植时间的标准，各标准都建议在春季栽种植物，上海规程和广东规程提及越冬期可以栽种植物，可能与当地气候有密切关系，江苏规程提及春季栽种最为适宜，实践证明8月底前栽种均可以成活。
环保部规范、住建部导则、上海规程、江苏规程、云南规范、宁夏规范、青海规范给出了植物栽种移植的方式。
住建部导则、宁夏规范、青海规范提及了植物种植后驯养的方法。
在植物收割方式上，大部分标准规定为定期收割，浙江规范为衰败后及时收割，北京规范为越冬期保存，到开春后收割。
综合来看，部分标准还需要对人工湿地的植物维护管理部分进行更详尽的规范说明，补充植物种植时间和植物的驯养方法等方面的内容，并且各标准可以结合本地气候特征和生态环境情况，参考实际工程和科研结果，确定可以选用的植物种类、不同植物合适的种植密度范围和成活率高的种植时间范围。
