再生水回用要多工艺多途径相结合、因用而定

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编者按:由中国水网和清华大学联合主办的“2009水产业先进技术论坛”圆满落幕。该论坛得到了供水、排水和污泥领域许多权威专家的大力支持。国际水科学院终身院士、中国水网专家王保贞教授专门为本次会议撰写了《中国城市水污染控制的思考与探讨》一文，对中国中水回用进行了思考。中国水网为广大网民编辑了以下内容。

我国在20世纪90年代提出了“中水”回用的概念，并要求“中水”的回用率达到污水处理总量的40%。但是，由于再生水仅限于冲厕所和喷洒绿地(销售)，因此不被视为城市河流景观和生态水补充(免费)。在一些中型水厂，很难找到用户来冲厕所和洒绿地。中水在中国还没有获得发展的活力。因为“再生水”再利用的局限性限制了它的发展。因地制宜地广泛采用再生水资源是解决我国水资源短缺的唯一途径。结合中水的利用，因地制宜地采用不同的技术和工艺，更有效地实现中水的再利用。

(1)再生水用于农田灌溉

在废水再生和回用中，农田灌溉所占比例最大。例如，在美国，农业废水回用占总回用水的51%，北京最大的再生水利用是农田灌溉。再生水灌溉面积58万亩，年再生水消耗量2.8亿m3，占年再生水消耗量6.2亿m3的45.2%。用处理过的污水灌溉农田作物比用清水灌溉产量高。这是因为污水不仅含有水，还含有作物所需的营养物质，如氮、磷、钾等。印度污水灌溉作物的增产效果如下表所示。据我国大规模污水灌溉增产统计，小麦和水稻平均产量为每1m3生活污水灌溉0.5公斤。

表:印度不同灌溉方式下的作物产量(吨/hm2.a)

1.70

为了确保农田灌溉的水质安全，世界卫生组织(世卫组织)于1989年发布了一项关于处理作物灌溉污水的微生物指标的准则，旨在保护在污水灌溉农田工作并使用污水灌溉作物的人的健康。本指南中控制的微生物引起的两种疾病为:肠道线虫引起的寄生虫病，如人体蛔虫、人体钩虫和十二指肠钩虫；由病原性粪便细菌如沙门氏菌、志贺氏菌、弯曲杆菌和霍乱弧菌引起的疾病。世界卫生组织污水灌溉指南规定，对于非人类直接消费的作物灌溉，灌溉污水中的肠道线虫≤1/l；然而，利兹大学最近的一项研究表明，10 /l肠道线虫的卵含量不成问题。对于人类直接消耗的污水灌溉，包括生作物，世界卫生组织指南对灌溉污水质量的要求是肠道线虫卵的含量≤1/L；粪大肠菌群数≤1000cfu/100ml。为了保护经污水处理的灌溉作物的质量，灌溉污水的物理和化学特性应符合联合国粮食及农业组织(粮农组织)的灌溉水质准则。对于处理过的生活污水和没有大量工业废水的城市污水，只规定了三个指标:硼浓度、电导率和钠吸收率。硼来自家用清洁剂，浓度为0.5毫克/升时对柑橘类果树有毒。但大多数作物可承受2毫克/升的浓度。电导率是测定污水中总溶解固体的简单方法，灌溉污水的电导率应< 100毫秒/米(25℃)。钠的吸收率(sar)应小于18，这是衡量污水中钠的危害。如果在灌溉土壤中有太多的钠来代替钙和镁，土壤最终会变成一种内部疏水能力差的结构，在干旱时会变硬，从而失去继续种植作物的能力。Sar定义为:[0.044 na]/10.5(0.050 ca+0.082mg)]0.5；在公式中，化学符号表示每种化学元素的离子浓度，单位为毫克/升..

(2)多级塘系统——灌溉是一种经济有效的污水处理和回用技术

。由厌氧塘、兼氧塘和熟化塘(或最终净化塘)组成的多级串联塘系统能有效去除cod、bod等有机污染物；；它还能比许多常规生物处理工艺如活性污泥法更有效地降解和去除一些难降解的有机化合物。对四种不同生产规模的污水处理工艺(全混合活性污泥法、深井曝气活性污泥法、unox纯氧曝气活性污泥法和厌氧池-兼氧池-好氧池组成的串联塘系统)实际运行效果的对比研究表明，串联塘系统是唯一能有效去除各种难降解有机物的生物处理技术。进出口水样检测结果对比表明，芳烃、胺、醚、酯、酮和酚类化合物均为有机化合物，用这种再生水灌溉农田作物不会使收获的作物富含过多的有毒有害有机化合物。

因此，污水处理厂二级处理出水经紫外线消毒后可直接用于农田灌溉(不要用氯气消毒，其产生的一些有机氯化合物具有致癌性，在农田灌溉过程中会通过食物链富集在作物中，对人体健康有害)；灌溉农田最好建几个系列净化池，能有效去除二级出水的寄生虫卵、致病菌和病毒。国外污水处理厂二级处理设施后的多级净化池系统(2-5个串联运行的单元池)可以高效地去除细菌和病毒，去除细菌的效率高达5log-6log(实际去除次数的对数，或99.999%-99.9999%)。这是一个高效安全的消毒设施和深度净化设施。德国鲁尔河协会污水处理厂二级处理后，出水ss和bod5往往≤ 5毫克/升，cod≤40毫克/升，TP≤0.5毫克/升，NH3-n≤2毫克/升，TN ≤ 5毫克/升。细菌总数≤1×103 fu/ml，粪大肠菌群数≤1×103/100ml。

(3)选择更有效的再生技术

城市河流、湖泊、水库的生态景观再生水水质应根据所供水体的水质来确定:以奥林匹克湖为例，必须保持湖泊的清澈透明，控制藻类的过度生长，并具有优美的景观。给奥运会增添光彩。作为补充水的再生水必须是高质量的。如果二级出水按照《景观水中水回用水质标准》(cj/t 95-2000)进行深度净化和再生，出水水质明显不能满足要求，因为其主要水质指标低于GB 18918-2002 1a标准值，如总磷为1毫克/升；目前，奥林匹克湖的总磷浓度仅为0.01-0.03毫克/升；如果向奥林匹克湖供应1a标准的再生水，该湖将逐渐由清澈变为浑浊，再变为绿色，这最终将导致蓝藻的爆发，这将使该湖充满“绿色油”，并且气味难闻。因此，清河再生水厂(负责供应湖水)采用mbr后臭氧氧化-活性炭过滤，北小河再生水厂(采用uf+ro工艺和设备生产高质量的再生水，为湖水补充补给水，为奥运村其他建筑物和设施提供非饮用水杂用水)是绝对必要的。膜生物反应器(mbr)以及超滤、纳滤和反渗透技术和设备不应是生产再生水的唯一技术和设备。它们只适用于生产高质量的再生水。在美国，它们主要用于地下水层或饮用水库的回注，这些水库被用作地下水源，并用于提高地下水位以防止海水入侵。作为水景观的再生水，北京市规定其主要指标应符合《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)的四项标准，这是适宜的。mbr和其他技术都可以用来满足这一标准，但uf+ro是一个很好的杀鸡工具，这是无用的。对于已建成运行的高级二级污水处理厂，出水稳定达到1b排放标准，然后向二沉池进水槽加入铁盐、铝盐或硅藻精土混凝剂→二沉池混凝沉淀→双滤料滤池→紫外线消毒→景观水体；若再生水的总磷含量较低，如tp0.1-0.2mg/l，可采用以下再生工艺:在二沉池进水槽中加入铁盐、铝盐或硅藻精土混凝剂→二沉池混凝沉淀→两次加入混凝剂→微絮凝接触过滤→紫外线消毒→水体作为景观水；对于德国鲁尔河协会近100家污水处理厂中的redundant/きだよだよきだよだだよだきだだだだななななな污水处理厂(尤其是中小城市), 40%使用最终多级净化池进一步净化二沉池出水，出水水质达到德国地表水水质三级标准；这些净化池的设计是科学和先进的。在进出水均匀的配水系统和每个单元池之间的水道中种植芦苇、蒲草等挺水植物，以保证池内水流处于塞流水力状态。形成一个能高效深度净化二级出水的池塘-湿地复合体。