回用水处理技术、水质标准和回用方式

1、回用水处理技术、水质标准和回用方式1. 简介目前存在许多水的再生和回用方法并在实践中正常运作（美国EPA, 1992），每一种使用方式都有不同的水质要求，因此也要求不同的处理水平。表1总结了常用的回用水使用方式和所要求的相应的处理水平， 从最高水平到最低水平处理都有所涉及。本文将论述不同的使用方式和相应的处理方法，还将讨论一些新 岀现的处理技术。2. 非食用型作物和深加工型食用作物的农业回用水回用水可以灌溉人类并不直接消费的各种作物，如灌溉那些动物食用的作物（苜蓿、青草、高粱、玉 米、大豆等各种饲料作物）和需要深加工才可食用的作物（如小麦、也许还有大米）。关系公共健康和环 境的首要问题是这种回

2、用方式是否会将有毒物质和致病菌带到我们的食物供应中来。主要有两种机制来控 制有毒物质，其中包括不允许工业废水（很大可能含有毒物质）排入要回用的污水收集系统和污水处理系 统中。为避免工业污水，我们可以从工厂稀少的服务区收集污水或要求工厂首先去除废水中有毒物质，然 后再排入市政排水管网。废水中有毒物质的去除方法有许多种。在一些实际应用中，基本的二级处理就可 予以足够的保护。事实上，初级处理可能已经足够了，而二级处理则对有毒物质又加了一道关卡。二级处 理中允许回用水贮存起来以满足不同季节变化的农灌需水量。致病菌的传播是通过防止一般公众与污水直 接接触以及适度的杀菌消毒来解决的。表1回用水一般使用方式

3、和相应处理方法回用方式举例处理工艺举例补充给水非直接饮用水作为给水源使用之前，要根据其是否经过土壤蓄水层 处理以及混合稀释程度来确定处理方法是二级处理还 是深度处理方法工业性回用包括冷却水的各种生产用水一般要求最少经过二级处理，用作冷却水时，还要去 除硬度、脱盐以及去除 NH3-N以减少生物污垢的产生非限制接触性回用非限制接触性城市灌溉，直接食用作物的灌溉，接触性景观水体二级（生物）处理，过滤（粒状介质或膜）和严格的 消毒（ 2.2个粪性大肠菌群/100mL）等，弓1自California 州“ 22条”或相关条款限制接触性回用限制接触性城市灌溉和农业灌溉二级（生物）处理和适度的消毒（100-

4、1000个粪性大肠菌群/100mL）环境修复维持环境所需的一定流量进行二级（生物）处理（至少），有时包括去除营养 物质，一般情况下进行适度消毒（100-1000个粪性大肠菌群/100mL）农业性回用于深加工粮小麦、玉米及其它食用前需要热加工的作物至少进行初级处理，但进行贮存时常需要经过二级处 理以尽量减少臭味，对工业废水要进行有毒物质的控食作物制，适度消毒农业性回用于非食用作物牧草、玉米、小麦、苜蓿及其他动物饲用作物至少进行初级处理，但进行贮存时常需要经过二级处 理以尽量减少臭味，对工业废水要进行有毒物质的控 制，适度消毒用于农业性回用的水可通过许多种处理方法，包括初级处理、二级（生物）处理和

5、传统的消毒工艺。 生物塘处理系统广泛用于可生物降解有机物的稳定化，因此当回用水季节性贮存时不产生过多令人厌恶的 问题（气味、病菌等），同时，生物塘还有自然的消毒作用。如图1所示的污水处理系统，包括一个厌氧或好氧塘，进行污水的基本处理，然后是兼性塘，对污水进行更深一步的处理和消毒，同时还可用作季节 性贮水。已经预处理和消毒的再生水则可根据作物的需水量进行农灌使用。这样的一个系统允许回用市政 污水中的水和其的营养物质，但要控制有毒物质的量，并进行消毒处理。从水管理的整体和长远角度来看, 水回用灌溉农作物时，土壤的进一步处理去除了污染物，减少了环境中污染物质的排放量，因此也减少了 污染物质向地表水和

6、地下水的排放量。而净用水量却下降了，因为先前用作农业的水现在可以转向城市供 水或以地表水或地下水的方式保留在环境中。 1生精堺二厲此却相戶枫累師土水用于Jtwt非型卅和區in工棗柞恳埠将生3. 环境修复环境修复指污水处理后以合格的水质向环境排放以保持水环境的流量，维持环境的功能。所要求的处 理则根据修复环境对污染物的同化容量而定。一般至少要求传统的二级（生物）处理和一定程度的消毒。 有些环境修复则要求更高级的处理方式，如去除营养物质等。一些传统的处理系统可用于这些情况。而目 前新兴的一种处理工艺是二级处理（传统二级处理或生物塘二级处理）后加湿地处理。湿地不仅提供处理（提高了水质），也改善了环境

7、。可以将湿地设计成野生生物栖息地或者设计成市区开放性的绿地。图2和图3分别列举了两个湿地处理系统，接收传统的二级出水。图2为位于迈阿密附近的佛罗里达州Wakodhatchee湿地处理系统，接收 Palm Beach县污水处理厂的二级出水。作为二级出水的三级处理， 它的水力负荷从0.5cm-5cm/d（水力停留时间为10-40d）。湿地处理系统包括多个种有水生植物的浅水区， 水生植物可以处理污水。在浅水区中穿插几个深水区，深水区中的重新布水的层流间断性地流过湿地，固 体可收集后定期排除（维护）。重要的是，在深水区设野生生物栖息岛，建造通道使公众能够无需接触湿 地便可观赏野生动物和植物。Palm

8、Beach县属于潮湿的亚热带气候。而恰恰相反， Tres Rios湿地位于阿利桑那州 Phoenix城附近, 属于沙漠地区。但 Tres Rios湿地处理系统和 Wakodhatchee湿地处理系统有许多相似之处，如图3所示,他们都有浅水水生植物生长区、深水区和栖息岛。绿色湿地对于Phoenix城的沙漠景观是一个很受欢迎的补充，同时也改善了水质，为野生生物提供了栖息地。4. 限制接触性回用限制接触性回用包括城市水回用，这种回用方式应控制公众接触回用水以保护公众健康。对于农业性 回用，主要风险的是这类回用可能将有毒物质引入环境中和传播疾病，有毒物质可以采用降低回用水中有 毒物浓度来控制，可采用多

9、种方法，如控制排放源和污水处理。而疾病传播的控制则可采用一定的消毒措 施，同时防止公众直接接触回用水。恰当的限制接触性回用还包括灌溉和景观水面。限制接触性回用一般至少采用二级处理，卫生指标为100-1000个粪性大肠菌群/100mL。二级处理可以控制原水（工业废水或生活污水）中有毒物质的量，也能减少水回用时配水系统中的麻烦问题。不完全消 毒的回用水仅能保证系统操作者偶尔接触回用水时的安全，因操作者能采取常规的、适当的防护措施。然 而不能保证普通公众广泛接触回用水时的安全。为保护公众的安全，不允许他们与回用水经常接触。例如,使用回用水浇灌时，将浇灌时间限制在公众不在现场的时候，或者采用公众与回用

10、水隔绝的灌溉方式（滴 灌）。又例如，当回用水用于限制公众与之接触的景观水面时，不允许在湖中钓鱼和（或）游泳。5. 非限制接触性回用非限制接触性回用水是经过更高级的处理工艺产生的，公众与之接触（并非消耗）是安全的。尽管一 个地区与另一个地区之间具体要求有变化，但加利福尼亚州在其“22条”中所确定的条款提供了一个一致的解决方案，已被广泛接受。这些要求进行高度的消毒，明显地减少再生水中致病菌的存在机会。其基本 的处理工艺为生物处理，用来减少可生物降解的有机物浓度和总悬浮固体（TSS，然后是过滤以减少颗粒物质的浓度，最后为消毒。颗粒物质的去除可以从几个方面帮助消毒的进行。首先，一些较大的致病菌， 如贾

11、第鞭毛虫（Giardia ）和隐性芽抱虫（cryptosporidia）等，可以通过过滤直接去除；其次，颗粒物质的去除使得下面的消毒处理更为有效，这是因为经过生物处理和过滤后，水中残留的致病菌是呈游离状态 的，当然更容易在消毒工序中被杀死。氯消毒和紫外线（UV消毒都是常用的方法。为了使回用水达到非限制接触性应用的标准，表 2总结了一些处理要求。如表 2所示，用颗粒介质过滤法和膜过滤法的要求不 同。表2非限制接触性回用水处理要求举例*项目粒状介质过滤膜过滤是否要求生物处理是是浊度，NTU2（ 95 %的保证率）2 （ 95 %的保证率），5（ 100%勺保证率）粪性大肠菌群，个2.2/100 m

12、L11的情况下石灰澄清处理起到消毒、去除高分子有机物、阻拦重金属的作用。粒状活性炭更 进一步地去除溶解性有机物，尤其是上道工艺的生物处理中无法去除的非生物降解性有机物。加氯消毒为 最后一个环节。UOSA设施从1978年便开始运行，已经显示了满足常规的具体排放标准和保护公众健康的能力。其目前的能力为130,000m3/d，正在扩建为 210,000m3/d。进入 Occoquan水库的水中回用水（UOSAT出水）占 的比例为雨季时不到 10%,旱季时超过90%目前新兴的一种处理流程为二级处理后接微滤（MF）、反渗透（RO和紫外线消毒（UV）（ AWWA,199）MF可很大范围地去除颗粒物质，放在

13、RO处理工艺的前面是十分必要的。RO广泛去除有机物和无机物，这两级顺序的膜处理工艺也起到了广泛的消毒作用。UV消毒则是公众免受致病菌侵袭的又一道保护屏障。如上所述，MF后接RO工艺也成为生产各种工业用水的新兴技术。另一新兴的处理技术为膜生物反应器，以置于反应器外部或浸没在反应器内部的生物膜取代传统的二沉池（Gunder, 2001; Stephenson, et al.,2000）。膜上留有必要的生物量，用于处理污水，也能去除颗粒物质，所以出水的颗粒物质含量很低。生 产的出水可用于许多回用目的，或经活性炭吸附、RO和 UV消毒可用于非直饮水的回用。8. 总结与结论总之，不同回用方式所要求的水质

14、同相应的处理技术之间的关系已经列出，如表1所示。大范围的水质及其相应的生产回用水所用的处理方法取决于不同的回用目标。基本的二级处理，或更低程度的处理对 农业性回用来说就足够了。这种农业性回用，一般不允许公众接触回用水，而且所浇灌的作物是人类不直 接食用的和（或）需要深加工的作物。由于生物塘处理工艺可以使进入的污水中可生物降解有机物稳定化， 具有消毒的作用，生物塘还可将季节性贮水与处理系统结合，使供水量和农灌需水量更为吻合，因而常被 采用。在所有情况下都应控制来自工业废水中的有毒物质量，不允许工业废水排入要进行回用的污水集水 系统中和（或）要求工厂去除废水中有毒物质后再排入集水系统。(UV)二级岀木出廉反冲樹冰至污水处理厂(MF) 二级出水经过适度消毒（100-1000个粪性大肠菌群/100mL）后适合于许多用途，包括限制接触性回用 （如某些方式的灌溉和非接触性景观