陳　立　(中國市政工程華北設計研究院)

　　目前，我國將再生后的污水回用于人工水體的實踐剛剛開始，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”)進行了探索性研究，分析了在我國目前的經濟條件下再生水回用于人工水體的主要方式及相關問題，并就需要采取的對策進行了探討，通過試驗提出了針對防止水體富營養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化控制的指標和量化措施。?

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，水質應與飲用水相同，故處理費用相應很高；允許人體部分接觸的娛樂性景觀水體對感官和衛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，處理費用相應也低；儲水式池塘即城市補充水源，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周圍的環境。根據我國目前的狀況，將污水回用于人工水體不僅要考慮缺水城市對實際供水和對娛樂性水環境的需要，還要考慮我國的經濟實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，可以認為在我國目前的條件下，這幾種回用方式不僅實用，而且經濟可行。
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及健康相關的有機污染、富營養化和衛生問題。COD、BOD₅與有機污染有直接關系，其指標過高會導致水體厭氧，造成回用水黑臭；氮、磷是造成水體富營養化的原因，會導致藻類大量繁衍，水質惡化，產生嗅味，大大影響了美學娛樂價值；回用水環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，處理工藝應包括碳氧化、除磷、脫氮、消毒。一方面降低COD、BOD₅，減輕水體的有機污染；另一方面除磷脫氮控制富營養化的程度，提高水體的感觀效果；此外還需消毒以滿足衛生要求，保證人體健康。?

2 回用水富營養化的研究

2.1 試驗概述
　　富營養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化的試驗分為以下四個方面：?
　　①富營養化限制因素的確定；?
　　②控制富營養化限制因素的量化條件；?
　　③投氯對富營養化的抑制作用；?
　　④人工水體流動的水力條件。?
　　前三項試驗在室內進行，方法是將再生水置于有機玻璃柱內，自然室溫25～30℃，自然光照(照射時間為9：00～19：00)下進行靜態試驗。后一項試驗在蓄水量為500m³的景觀池塘中模擬人工湖泊的流動方式進行，再生水為某城市污水處理廠出水。?
2.2 富營養化限制因素的確定
　　富營養化的限制因素究竟是磷還是氮一直是爭論的焦點，對此應該具體問題具體分析。?
　　確定限制因素的試驗方法是在1^#、2^#有機玻璃柱內注入再生水，通過測定葉綠素a(Chla)來跟蹤藻類生長的過程：經過生長高峰后，藻類數量逐漸下降直至最低點，此時在兩柱內分別投加磷和氮，觀測藻類的生長，時間為8月11日—20日，見圖1。

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　　這一方法的原理是當水中藻類含量極微(生長幾乎停止)時，分別平行地投加磷和氮。如果加磷水樣出現藻類生長高峰，說明磷為藻類生長的限制條件；如果加氮水樣出現藻類生長高峰，說明氮為藻類生長的限制條件。?
　　試驗表明，1^#柱投磷后藻類再一次出現生長高峰；2^#柱投氮后藻類并沒有恢復生長的態勢。這說明一般條件下，再生水富營養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，下一個需要解決的問題就是如何對其進行量化控制。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，因此主要考慮其實用美學價值，并以人的感官接受能力為主，而不去考慮富營養化的分級問題。?　試驗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，再置于有機玻璃柱內，觀測藻類生長的過程。時間為7月23日—8月30日，見圖2。

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　　一個多月的試驗表明，藻類在第7天出現一個小的生長峰值后迅速下降，而后在一個較低的數值上緩慢波動。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50～100mg/m³)，對水質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化的程度，這也從另一個角度證明磷是富營養化的一個重要限制條件。?
2.4 人工水體流動的水力條件
　　對人工湖泊進行“高進高出”(即再生水由池塘一邊的上部進入，由另一邊的上部流出)和“低進高出”(即再生水由池塘一邊的底部進入，由另一邊的上部流出)兩種流動方式的對比試驗。結果表明，“高進高出”的流動方式易造成懸浮性物質的沉淀，形成水體底部的厭氧；結果還表明，流動對于富營養化的控制至關重要，它破壞了藻類生存所要求的相對穩定的水環境，夏季氣溫較高，光照強烈，將水體的水力停留時間控制在1 天以內是可行的，而在春秋兩季，則可適當延長水力停留時間。?
2.5 加氯的作用
　　試驗是在裝有再生水的有機玻璃柱內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胞分子同樣具有破壞作用。可以預計在滿足TP≤0.5 mg/L又充分消毒的基礎上，春秋兩季可考慮長期蓄水，以備不時之需。

3 結論

　　①利用再生水做人工水體，是根據缺水城市對于水環境的需要而發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，又可形成具有實用價值的儲水式人工池塘，亦可作為景觀河道的補充水。?
　　值得提出的一個特例是再生水作為觀賞性噴泉，由于噴泉產生的氣溶膠會對游人造成細菌、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，當再生水回用于城市綠化時，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重得多。在考慮再生水作為人工水體的可能性時，不應像地表水分類、天然水體富營養化分級那樣去考慮，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化的程度，控制氮不僅在于它有可能是富營養化的根源，更重要的是它將通過硝化導致水體的厭氧，最終破壞水體的美學價值。?
城市污水經除磷脫氮后，回用于人工水體是可行的，其主要水質指標應滿足：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化的進程；加氯不僅具有重要的衛生意義，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高出為宜，高進高出雖然也破壞了藻類的表層生存環境，但卻容易發生污染物的沉積，因此應注意下層的季節性清淤。?
　　夏季氣溫高，光照強烈，將水體的水力停留時間控制在1天以內是可行的；而在春秋兩季，可以預計，在滿足TP≤0.5 mg/L又充分消毒的基礎上，可考慮長期蓄水，以備不時之需。?
　　⑤由于再生水作為人工水體要綜合考慮其景觀作用、娛樂作用及補充水源作用，因此有必要制定較為嚴格、完整的水質標準，規范再生水的回用，以滿足水回用的需要。?
　　再生水作為人工水體還存在衛生學上的問題，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，很多發達國家已杜絕使用。因此，隨著我國經濟實力的增強，有必要進一步研究其他消毒方式對富營養化的抑制作用。?
　　另一個衛生學上的問題是病毒問題。有關資料報導，雖然病毒導致臨床發病的危險率在十萬分之一是允許的，但由于檢測手段上的困難，這仍是一個衛生學、臨床醫學上有待解決的課題。

參考文獻

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　　(收稿日期 1999-01-04)