污水再生回用安全性評(píng)價(jià)研究

污水再生回用安全性評(píng)價(jià)研究

文 / 李魁曉
（北京城市排水集團(tuán)科技研發(fā)中心高級(jí)工程師）

一、背景簡(jiǎn)介
1、概述
北京是缺水型城市，資源型缺水、工程型缺水和水質(zhì)型缺水三者并存，水資源緊缺已成為制約首都經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要問(wèn)題，污水再生利用是解決水資源短缺問(wèn)題的有效途徑！
2、北京市污水再生利用情況
2011年北京市再生水利用量為7.1億立方米，2012年計(jì)劃再生水利用量達(dá)7.5億立方米。按照北京水務(wù)“十二五”規(guī)劃，預(yù)計(jì)到2015年，再生水利用量將達(dá)到10億立方米，約占全市總用水量的近1/3。2011年再生水各用途用水比例見(jiàn)圖1，從圖中可以看出，目前北京再生水利用主要是作為工業(yè)冷卻水，其次是農(nóng)業(yè)灌溉和河道景觀(guān)用水。

圖1 2011年再生水各用途用水比例

由于污水中存在多種多樣的有毒物質(zhì)和病原微生物，其對(duì)再
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3、各國(guó)再生水安全管理標(biāo)準(zhǔn)
（1）加拿大：排水毒性測(cè)試
（2）英國(guó)和澳大利亞：直接毒性評(píng)估（DTA）
（3）德國(guó)：排水整體控制（ICE）
（4）荷蘭：全排水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)（WEER）
（5）歐洲：全排水評(píng)估（WEA）
（6）美國(guó)：全排水毒性（WET）
我國(guó)再生水利用和發(fā)展時(shí)間尚短，對(duì)再生水的安全管理目前還處于起步階段。
三、我國(guó)再生水安全評(píng)價(jià)研究
1、再生水中病原微生物研究
病原微生物是再生水回用中對(duì)人體健康直接影響最大的污染源。我們對(duì)不同污水廠(chǎng)出水水樣的病原微生物進(jìn)行了分析，主要選取了幾個(gè)指示性的微生物，包括總大腸菌群、糞大腸菌群、沙門(mén)氏菌、E.coli O157，發(fā)現(xiàn)再生水廠(chǎng)進(jìn)水均有不同程度的腸道病原菌（總大腸菌群、糞大腸菌群、沙門(mén)氏菌、E.coli O157等）的檢出，經(jīng)過(guò)再生水工藝及不同的消毒方式處理后基本上達(dá)到了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。樣品檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。從表中可以看出，再生水進(jìn)水均檢出“兩蟲(chóng)”，但經(jīng)過(guò)再生水處理工藝后，兩蟲(chóng)檢出均為零或1，表明現(xiàn)有再生水工藝可以有效地控制兩蟲(chóng)的風(fēng)險(xiǎn)。再生水回用項(xiàng)目、途徑及水質(zhì)保障率比較見(jiàn)圖3、圖4。

表1



圖3


圖4

2、不同處理工藝安全性評(píng)價(jià)研究
由于再生水廠(chǎng)很多，并采用不同的處理工藝，有臭氧工藝、混凝沉淀砂濾工藝及二者相結(jié)合的工藝，需要對(duì)不同工藝處理的出水進(jìn)行生物安全評(píng)價(jià)，主要評(píng)價(jià)參數(shù)包括：RAR誘導(dǎo)活性、遺傳毒性、魚(yú)卵孵化率、急性生物毒性，各項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果分別見(jiàn)圖5、圖6、圖7、圖8。通過(guò)比較試驗(yàn)可以得出以下結(jié)論：
（1）RO能有效去除二級(jí)水中絕大多數(shù)有機(jī)污染物從而導(dǎo)致出水的生物毒性降低至空白水平。
（2）超濾和混凝沉淀砂濾工藝對(duì)生物毒性的去除效果相當(dāng)；加氯處理能夠明顯提高出水的急性生物毒性。
（3）臭氧能有效去除二級(jí)出水中的遺傳毒性，RAR誘導(dǎo)活性和急性生物毒性，但高劑量臭氧氧化過(guò)程中產(chǎn)生的醛類(lèi)副產(chǎn)物對(duì)魚(yú)卵成功孵化具有顯著的抑制作用，建議臭氧出水后續(xù)進(jìn)行生物處理。

圖5 RAR誘導(dǎo)活性


圖6 遺傳毒性


圖7 魚(yú)卵孵化率


圖8 急性生物毒性

3、臭氧氧化再生水處理工藝研究
（1）對(duì)病原微生物及色度的去除
通過(guò)對(duì)上述幾種處理工藝的比較，發(fā)現(xiàn)臭氧對(duì)各項(xiàng)指數(shù)的去除有一定的效果，因此專(zhuān)門(mén)對(duì)臭氧氧化工藝在病原微生物、色度方面進(jìn)行了比較研究（見(jiàn)圖9、圖10），并得出以下研究結(jié)論：
①由于臭氧的氧化反應(yīng)具有很強(qiáng)的選擇性，主要是不飽和鍵的反應(yīng)。因此，臭氧對(duì)色度的去除效果非常明顯，當(dāng)投加量達(dá)到2mg/L后色度就在5度以下。
②臭氧氧化對(duì)所有的熒光物質(zhì)都具有較好的去除效果。
③Humic acid及Fulvic acid（棕黃色）在原水中含量較高，經(jīng)過(guò)臭氧化后得到很好的去除。

圖9


圖10
（2）對(duì)嗅味的去除
臭氧工藝對(duì)嗅味的去除也有很好的效果，嗅味層次分析（FPA）見(jiàn)表2，感官氣象色譜分析（SGC）見(jiàn)表3。
表2


表3


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