污水再生回用安全性评价研究

污水再生回用安全性评价研究

文 / 李魁晓
（北京城市排水集团科技研发中心高级工程师）

一、背景简介
1、概述
北京是缺水型城市，资源型缺水、工程型缺水和水质型缺水三者并存，水资源紧缺已成为制约首都经济社会发展的主要问题，污水再生利用是解决水资源短缺问题的有效途径！
2、北京市污水再生利用情况
2011年北京市再生水利用量为7.1亿立方米，2012年计划再生水利用量达7.5亿立方米。按照北京水务“十二五”规划，预计到2015年，再生水利用量将达到10亿立方米，约占全市总用水量的近1/3。2011年再生水各用途用水比例见图1，从图中可以看出，目前北京再生水利用主要是作为工业冷却水，其次是农业灌溉和河道景观用水。

图1 2011年再生水各用途用水比例

由于污水中存在多种多样的有毒物质和病原微生物，其对再
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3、各国再生水安全管理标准
（1）加拿大：排水毒性测试
（2）英国和澳大利亚：直接毒性评估（DTA）
（3）德国：排水整体控制（ICE）
（4）荷兰：全排水环境风险（WEER）
（5）欧洲：全排水评估（WEA）
（6）美国：全排水毒性（WET）
我国再生水利用和发展时间尚短，对再生水的安全管理目前还处于起步阶段。
三、我国再生水安全评价研究
1、再生水中病原微生物研究
病原微生物是再生水回用中对人体健康直接影响最大的污染源。我们对不同污水厂出水水样的病原微生物进行了分析，主要选取了几个指示性的微生物，包括总大肠菌群、粪大肠菌群、沙门氏菌、E.coli O157，发现再生水厂进水均有不同程度的肠道病原菌（总大肠菌群、粪大肠菌群、沙门氏菌、E.coli O157等）的检出，经过再生水工艺及不同的消毒方式处理后基本上达到了相应的国家标准。样品检测数据见表1。从表中可以看出，再生水进水均检出“两虫”，但经过再生水处理工艺后，两虫检出均为零或1，表明现有再生水工艺可以有效地控制两虫的风险。再生水回用项目、途径及水质保障率比较见图3、图4。

表1



图3


图4

2、不同处理工艺安全性评价研究
由于再生水厂很多，并采用不同的处理工艺，有臭氧工艺、混凝沉淀砂滤工艺及二者相结合的工艺，需要对不同工艺处理的出水进行生物安全评价，主要评价参数包括：RAR诱导活性、遗传毒性、鱼卵孵化率、急性生物毒性，各项评价结果分别见图5、图6、图7、图8。通过比较试验可以得出以下结论：
（1）RO能有效去除二级水中绝大多数有机污染物从而导致出水的生物毒性降低至空白水平。
（2）超滤和混凝沉淀砂滤工艺对生物毒性的去除效果相当；加氯处理能够明显提高出水的急性生物毒性。
（3）臭氧能有效去除二级出水中的遗传毒性，RAR诱导活性和急性生物毒性，但高剂量臭氧氧化过程中产生的醛类副产物对鱼卵成功孵化具有显著的抑制作用，建议臭氧出水后续进行生物处理。

图5 RAR诱导活性


图6 遗传毒性


图7 鱼卵孵化率


图8 急性生物毒性

3、臭氧氧化再生水处理工艺研究
（1）对病原微生物及色度的去除
通过对上述几种处理工艺的比较，发现臭氧对各项指数的去除有一定的效果，因此专门对臭氧氧化工艺在病原微生物、色度方面进行了比较研究（见图9、图10），并得出以下研究结论：
①由于臭氧的氧化反应具有很强的选择性，主要是不饱和键的反应。因此，臭氧对色度的去除效果非常明显，当投加量达到2mg/L后色度就在5度以下。
②臭氧氧化对所有的荧光物质都具有较好的去除效果。
③Humic acid及Fulvic acid（棕黄色）在原水中含量较高，经过臭氧化后得到很好的去除。

图9


图10
（2）对嗅味的去除
臭氧工艺对嗅味的去除也有很好的效果，嗅味层次分析（FPA）见表2，感官气象色谱分析（SGC）见表3。
表2


表3


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