城市污水生態(tài)景觀回用現(xiàn)狀及安全保障技術(shù)

張義勇 劉兵偉 覃 麗 史勝波 劉 芳

（克拉瑪依市排水管理處新疆克拉瑪依834000）

城市污水生態(tài)景觀回用現(xiàn)狀及安全保障技術(shù)

張義勇 劉兵偉 覃 麗 史勝波 劉 芳

（克拉瑪依市排水管理處新疆克拉瑪依834000）

再生水經(jīng)城市污水處理后已經(jīng)作為城市供水的一種新的可靠水源受到廣泛關(guān)注。對城市污水回用于生態(tài)景觀水體的概念及內(nèi)涵、目前主要存在的問題及安全保障技術(shù)進行了分析和闡述，最后針對克拉瑪依市城市污水生態(tài)景觀回用情況作了簡單介紹。

城市污水；回用；生態(tài)景觀；安全保障

我國淡水資源短缺問題已經(jīng)日益嚴重，與此同時，由于水質(zhì)低劣造成的“水質(zhì)污染型缺水”又進一步加劇了水資源的稀缺，一些淡水儲量相對豐富的歐美國家已經(jīng)意識到水質(zhì)性缺水的嚴重性，并在上個世紀就開展了大量富有針對性的污水回用技術(shù)的探索。我國目前水資源的短缺和經(jīng)濟持續(xù)增長的矛盾日益突出，污水的再利用已顯得尤為關(guān)鍵。

近幾年隨著克拉瑪依市的不斷擴大，城市用水量不斷增大，在新建各個綠地、九公里、東湖濕地和金龍湖等景觀用水等顯現(xiàn)出克拉瑪依市水資源不足的問題；另一方面，污水處理廠處理后的水因感觀度差、有一定的異味等原因沒有得到充分利用，從而造成克拉瑪依市每年凈2000萬噸水的浪費。事實上，污水處理廠處理后的水如果再經(jīng)過深度處理后，是完全可以作為濕地或景觀用水的。

目前，我國政府相關(guān)部門也頒布了一系列鼓勵政策來推動再生水事業(yè)的健康發(fā)展，城市污水經(jīng)處理后可廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城市雜用水、景觀環(huán)境用水、補充水源等多個領(lǐng)域。其中，經(jīng)過二級處理及適當深度處理達到景觀用水標準后的城市污水回用于生態(tài)景觀，可避免或減少使用清潔水源補充生態(tài)景觀水體而造成的水資源浪費，對于緩解我國尤其是北方地區(qū)的水資源匱乏的狀況、有效利用污水資源具有重要現(xiàn)實意義。

1 城市污水生態(tài)景觀回用的現(xiàn)狀

1.1 概念及內(nèi)涵

景觀環(huán)境用水是城市污水回用的主要應用方向之一。隨著人們對城市生態(tài)環(huán)境的重視，景觀環(huán)境用水量已成為城市用水中一筆不小的開支，對于缺水城市，將城市污水回用于城市景觀水體（如穿過城市的河流、人工湖泊、水景等），一方面可以改善缺水型城市的生態(tài)景觀環(huán)境，提供城市綠化用水、沖洗用水和其他工農(nóng)業(yè)水質(zhì)要求相對不高的回用水源，另外還可以一定程度地調(diào)蓄水資源在時空上的分布不均，滿足干旱期的用水需求，間接改善缺水城市的自然氣候。

1.2 存在的主要問題

1.2.1 衛(wèi)生學問題

衛(wèi)生學是城市污水生態(tài)景觀回用重點關(guān)注的問題之一。污水回用雖然應滿足相關(guān)水質(zhì)標準，但仍可以氣溶膠等形式通過呼吸道、消化道及皮膚接觸進入體內(nèi)，其中含的有毒有害化學物質(zhì)及致病微生物仍會對吸入者造成直接危害。因此我國的污水回用于景觀水體仍應以非接觸性景觀環(huán)境用水為主。

1.2.2 毒理學問題

城市污水經(jīng)再生處理后，水中可能含有的有毒有害化學物質(zhì)、重金屬等對人體和生態(tài)環(huán)境有致癌、致畸等毒性效應的物質(zhì)，從而構(gòu)成景觀水體的毒理學危害。污水再生處理通常采用加氯消毒，加氯消毒應保證一定的余氯量，以抑制藻類生長，保持水質(zhì)穩(wěn)定，但因加氯消毒產(chǎn)生的含氯消毒副產(chǎn)物也是導致水體毒理學效應的物質(zhì)。

1.2.3 美學問題

景觀水體首先要求在感觀上給人舒適愉悅的感覺，包括無漂浮物；無令人不愉快的嗅和味；透明度≥0.5m；溶解氧≥2mg/L；濁度≤10NTU；色度≤30度等。此外我國對污水回用生態(tài)景觀用水的氮、磷營養(yǎng)鹽等污染物的含量也提出了要求，2003年實施的《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標準》（GB/T 18921-2002）氨氮（以N計）≤5mg/L，總氮≤15mg/L，總磷（以P計）≤0.5mg/L，指標相較于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002）中的III、IV、V類水體要求偏低，主要受限于我國目前污水處理廠的處理能力以及對再生水處理程度的可實現(xiàn)性。水體一旦受到污染呈現(xiàn)深綠或者藍綠色，出現(xiàn)黑臭等現(xiàn)象，會使景觀水體喪失觀賞、娛樂等美學價值。

1.2.4 污染遷移轉(zhuǎn)化問題

城市污水再生后回用于生態(tài)景觀水體時，其含有的有機物、微量有毒有害化學物質(zhì)和重金屬可與水體底質(zhì)相結(jié)合并長時間累積，容易通過食物鏈對動植物和人類健康產(chǎn)生負面影響。而且底質(zhì)中累積的有毒有害物質(zhì)還可通過土壤、地下水進行遷移，引起土壤和地下水的污染問題。

2 城市污水生態(tài)景觀回用安全保障技術(shù)

對于城市污水二級處理出水回用生態(tài)景觀，國內(nèi)采用較多的是混凝、沉淀、過濾這一常規(guī)工藝，但僅局限于二級出水再生回用于水質(zhì)要求不高的工業(yè)及生活雜用水的回用工程。為了滿足景觀水體水質(zhì)標準，仍需對水中的營養(yǎng)物質(zhì)如氮、磷、BOD、COD、懸浮物等進一步有效去除，一般需要生化方法與物化方法結(jié)合協(xié)同處理。

2.1 混凝沉淀（氣浮）法

混凝沉淀（氣浮）法通過向水中投加化學藥劑破壞膠體的穩(wěn)定性使污水中的細小懸浮物和膠體物質(zhì)凝聚形成可分離的凝聚體，通過后續(xù)的沉淀或氣浮等操作加以分離去除的過程。傅金祥等人在沈陽市北部污水處理廠針對二級出水采用微絮凝過濾技術(shù)進行處理，出水水質(zhì)可滿足人工景觀用水的要求。美國加州Donald C. Tillman污水再生廠二級處理出水采用絮凝—砂濾—加氯消毒—脫氯工藝用于娛樂景觀、公用瀑布、景觀灌溉和養(yǎng)魚用水。

克拉瑪依市采用快速油浮選技術(shù)優(yōu)化城市污水回用景觀。“浮選”起源于采礦業(yè)，借助某些介質(zhì)或藥劑，使目標物的性質(zhì)更加異于其他物質(zhì)，以達到分離提取出來的目的。該方法常用于污水處理及回收利用，適用于污水中重金屬（離子態(tài)和螯合態(tài)）、有機物和放射性污染物的去除。此外，該方法還被廣泛應用于油水分離。油浮選水處理技術(shù)首先應用在油田污水處理，在中石化華北分公司第一采氣廠凈化廠得到廣泛的應用，效果良好。該技術(shù)對去除污水中的非溶解性的物質(zhì)（如乳化油、有機微粒等）非常有效。處理后的水質(zhì)透光率高，感觀度好。因此，油浮選水處理技術(shù)也適合景觀水的凈化。

2.2 過濾法

過濾法通過顆粒濾料層物理截留水中的懸浮雜質(zhì)，從而使水澄清的工藝。目前最為常用的水質(zhì)改善技術(shù)之一就是人工循環(huán)過濾，在降低N、P等濃度的同時，還可以去除過度繁殖的藻類。北京奧林匹克森林公園、天津開發(fā)區(qū)再生水修復生態(tài)示范工程均采用以礫石為填料的人工濕地進行過濾；李春麗等在北京污水處理廠采用高效纖維濾料過濾器進行循環(huán)過濾系統(tǒng)試驗。

2.3 膜分離法

膜分離法是近年來污水再生中采用較多的新工藝，包括MF、UF、RO和MBR技術(shù)，因其出水水質(zhì)好且比較穩(wěn)定，可滿足城市景觀用水水質(zhì)標準要求，但相對來講，膜處理工藝基建費用、運行費用較高，且該工藝沒有氮磷的去除功能，對營養(yǎng)鹽的去除主要依靠前端污水處理廠的處理。目前歐洲等普遍采用污水廠二級出水—CMF微濾—反滲透—紫外消毒這一雙膜工藝實現(xiàn)城市污水回用景觀用水，我國天津開發(fā)區(qū)污水處理廠也采用雙膜工藝用于工業(yè)、市政雜用、景觀水體。

2.4 活性炭吸附法

活性炭可有效吸附去除二級工藝難以去除的重金屬、溶解性有機物、農(nóng)藥及放射性元素等，因其適用范圍廣、處理效果好、可重復利用等優(yōu)點而在污水深度處理中廣泛使用。美國德克薩斯州采用污水廠二級出水經(jīng)過濾、活性炭吸附、加氯消毒工藝，將再生水注入Remle湖，補充LasColinas地球景觀湖泊水體。

2.5 生物處理法

生物處理法可有效解決再生水氮磷超標，經(jīng)處理后可達到城市回用水的水質(zhì)要求。經(jīng)超濾或微濾與傳統(tǒng)的活性污泥生化處理技術(shù)相結(jié)合而成的膜生物反應器處理后的污水水質(zhì)清澈，有機物含量極低，可直接回用。此外，曝氣生物濾池因采用粒狀填料，在污水的有機物去除、硝化去氨、反硝化脫氮、除磷等過程中起到了良好的作用，出水可以達到城市回用水的水質(zhì)要求。人工濕地處理系統(tǒng)既可以減輕城市污水處理廠的負荷，同時又可以循環(huán)利用水資源。李艷紅等人利用人工濕地深度處理城市污水處理廠尾水，處理后的尾水主要指標達到《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水》（GB/T18921-2002）標準。

3 結(jié)語

城市污水經(jīng)處理可以作為可靠的第二水源，這已成為當前世界各國在解決缺水問題時的共識。克拉瑪依市以九公里污水處理廠處理后的污水作為原水，經(jīng)過油浮選水處理技術(shù)進一步深化處理后排入到九公里濕地作為景觀水，將景觀用水循環(huán)使用后再分配給企業(yè)和園林綠化，既解決濕地、景觀用水的緊張狀況，又為企業(yè)和園林綠化節(jié)約了資金和提供了豐沛的水源。油浮選水處理技術(shù)對去除污水中的非溶解性的物質(zhì)（如乳化油、有機微粒等）非常有效。

將再生水作為城市生態(tài)景觀水的補充水源，促進水環(huán)境系統(tǒng)的生態(tài)凈化作用，促進水體的自然生態(tài)循環(huán)成為解決城市缺水策略的主要手段之一，也是解決水資源上下游城市用水矛盾的有效措施。污水處理廠工藝優(yōu)化與再生水水質(zhì)安全保障技術(shù)措施對于城市污水回用于生態(tài)景觀水體、保持來水水質(zhì)提供有力保障和技術(shù)支撐。

[1]郭宇杰,王學超,周振民.我國城市污水處理回用調(diào)查研究[J].環(huán)境科學,2012,33(11):3881-3884.

[2]周律,邢麗貞,段艷萍,陳華東.再生水回用于景觀水體的水質(zhì)要求探討[J].給水排水,2007,33(4):38-42.

[3]何安琪,何苗,施漢昌.城市污水再生回用于景觀水體水質(zhì)安全保障技術(shù)[J].環(huán)境工程,2006,24(1):22-32.

[4]傅金祥,陳正清,趙玉華,等.微絮凝過濾處理污水廠二級出水用作景觀水研究[J].中國給水排水,2006,22(19):65-67.

[5]孟慶義,吳曉輝,趙立新,廖日紅.再生水回用于北京景觀水體引起的水質(zhì)變化及其改善措施[J].水資源保護,2011,27(1):51-54.

[6]李艷紅,解慶林,白少元.利用人工濕地系統(tǒng)深度處理城市污水尾水[J].環(huán)境工程,2006,24(3):86.

克拉瑪依市科技計劃項目（SK2014-56）。

張義勇（1972—），男，克拉瑪依市排水管理處處長，研究方向：排水管理、天然氣處理站節(jié)能減排、水處理理論與技術(shù)。