陳　立　(中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究院)

　　目前，我國將再生后的污水回用于人工水體的實(shí)踐剛剛開始，本文針對再生后的城市污水(簡稱為“再生”)如何有效地回用于人工水體(簡稱為“回用水”)進(jìn)行了探索性研究，分析了在我國目前的經(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)問題，并就需要采取的對策進(jìn)行了探討，通過試驗(yàn)提出了針對防止水體富營養(yǎng)化所需的污水處理工藝及處理程度，回用水的流動方式、水力條件及其富營養(yǎng)化控制的指標(biāo)和量化措施。?

1 回用方式及主要問題

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：
　　①允許人體全部接觸的娛樂性景觀水體；
　　②允許人體部分接觸的娛樂性景觀水體；
　　③不允許人體接觸的單純觀賞性景觀水體；
　　④儲水式池塘。?
　　允許人體全部接觸的娛樂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性景觀水體對感官和衛(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性景觀水體要低，處理費(fèi)用相應(yīng)也低；儲水式池塘即城市補(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象及灌區(qū)周圍的環(huán)境。根據(jù)我國目前的狀況，將污水回用于人工水體不僅要考慮缺水城市對實(shí)際供水和對娛樂性水環(huán)境的需要，還要考慮我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力及公眾對再生水的接受程度，因此將污水回用于人工湖泊、景觀池塘、景觀河道補(bǔ)充水及儲水式池塘，既不像回用于允許人體全部接觸的娛樂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 回用的主要問題
　　再生水作為人工水體的主要問題是與美學(xué)及健康相關(guān)的有機(jī)污染、富營養(yǎng)化和衛(wèi)生問題。COD、BOD₅與有機(jī)污染有直接關(guān)系，其指標(biāo)過高會導(dǎo)致水體厭氧，造成回用水黑臭；氮、磷是造成水體富營養(yǎng)化的原因，會導(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 回用水富營養(yǎng)化的研究

2.1 試驗(yàn)概述
　　富營養(yǎng)化是再生水作為娛樂性、觀賞性人工水體的最大障礙，圍繞人工水體富營養(yǎng)化的試驗(yàn)分為以下四個(gè)方面：?
　　①富營養(yǎng)化限制因素的確定；?
　　②控制富營養(yǎng)化限制因素的量化條件；?
　　③投氯對富營養(yǎng)化的抑制作用；?
　　④人工水體流動的水力條件。?
　　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方式進(jìn)行，再生水為某城市污水處理廠出水。?
2.2 富營養(yǎng)化限制因素的確定
　　富營養(yǎng)化的限制因素究竟是磷還是氮一直是爭論的焦點(diǎn)，對此應(yīng)該具體問題具體分析。?
　　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，通過測定葉綠素a(Chla)來跟蹤藻類生長的過程：經(jīng)過生長高峰后，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，觀測藻類的生長，時(shí)間為8月11日—20日，見圖1。

?

　　這一方法的原理是當(dāng)水中藻類含量極微(生長幾乎停止)時(shí)，分別平行地投加磷和氮。如果加磷水樣出現(xiàn)藻類生長高峰，說明磷為藻類生長的限制條件；如果加氮水樣出現(xiàn)藻類生長高峰，說明氮為藻類生長的限制條件。?
　　試驗(yàn)表明，1^#柱投磷后藻類再一次出現(xiàn)生長高峰；2^#柱投氮后藻類并沒有恢復(fù)生長的態(tài)勢。這說明一般條件下，再生水富營養(yǎng)化的必要條件是水中磷的含量，這與藻類生長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)需要解決的問題就是如何對其進(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，而不去考慮富營養(yǎng)化的分級問題。?　試驗(yàn)的方法是通過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)，觀測藻類生長的過程。時(shí)間為7月23日—8月30日，見圖2。

?

　　一個(gè)多月的試驗(yàn)表明，藻類在第7天出現(xiàn)一個(gè)小的生長峰值后迅速下降，而后在一個(gè)較低的數(shù)值上緩慢波動。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，可有效地控制富營養(yǎng)化的程度，這也從另一個(gè)角度證明磷是富營養(yǎng)化的一個(gè)重要限制條件。?
2.4 人工水體流動的水力條件
　　對人工湖泊進(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)兩種流動方式的對比試驗(yàn)。結(jié)果表明，“高進(jìn)高出”的流動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，流動對于富營養(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比，觀測藻類的生長情況，見圖3。

　　試驗(yàn)表明，加氯可以推遲藻類生長高峰的到來，加氯量越大，效果越明顯，這似乎是由于氯對藻類的細(xì)胞分子同樣具有破壞作用。可以預(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)缺水城市對于水環(huán)境的需要而發(fā)展起來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)生的氣溶膠會對游人造成細(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。?
　　②利用再生水的人工水體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)條件下對毒物、污染物不存在稀釋問題，因此這些毒物、污染物對其影響較對天然水體要嚴(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、天然水體富營養(yǎng)化分級那樣去考慮，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。?
　　③城市污水回用于人工水體，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。控制磷將有效地抑制水體富營養(yǎng)化的程度，控制氮不僅在于它有可能是富營養(yǎng)化的根源，更重要的是它將通過硝化導(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養(yǎng)化的進(jìn)程；加氯不僅具有重要的衛(wèi)生意義，而且對藻類生長有明顯的抑制作用。?
　　④水體的流動方式以低進(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，可考慮長期蓄水，以備不時(shí)之需。?
　　⑤由于再生水作為人工水體要綜合考慮其景觀作用、娛樂作用及補(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)上的問題，目前我國的絕大部分消毒還局限于加氯，由于這種消毒方式對人體的危害，很多發(fā)達(dá)國家已杜絕使用。因此，隨著我國經(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富營養(yǎng)化的抑制作用。?
　　另一個(gè)衛(wèi)生學(xué)上的問題是病毒問題。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)率在十萬分之一是允許的，但由于檢測手段上的困難，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。

參考文獻(xiàn)

　　1　陳立，劉秋群，楊坤?城市污水回用于景觀水體的研究.“八五”國家科技攻關(guān)計(jì)劃子專題研究報(bào)告，1995
　　2　Guidelines for water reuse.Camp Dresser & Mckee Inc,1992?
　　3　金相燦，劉鴻亮.中國湖泊富營養(yǎng)化，1990
　　4　金相燦，屠清瑛.湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范，1990
　　5　金傳良，鄭連生.水質(zhì)技術(shù)工作手冊，1989?
　　6　林宜獅.水的再生與回用.1989
　　7　彭近新，陳慧君.水質(zhì)富營養(yǎng)化與防治，1988

---

　　作者通訊處：300074 天津市河西區(qū)氣象臺南路 中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究院
　　電　話：(022)23342167×2028?
　　(收稿日期 1999-01-04)