陳　立　(中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究院)

　　目前，我國(guó)將再生后的污水回用于人工水體的實(shí)踐剛剛開(kāi)始，本文針對(duì)再生后的城市污水(簡(jiǎn)稱為“再生”)如何有效地回用于人工水體(簡(jiǎn)稱為“回用水”)進(jìn)行了探索性研究，分析了在我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)條件下再生水回用于人工水體的主要方式及相關(guān)問(wèn)題，并就需要采取的對(duì)策進(jìn)行了探討，通過(guò)試驗(yàn)提出了針對(duì)防止水體富營(yíng)養(yǎng)化所需的污水處理工藝及處理程度，回用水的流動(dòng)方式、水力條件及其富營(yíng)養(yǎng)化控制的指標(biāo)和量化措施。?

1 回用方式及主要問(wèn)題

1.1 回用方式
　　再生水作為人工水體一般可有以下幾種方式：
　?、僭试S人體全部接觸的娛樂(lè)性景觀水體；
　?、谠试S人體部分接觸的娛樂(lè)性景觀水體；
　?、鄄辉试S人體接觸的單純觀賞性景觀水體；
　?、軆?chǔ)水式池塘。?
　　允許人體全部接觸的娛樂(lè)性水體要求污水處理程度很高，水質(zhì)應(yīng)與飲用水相同，故處理費(fèi)用相應(yīng)很高；允許人體部分接觸的娛樂(lè)性景觀水體對(duì)感官和衛(wèi)生條件都有一定要求；不允許人體接觸的觀賞性景觀水體只滿足城市水景的需要，因此感官和衛(wèi)生條件比允許人體部分接觸的娛樂(lè)性景觀水體要低，處理費(fèi)用相應(yīng)也低；儲(chǔ)水式池塘即城市補(bǔ)充水源，這類回用方式完全為了滿足缺水城市綠化、灌溉等需要，因此要著重考慮的是灌溉的對(duì)象及灌區(qū)周圍的環(huán)境。根據(jù)我國(guó)目前的狀況，將污水回用于人工水體不僅要考慮缺水城市對(duì)實(shí)際供水和對(duì)娛樂(lè)性水環(huán)境的需要，還要考慮我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力及公眾對(duì)再生水的接受程度，因此將污水回用于人工湖泊、景觀池塘、景觀河道補(bǔ)充水及儲(chǔ)水式池塘，既不像回用于允許人體全部接觸的娛樂(lè)性水體那樣要求污水處理程度極高，也不像回用于全部由再生水組成的景觀河道那樣要求水量極大，可以認(rèn)為在我國(guó)目前的條件下，這幾種回用方式不僅實(shí)用，而且經(jīng)濟(jì)可行。
1.2 回用的主要問(wèn)題
　　再生水作為人工水體的主要問(wèn)題是與美學(xué)及健康相關(guān)的有機(jī)污染、富營(yíng)養(yǎng)化和衛(wèi)生問(wèn)題。COD、BOD₅與有機(jī)污染有直接關(guān)系，其指標(biāo)過(guò)高會(huì)導(dǎo)致水體厭氧，造成回用水黑臭；氮、磷是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的原因，會(huì)導(dǎo)致藻類大量繁衍，水質(zhì)惡化，產(chǎn)生嗅味，大大影響了美學(xué)娛樂(lè)價(jià)值；回用水環(huán)境中病菌的滋生危及周圍居民及游人的健康，必須予以充分重視。?
　　污水處理的程度直接與這些問(wèn)題有關(guān)，處理工藝應(yīng)包括碳氧化、除磷、脫氮、消毒。一方面降低COD、BOD₅，減輕水體的有機(jī)污染；另一方面除磷脫氮控制富營(yíng)養(yǎng)化的程度，提高水體的感觀效果；此外還需消毒以滿足衛(wèi)生要求，保證人體健康。?

2 回用水富營(yíng)養(yǎng)化的研究

2.1 試驗(yàn)概述
　　富營(yíng)養(yǎng)化是再生水作為娛樂(lè)性、觀賞性人工水體的最大障礙，圍繞人工水體富營(yíng)養(yǎng)化的試驗(yàn)分為以下四個(gè)方面：?
　?、俑粻I(yíng)養(yǎng)化限制因素的確定；?
　?、诳刂聘粻I(yíng)養(yǎng)化限制因素的量化條件；?
　?、弁堵葘?duì)富營(yíng)養(yǎng)化的抑制作用；?
　?、苋斯にw流動(dòng)的水力條件。?
　　前三項(xiàng)試驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行，方法是將再生水置于有機(jī)玻璃柱內(nèi)，自然室溫25～30℃，自然光照(照射時(shí)間為9：00～19：00)下進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)。后一項(xiàng)試驗(yàn)在蓄水量為500m³的景觀池塘中模擬人工湖泊的流動(dòng)方式進(jìn)行，再生水為某城市污水處理廠出水。?
2.2 富營(yíng)養(yǎng)化限制因素的確定
　　富營(yíng)養(yǎng)化的限制因素究竟是磷還是氮一直是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，對(duì)此應(yīng)該具體問(wèn)題具體分析。?
　　確定限制因素的試驗(yàn)方法是在1^#、2^#有機(jī)玻璃柱內(nèi)注入再生水，通過(guò)測(cè)定葉綠素a(Chla)來(lái)跟蹤藻類生長(zhǎng)的過(guò)程：經(jīng)過(guò)生長(zhǎng)高峰后，藻類數(shù)量逐漸下降直至最低點(diǎn)，此時(shí)在兩柱內(nèi)分別投加磷和氮，觀測(cè)藻類的生長(zhǎng)，時(shí)間為8月11日—20日，見(jiàn)圖1。

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　　這一方法的原理是當(dāng)水中藻類含量極微(生長(zhǎng)幾乎停止)時(shí)，分別平行地投加磷和氮。如果加磷水樣出現(xiàn)藻類生長(zhǎng)高峰，說(shuō)明磷為藻類生長(zhǎng)的限制條件；如果加氮水樣出現(xiàn)藻類生長(zhǎng)高峰，說(shuō)明氮為藻類生長(zhǎng)的限制條件。?
　　試驗(yàn)表明，1^#柱投磷后藻類再一次出現(xiàn)生長(zhǎng)高峰；2^#柱投氮后藻類并沒(méi)有恢復(fù)生長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。這說(shuō)明一般條件下，再生水富營(yíng)養(yǎng)化的必要條件是水中磷的含量，這與藻類生長(zhǎng)的最小量控制原理一致。?
2.3 磷的量化控制
　　既然磷是限制因素，下一個(gè)需要解決的問(wèn)題就是如何對(duì)其進(jìn)行量化控制。利用再生水的人工水體大部分或全部由再生水組成，不同于江河湖海這樣的天然水體，因此主要考慮其實(shí)用美學(xué)價(jià)值，并以人的感官接受能力為主，而不去考慮富營(yíng)養(yǎng)化的分級(jí)問(wèn)題。?　試驗(yàn)的方法是通過(guò)絮凝沉淀將再生水除磷，使總磷由1.69 mg/L降為0.48 mg/L，再置于有機(jī)玻璃柱內(nèi)，觀測(cè)藻類生長(zhǎng)的過(guò)程。時(shí)間為7月23日—8月30日，見(jiàn)圖2。

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　　一個(gè)多月的試驗(yàn)表明，藻類在第7天出現(xiàn)一個(gè)小的生長(zhǎng)峰值后迅速下降，而后在一個(gè)較低的數(shù)值上緩慢波動(dòng)。由于這一峰值很小(<12mg/m³，而在影響感官效果的高峰期可高達(dá)50～100mg/m³)，對(duì)水質(zhì)及感官效果影響不大。?
　　由此不難看出，將總磷控制在0.5mg/L以下，可有效地控制富營(yíng)養(yǎng)化的程度，這也從另一個(gè)角度證明磷是富營(yíng)養(yǎng)化的一個(gè)重要限制條件。?
2.4 人工水體流動(dòng)的水力條件
　　對(duì)人工湖泊進(jìn)行“高進(jìn)高出”(即再生水由池塘一邊的上部進(jìn)入，由另一邊的上部流出)和“低進(jìn)高出”(即再生水由池塘一邊的底部進(jìn)入，由另一邊的上部流出)兩種流動(dòng)方式的對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明，“高進(jìn)高出”的流動(dòng)方式易造成懸浮性物質(zhì)的沉淀，形成水體底部的厭氧；結(jié)果還表明，流動(dòng)對(duì)于富營(yíng)養(yǎng)化的控制至關(guān)重要，它破壞了藻類生存所要求的相對(duì)穩(wěn)定的水環(huán)境，夏季氣溫較高，光照強(qiáng)烈，將水體的水力停留時(shí)間控制在1 天以內(nèi)是可行的，而在春秋兩季，則可適當(dāng)延長(zhǎng)水力停留時(shí)間。?
2.5 加氯的作用
　　試驗(yàn)是在裝有再生水的有機(jī)玻璃柱內(nèi)加入不同量的次氯酸鈉與不加氯的空白再生水柱對(duì)比，觀測(cè)藻類的生長(zhǎng)情況，見(jiàn)圖3。

　　試驗(yàn)表明，加氯可以推遲藻類生長(zhǎng)高峰的到來(lái)，加氯量越大，效果越明顯，這似乎是由于氯對(duì)藻類的細(xì)胞分子同樣具有破壞作用?？梢灶A(yù)計(jì)在滿足TP≤0.5 mg/L又充分消毒的基礎(chǔ)上，春秋兩季可考慮長(zhǎng)期蓄水，以備不時(shí)之需。

3 結(jié)論

　　①利用再生水做人工水體，是根據(jù)缺水城市對(duì)于水環(huán)境的需要而發(fā)展起來(lái)的一種水回用的方式，既可以利用再生水形成具有景觀娛樂(lè)作用的人工湖泊、景觀池塘，又可形成具有實(shí)用價(jià)值的儲(chǔ)水式人工池塘，亦可作為景觀河道的補(bǔ)充水。?
　　值得提出的一個(gè)特例是再生水作為觀賞性噴泉，由于噴泉產(chǎn)生的氣溶膠會(huì)對(duì)游人造成細(xì)菌、病毒感染的直接危害，因此不宜采用這種回用方式；出于同樣的考慮，當(dāng)再生水回用于城市綠化時(shí)，也不宜采用噴灌的方式。?
　?、诶迷偕娜斯にw不像江河湖海這些天然水體接受少量污水那樣具有較強(qiáng)的稀釋自凈作用，盡管污染物本底值很低。由于人工水體在多數(shù)條件下對(duì)毒物、污染物不存在稀釋問(wèn)題，因此這些毒物、污染物對(duì)其影響較對(duì)天然水體要嚴(yán)重得多。在考慮再生水作為人工水體的可能性時(shí)，不應(yīng)像地表水分類、天然水體富營(yíng)養(yǎng)化分級(jí)那樣去考慮，而要著重于所造成的感官影響、公眾的接受程度及衛(wèi)生要求。?
　?、鄢鞘形鬯赜糜谌斯にw，其處理工藝不僅要考慮有機(jī)物的去除，還要考慮除磷脫氮?？刂屏讓⒂行У匾种扑w富營(yíng)養(yǎng)化的程度，控制氮不僅在于它有可能是富營(yíng)養(yǎng)化的根源，更重要的是它將通過(guò)硝化導(dǎo)致水體的厭氧，最終破壞水體的美學(xué)價(jià)值。?
城市污水經(jīng)除磷脫氮后，回用于人工水體是可行的，其主要水質(zhì)指標(biāo)應(yīng)滿足：COD≤60mg/L，BOD≤20mg/L,TN≤10mg/L,TP≤0.5 mg/L。將總磷控制在0.5 mg/L以下可有效地控制富營(yíng)養(yǎng)化的進(jìn)程；加氯不僅具有重要的衛(wèi)生意義，而且對(duì)藻類生長(zhǎng)有明顯的抑制作用。?
　?、芩w的流動(dòng)方式以低進(jìn)高出為宜，高進(jìn)高出雖然也破壞了藻類的表層生存環(huán)境，但卻容易發(fā)生污染物的沉積，因此應(yīng)注意下層的季節(jié)性清淤。?
　　夏季氣溫高，光照強(qiáng)烈，將水體的水力停留時(shí)間控制在1天以內(nèi)是可行的；而在春秋兩季，可以預(yù)計(jì)，在滿足TP≤0.5 mg/L又充分消毒的基礎(chǔ)上，可考慮長(zhǎng)期蓄水，以備不時(shí)之需。?
　?、萦捎谠偕鳛槿斯にw要綜合考慮其景觀作用、娛樂(lè)作用及補(bǔ)充水源作用，因此有必要制定較為嚴(yán)格、完整的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范再生水的回用，以滿足水回用的需要。?
　　再生水作為人工水體還存在衛(wèi)生學(xué)上的問(wèn)題，目前我國(guó)的絕大部分消毒還局限于加氯，由于這種消毒方式對(duì)人體的危害，很多發(fā)達(dá)國(guó)家已杜絕使用。因此，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，有必要進(jìn)一步研究其他消毒方式對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化的抑制作用。?
　　另一個(gè)衛(wèi)生學(xué)上的問(wèn)題是病毒問(wèn)題。有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，雖然病毒導(dǎo)致臨床發(fā)病的危險(xiǎn)率在十萬(wàn)分之一是允許的，但由于檢測(cè)手段上的困難，這仍是一個(gè)衛(wèi)生學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)上有待解決的課題。

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　　作者通訊處：300074 天津市河西區(qū)氣象臺(tái)南路 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究院
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　　(收稿日期 1999-01-04)