回用水處理技術、水質標準和回用方式

回用水處理技術、水質標準和回用方式摘要：本文概述了不同回用方式所要求的回用水質和處理技術之間的關系。根據(jù)水回用的用途不同，可采取一系列的水質標準和相關的處理方法。一些農(nóng)業(yè)水回用中，公眾不應接觸回用水，或者所灌溉的作物不是被人類直接食用，或者經(jīng)過深加工處理后才被人食用。對于這一類回用水，基本的二級處理，甚至更低級的處理就足夠了。生物塘處理系統(tǒng)不僅可以將污水中可生物降解的有機物質穩(wěn)定化，并進行消毒，而且還使水處理系統(tǒng)中附帶具有季節(jié)性貯存水的作用，把供水與農(nóng)業(yè)需水配合得更緊密。任何情況下都應控制工業(yè)廢水中有毒物質，不準工業(yè)排放物進入準備再生的污水收集系統(tǒng)和（或）要求工廠在排入集水系統(tǒng)之前去除有毒物質。關鍵字：回用水處理技術水質標準回用方式經(jīng)適當程度消毒后的二級出水（100-1000個糞性大腸菌群/100mL）廣泛適用于各種用途，包括限制接觸性回用（如某些灌溉方式和非接觸性景觀用水）、環(huán)境修復和許多工業(yè)應用。有些形式的環(huán)境修復要求去除營養(yǎng)物質，提高消毒水平。回用水用作工業(yè)冷卻水時，需去除硬度、氨和溶解性固體。當用作給水補充之前要求有一系列的處理過程，要取決于原有供水對回用水的稀釋程度和是否形成處理而定，例如回用水流經(jīng)土壤后匯入原水源即可認為是行成處理工序。目前，許多回用水工程正在運用膜處理技術生產(chǎn)回用水。其中一種為采用二級出水作為原水，經(jīng)過微濾（予處理）、反滲透、有時加上紫外線消毒。微濾膜和超濾膜也可并入生物處理工藝，取代傳統(tǒng)的二沉池。1.簡介目前存在許許多水的再生生和回用方法法并在實踐中中正常運作（美美國EPA，1992）,每一種使用用方式都有不不同的水質要要求，因此也也要求不同的的處理水平。表1總結了常用的回用水使用方式和所要求的相應的處理水平，從最高水平到最低水平處理都有所涉及。本文將論述不同的使用方式和相應的處理方法，還將討論一些新出現(xiàn)的處理技術。2.非食用型作作物和深加工工型食用作物物的農(nóng)業(yè)回用用水回用水可以以灌溉人類并并不直接消費費的各種作物物，如灌溉那那些動物食用用的作物（苜苜蓿、青草、高高粱、玉米、大大豆等各種飼飼料作物）和和需要深加工工才可食用的的作物（如小小麥、也許還還有大米）。關關系公共健康康和環(huán)境的首首要問題是這這種回用方式式是否會將有有毒物質和致致病菌帶到我我們的食物供供應中來。主主要有兩種機機制來控制有有毒物質，其其中包括不允允許工業(yè)廢水水（很大可能能含有毒物質質）排入要回回用的污水收收集系統(tǒng)和污污水處理系統(tǒng)統(tǒng)中。為避免免工業(yè)污水，我我們可以從工工廠稀少的服服務區(qū)收集污污水或要求工工廠首先去除除廢水中有毒毒物質，然后后再排入市政政排水管網(wǎng)。廢廢水中有毒物物質的去除方方法有許多種種。在一些實實際應用中，基基本的二級處處理就可予以以足夠的保護護。事實上，初初級處理可能能已經(jīng)足夠了了，而二級處處理則對有毒毒物質又加了了一道關卡。二二級處理中允允許回用水貯貯存起來以滿滿足不同季節(jié)節(jié)變化的農(nóng)灌灌需水量。致致病菌的傳播播是通過防止止一般公眾與與污水直接接接觸以及適度度的殺菌消毒毒來解決的。表1回用水一一般使用方式式和相應處理理方法回用方式舉例處理工藝舉例補充給水非直接飲用水作為給水源使用用之前，要根根據(jù)其是否經(jīng)經(jīng)過土壤蓄水水層處理以及及混合稀釋程程度來確定處處理方法是二二級處理還是是深度處理方方法工業(yè)性回用包括冷卻水的各各種生產(chǎn)用水水一般要求最少經(jīng)經(jīng)過二級處理理，用作冷卻卻水時，還要要去除硬度、脫脫鹽以及去除除NH3-N以減少生物物污垢的產(chǎn)生生非限制接觸性回回用非限制接觸性城城市灌溉，直直接食用作物物的灌溉，接接觸性景觀水水體二級（生物）處處理，過濾（粒粒狀介質或膜膜）和嚴格的的消毒（﹤2.2個糞性大腸腸菌群/100mmL）等，引自Califforniaa州“22條”或相關條款款限制接觸性回用用限制接觸性城市市灌溉和農(nóng)業(yè)業(yè)灌溉二級（生物）處處理和適度的的消毒（100-11000個糞性大腸腸菌群/100mmL）環(huán)境修復維持環(huán)境所需的的一定流量進行二級（生物物）處理（至至少），有時時包括去除營營養(yǎng)物質，一一般情況下進進行適度消毒毒（100-11000個糞性大腸腸菌群/100mmL）農(nóng)業(yè)性回用于深深加工糧食作作物小麥、玉米及其其它食用前需需要熱加工的的作物至少進行初級處處理，但進行行貯存時常需需要經(jīng)過二級級處理以盡量量減少臭味，對對工業(yè)廢水要要進行有毒物物質的控制，適適度消毒農(nóng)業(yè)性回用于非非食用作物牧草、玉米、小小麥、苜蓿及及其他動物飼飼用作物至少進行初級處處理，但進行行貯存時常需需要經(jīng)過二級級處理以盡量量減少臭味，對對工業(yè)廢水要要進行有毒物物質的控制，適適度消毒用于農(nóng)業(yè)性性回用的水可可通過許多種種處理方法，包包括初級處理理、二級（生生物）處理和和傳統(tǒng)的消毒毒工藝。生物物塘處理系統(tǒng)統(tǒng)廣泛用于可可生物降解有有機物的穩(wěn)定定化，因此當當回用水季節(jié)節(jié)性貯存時不不產(chǎn)生過多令令人厭惡的問問題（氣味、病病菌等），同同時，生物塘塘還有自然的的消毒作用。如如圖1所示的污水水處理系統(tǒng)，包包括一個厭氧氧或好氧塘，進進行污水的基基本處理，然然后是兼性塘塘，對污水進進行更深一步步的處理和消消毒，同時還還可用作季節(jié)節(jié)性貯水。已已經(jīng)預處理和和消毒的再生生水則可根據(jù)據(jù)作物的需水水量進行農(nóng)灌灌使用。這樣樣的一個系統(tǒng)統(tǒng)允許回用市市政污水中的的水和其的營營養(yǎng)物質，但但要控制有毒毒物質的量，并并進行消毒處處理。從水管管理的整體和和長遠角度來來看，水回用用灌溉農(nóng)作物物時，土壤的的進一步處理理去除了污染染物，減少了了環(huán)境中污染染物質的排放放量，因此也也減少了污染染物質向地表表水和地下水水的排放量。而而凈用水量卻卻下降了，因因為先前用作作農(nóng)業(yè)的水現(xiàn)現(xiàn)在可以轉向向城市供水或或以地表水或或地下水的方方式保留在環(huán)環(huán)境中。3.環(huán)境修復環(huán)境修復指指污水處理后后以合格的水水質向環(huán)境排排放以保持水水環(huán)境的流量量，維持環(huán)境境的功能。所所要求的處理理則根據(jù)修復復環(huán)境對污染染物的同化容容量而定。一一般至少要求求傳統(tǒng)的二級級（生物）處處理和一定程程度的消毒。有有些環(huán)境修復復則要求更高高級的處理方方式，如去除除營養(yǎng)物質等等。一些傳統(tǒng)統(tǒng)的處理系統(tǒng)統(tǒng)可用于這些些情況。而目目前新興的一一種處理工藝藝是二級處理理（傳統(tǒng)二級級處理或生物物塘二級處理理）后加濕地地處理。濕地地不僅提供處處理（提高了了水質），也也改善了環(huán)境境?？梢詫駶竦卦O計成野野生生物棲息息地或者設計計成市區(qū)開放放性的綠地。圖2和圖3分別列舉了了兩個濕地處處理系統(tǒng)，接接收傳統(tǒng)的二二級出水。圖圖2為位于邁阿阿密附近的佛佛羅里達州Wakoddhatchhee濕地處理系系統(tǒng)，接收PalmBeachh縣污水處理理廠的二級出出水。作為二二級出水的三三級處理，它它的水力負荷荷從0.5cmm-5cm//d(水力停留時時間為10-400d)。濕地處理理系統(tǒng)包括多多個種有水生生植物的淺水水區(qū)，水生植植物可以處理理污水。在淺淺水區(qū)中穿插插幾個深水區(qū)區(qū)，深水區(qū)中中的重新布水水的層流間斷斷性地流過濕濕地，固體可可收集后定期期排除（維護護）。重要的的是，在深水水區(qū)設野生生生物棲息島，建建造通道使公公眾能夠無需需接觸濕地便便可觀賞野生生動物和植物物。PalmBeachh縣屬于潮濕濕的亞熱帶氣氣候。而恰恰恰相反，TresRios濕地位于阿阿利桑那州Phoennix城附近，屬屬于沙漠地區(qū)區(qū)。但TresRios濕地處理系系統(tǒng)和Wakoddhatchhee濕地處理系系統(tǒng)有許多相相似之處，如如圖3所示，他們們都有淺水水水生植物生長長區(qū)、深水區(qū)區(qū)和棲息島。綠綠色濕地對于于Phoennix城的沙漠景景觀是一個很很受歡迎的補補充，同時也也改善了水質質，為野生生生物提供了棲棲息地。4.限制接觸性性回用限制接觸性性回用包括城城市水回用，這這種回用方式式應控制公眾眾接觸回用水水以保護公眾眾健康。對于于農(nóng)業(yè)性回用用，主要風險險的是這類回回用可能將有有毒物質引入入環(huán)境中和傳傳播疾病，有有毒物質可以以采用降低回回用水中有毒毒物濃度來控控制，可采用用多種方法，如如控制排放源源和污水處理理。而疾病傳傳播的控制則則可采用一定定的消毒措施施，同時防止止公眾直接接接觸回用水。恰恰當?shù)南拗平咏佑|性回用還還包括灌溉和和景觀水面。限制接觸觸性回用一般般至少采用二二級處理，衛(wèi)衛(wèi)生指標為100-11000個糞性大腸腸菌群/100mmL。二級處理理可以控制原原水（工業(yè)廢廢水或生活污污水）中有毒毒物質的量，也也能減少水回回用時配水系系統(tǒng)中的麻煩煩問題。不完完全消毒的回回用水僅能保保證系統(tǒng)操作作者偶爾接觸觸回用水時的的安全，因操操作者能采取取常規(guī)的、適適當?shù)姆雷o措措施。然而不不能保證普通通公眾廣泛接接觸回用水時時的安全。為為保護公眾的的安全，不允允許他們與回回用水經(jīng)常接接觸。例如，使使用回用水澆澆灌時，將澆澆灌時間限制制在公眾不在在現(xiàn)場的時候候，或者采用用公眾與回用用水隔絕的灌灌溉方式（滴滴灌）。又例例如，當回用用水用于限制制公眾與之接接觸的景觀水水面時，不允允許在湖中釣釣魚和（或）游游泳。5.非限制接觸觸性回用非限制接觸觸性回用水是是經(jīng)過更高級級的處理工藝藝產(chǎn)生的，公公眾與之接觸觸（并非消耗耗）是安全的的。盡管一個個地區(qū)與另一一個地區(qū)之間間具體要求有有變化，但加加利福尼亞州州在其“22條”中所確定的的條款提供了了一個一致的的解決方案，已已被廣泛接受受。這些要求求進行高度的的消毒，明顯顯地減少再生生水中致病菌菌的存在機會會。其基本的的處理工藝為為生物處理，用用來減少可生生物降解的有有機物濃度和和總懸浮固體體（TSS），然后是是過濾以減少少顆粒物質的的濃度，最后后為消毒。顆顆粒物質的去去除可以從幾幾個方面幫助助消毒的進行行。首先，一一些較大的致致病菌，如賈賈第鞭毛蟲（Giarddia）和隱性芽芽孢蟲（crypttosporridia）等，可以以通過過濾直直接去除；其其次，顆粒物物質的去除使使得下面的消消毒處理更為為有效，這是是因為經(jīng)過生生物處理和過過濾后，水中中殘留的致病病菌是呈游離離狀態(tài)的，當當然更容易在在消毒工序中中被殺死。氯氯消毒和紫外外線（UV）消毒都是是常用的方法法。為了使回回用水達到非非限制接觸性性應用的標準準，表2總結了一些些處理要求。如如表2所示，用顆顆粒介質過濾濾法和膜過濾濾法的要求不不同。表2非限制接接觸性回用水水處理要求舉舉例*項目粒狀介質過濾膜過濾是否要求生物處處理是是濁度，NTU<2（95%的保證率）<2（95%的保證率），<5（100%的保證率）糞性大腸菌群，個個<2.2/1000mL<2.2/1000mL通常采用的消毒毒方法-10-200mg/L的加氯量，接接觸時間2h待確定-紫外消毒強強度100mWW-s/cmm2

*根據(jù)加利利福尼亞州“22條”的規(guī)定按照表2所所列的處理要要求生產(chǎn)的回回用水，公眾眾可以直接接接觸，可用作作公眾可以接接觸到的噴灑灑澆灌，可用用于釣魚、劃劃船和游泳的的娛樂性水體體以及灌溉一一些生食的食食用作物。6.工業(yè)性回用用不同的工業(yè)業(yè)性回用方式式要求不同的的回用水質。一一般需要二級級處理和適度度消毒以盡量量減少回用水水中的污染物物質，保護工工廠工人的健健康?；赜盟鳛楣S冷冷卻水應用較較為廣泛。它它要求去除水水中的會引起起冷卻裝置結結垢的硬度，還還要求去除會會引起裝置腐腐蝕和生物污污垢的氨。圖圖4列出了這類類回用水的處處理工藝流程程。二級出水水（一般來自自現(xiàn)有的污水水處理廠）需需經(jīng)過石灰軟軟水裝置和粒粒狀介質過濾濾。如果作為為回用水原水水的二級出水水未進行硝化化處理，硝化化需合并入過過濾工序中進進行。目前新新興的一種應應用于工業(yè)性性回用的處理理方法是使用用膜裝置進行行脫鹽處理。特別是采采用微濾或超超濾預處理的的二級出水再再接反滲透的的工藝流程在在這一領域的的應用日益增增多，這種工工藝流程的進進一步的討論論將和補充給給水的工藝流流程結合在一一起進行。7.補充給水和和新興技術補充給水就就是故意將回回用水加入飲飲用水供應的的回用方式?；鼗赜盟梢砸牍┙o飲用用水的地表水水（如水庫）或或地下水源。和和工業(yè)性回用用的處理方法法一樣，這種種回用方式也也可采用許多多種處理方法法。其所需要要的處理程度度則根據(jù)回用用水和天然水水體的混合程程度以及在被被提取用作公公共給水供應應之前的處理理能力而定。如果通過地地表漫流方式式注入地下水水的回用水所所占比例相當當小，則僅需需要經(jīng)過二級級處理和適度度消毒。土壤壤的滲濾作用用可將回用水水中大量的有有機物和致病病菌去除，然然后再與地下下水混合。這這種情況下要要考慮的主要要的問題是可可能引入氮，而而氮可以在土土壤中轉化為為硝酸鹽。天天然地下水和和回用水混合合后在取水井井抽取之前流流經(jīng)地下蓄水水層時也會進進行一些處理理。自然環(huán)境所所提供的處理理程度越低，和和回用水混合合的天然水比比例越小，回回用水所需要要的處理程度度就越高，就就需要更高級級別的處理方方法去除有機機物和致病菌菌。圖5列出UppeerOcccoquann污水管理部部門（UOSA）使用的傳傳統(tǒng)處理工藝藝。UOSA廠從服務區(qū)區(qū)域收集包括括生活污水、商商業(yè)污水和達達標排放的工工業(yè)廢水在內內的原污水，處處理后出水接接近飲用水質質標準，排放放至Occoqquan水庫，這是是美國弗吉尼尼亞州東北部部的主要飲用用水源。處理理工藝為傳統(tǒng)統(tǒng)的初級處理理和帶硝化的的二級處理、石石灰再碳酸化化處理、過濾濾、粒狀活性性炭吸附，最最后進行消毒毒處理。在pH﹥11的情況下石石灰澄清處理理起到消毒、去去除高分子有有機物、阻攔攔重金屬的作作用。粒狀活活性炭更進一一步地去除溶溶解性有機物物，尤其是上上道工藝的生生物處理中無無法去除的非非生物降解性性有機物。加加氯消毒為最最后一個環(huán)節(jié)節(jié)。UOSA設設施從1978年便開始運運行，已經(jīng)顯顯示了滿足常常規(guī)的具體排排放標準和保保護公眾健康康的能力。其其目前的能力力為130,0000m3//d，正在擴建建為210,0000m3//d。進入Occoqquan水庫的水中中回用水（UOSA廠出水）占占的比例為雨雨季時不到10%，旱季時超超過90%。目前前新興的一種種處理流程為為二級處理后后接微濾(MF)、反滲透（RO）和紫外線線消毒（UV）（AWWA,,1996）。MF可很大范圍圍地去除顆粒粒物質，放在在RO處理工藝的的前面是十分分必要的。RO廣泛去除有有機物和無機機物，這兩級級順序的膜處處理工藝也起起到了廣泛的的消毒作用。UV消毒則是公公眾免受致病病菌侵襲的又又一道保護屏屏障。如上所所述，MF后接RO工藝也成為為生產(chǎn)各種工工業(yè)用水的新新興技術。另一新興的的處理技術為為膜生物反應應器，以置于于反應器外部部或浸沒在反反應器內部的的生物膜取代傳統(tǒng)的的二沉池(Gundder,22001;Stephhensonn,etal.,2000))。膜上留有有必要的生物物量，用于處處理污水，也也能去除顆粒粒物質，所以以出水的顆粒粒物質含量很很低。生產(chǎn)的的出水可用于于許多回用目目的，或經(jīng)活活性炭吸附、RO和UV消毒可用于于非直飲水的的回用。8.總結與結論論總之，不同同回用方式所所要求的水質質同相應的處處理技術之間間的關系已經(jīng)經(jīng)列出，如表表1所示。大范范圍的水質及及其相應的生生產(chǎn)回用水所所用的處理方方法取決于不不同的回用目目標?；镜牡亩壧幚恚蚧蚋统潭鹊牡奶幚韺r(nóng)業(yè)業(yè)性回用來說說就足夠了。這這種農(nóng)業(yè)性回回用，一般不不允許公眾接接觸回用水，而而且所澆灌的的作物是人類類不直接食用用的和（或）需需要深加工的的作物。由于于生物塘處理理工藝可以使使進入的污水水中可生物降降解有機物穩(wěn)穩(wěn)定化，具有有消毒的作用用，生物塘還還可將季節(jié)性性貯水與處理理系統(tǒng)結合，使使供水量和農(nóng)農(nóng)灌需水量更更為吻合，因因而常被采用用。在所有情情況下都應控控制來自工業(yè)業(yè)廢水中的有有毒物質量，不不允許工業(yè)廢廢水排入要進進行回用的污污水集水系統(tǒng)統(tǒng)中和（或）要要求工廠去除除廢水中有毒毒物質后再排排入集水系統(tǒng)統(tǒng)。二級出水經(jīng)經(jīng)過適度消毒毒（100-11000個糞性大腸腸菌群/100mmL）后適合于于許多用途，包包括限制接觸觸性回用（如如某些方式的的灌溉和非接接觸性景觀水水體）、某些些方式的環(huán)境境修復和許多多工業(yè)性回用用。一些環(huán)境境修復要求去去除營養(yǎng)物質質，加強消毒毒，當用作工工業(yè)冷卻水則則要求先去除除硬度、氨和和溶解性固