劉文亞¹，尚巍²，張曉峰¹，佟巍³，孫永利²，廖飛鳳²
（1. 天津中水有限責(zé)任公司，天津 300381；
2. 國家城市給水排水工程技術(shù)研究中心，天津 300074；3. 華東理工大學(xué)，上海 200237）

　　天津市有著豐富的污水資源。目前，天津市日排放污水120～150萬m³，據(jù)預(yù)測，2005年全市可提供再生水水源149萬m³/d，2010年為169萬m³/d，2015年將達(dá)到199萬m³/d。進(jìn)行污水資源化利用，將是我們緩解水緊缺的有效途徑。在這種情況下，國家計(jì)委、天津市政府確定在天津市紀(jì)莊子建設(shè)污水再生利用示范工程，生產(chǎn)的再生水部分用于附近小區(qū)的景觀環(huán)境、綠化、沖廁和清洗街道。
　　本文主要通過再生水在居民小區(qū)中的應(yīng)用，研究再生水使用過程中對室內(nèi)和室外環(huán)境的影響。

1 示范工程簡介

　　本工程采用紀(jì)莊子污水處理廠二級出水作為水源，處理規(guī)模為50000m³/d。其中膜法處理系統(tǒng)，工程規(guī)模為20000m³/d，生產(chǎn)高水質(zhì)再生水供居住區(qū)生活雜用水，景觀用水及綠化用水；另一系統(tǒng)為傳統(tǒng)工藝，工程規(guī)模為30000m³/d，其再生水質(zhì)低于膜法系統(tǒng)生產(chǎn)的再生水，但可以滿足工業(yè)用水水源標(biāo)準(zhǔn)的要求。
　　考慮到本工程生產(chǎn)的再生水在國內(nèi)首次大規(guī)模入戶，因此供應(yīng)居民小區(qū)的再生水的水質(zhì)要求十分嚴(yán)格，其水質(zhì)指標(biāo)見表1。為了達(dá)到水質(zhì)要求，保證供水的安全可靠，選用了先進(jìn)的連續(xù)微濾膜(CMF)過濾和臭氧氧化聯(lián)合處理工藝，圖1為整個(gè)膜工藝流程圖。二級出水首先經(jīng)過混凝沉淀，然后進(jìn)入CMF過濾裝置，CMF出水經(jīng)過臭氧氧化和加氯消毒后經(jīng)送水泵房輸送到居民區(qū)。整個(gè)工藝中最具特點(diǎn)的，也是最重要的兩個(gè)工序是CMF工序和臭氧氧化工序。CMF用來去除水中的懸浮物質(zhì)、COD和微生物，去除率可分別達(dá)到60%、20%和90%以上；臭氧工序是一道安全屏障，在消毒的同時(shí)去除色度、嗅味，降低水的渾濁度，去除水中的酚、鐵、錳等物質(zhì)，使水中溶解氧增加，改善出水水質(zhì)。

表1 供居住區(qū)再生水水質(zhì)指標(biāo)

項(xiàng)目

指標(biāo)

項(xiàng)目

指標(biāo)

濁度，NTU

≤5

Cl^-，mg/L

≤300

SS，mg/L

≤5

Fe，mg/L

≤0.2

色度，度

≤15

Mn，mg/L

≤0.1

pH

6.5～9.0

游離余氯

0.2

嗅味

無異味

陰離子合成洗滌劑

≤0.5

BOD₅，mg/L

≤10

TP，mg/L

≤1.0

COD_cr，mg/L

≤50

揮發(fā)酚，mg/L

≤0.1

NH₃-N，mg/L

≤10

石油類，mg/L

≤1.0

總硬度(CaCO₃計(jì))，mg/L

≤300

細(xì)菌總數(shù)，個(gè)/mL

≤100

TDS，mg/L

≤1000

總大腸菌群，個(gè)/L

≤3

污染指數(shù)SDI

<3

　 　

　　再生水來自于污水，盡管經(jīng)過了許多道處理工序，其中大部分的微生物、有機(jī)物和雜質(zhì)已經(jīng)被去除，但是在使用過程中它的氣味和微生物依然是人們所關(guān)心的兩大問題。因此，我們確定了四項(xiàng)監(jiān)測項(xiàng)目：氨、硫化氫、細(xì)菌總數(shù)和總大腸菌群，其中氨和硫化氫的嗅覺閾值較低，故選擇這兩項(xiàng)指標(biāo)作為指示；而大氣中微生物的種類較多，大多數(shù)研究者在評價(jià)空氣質(zhì)量時(shí)常選用細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌、肺炎桿菌、產(chǎn)堿桿菌和病毒作為指示，但是后三種微生物檢測起來較為繁瑣，無法快速得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此選擇細(xì)菌總數(shù)和總大腸桿菌作為指示菌，來考察再生水的應(yīng)用。
　　目前，人們進(jìn)行了大量有關(guān)再生水工藝和利用方式方面的研究，但是再生水用作沖廁、景觀水體時(shí)，應(yīng)用現(xiàn)場對周圍環(huán)境影響的研究較少，本研究通過對再生水在使用過程中可能產(chǎn)生的氣體和氣溶膠進(jìn)行了監(jiān)測，從使用安全性和衛(wèi)生性方面進(jìn)行了論證。

2 再生水的應(yīng)用研究

2.1再生水在人工湖泊中的應(yīng)用研究
　　梅江小區(qū)內(nèi)人工湖泊的水面面積為28500m²，水深1.8～2.0m^[1]。自建成以來一直以再生水作為水源，初次注水量為48000m³，其后陸續(xù)換水和補(bǔ)充水體的蒸發(fā)，已經(jīng)使用了近20000m³的再生水。為了研究再生水對周圍環(huán)境造成的影響，考察再生水的使用安全性，采用固定監(jiān)測點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測和建立對照組的方式進(jìn)行。
　　由于大氣污染物的擴(kuò)散距離很遠(yuǎn)，應(yīng)按照監(jiān)測目標(biāo)和對象的不同，選擇不同尺度的空間范圍進(jìn)行監(jiān)測。本次研究只限定為再生水對小區(qū)內(nèi)空氣環(huán)境的影響，因此，監(jiān)測的空間范圍選擇為小區(qū)尺度，監(jiān)測邊緣為小區(qū)的圍墻。在小區(qū)范圍內(nèi)放射式布點(diǎn)和功能區(qū)劃分布點(diǎn)原則布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，在公眾經(jīng)常出入的陽光花房和小橋處設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，其余監(jiān)測點(diǎn)均勻分布在人工湖周圍。采樣時(shí)根據(jù)當(dāng)時(shí)的風(fēng)向，下風(fēng)向適當(dāng)增加監(jiān)測點(diǎn)。采集高度與人體的呼吸帶高度一致，為1.5m。監(jiān)測時(shí)間段選擇在氣象條件比較惡劣的夏季(8月份)，同時(shí)選擇相近氣象條件、功能相近的小區(qū)布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)作為環(huán)境本底值。監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。

表2 人工湖周圍環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)

監(jiān)測點(diǎn)

硫化氫（mg/m³）

氨（mg/m³）

細(xì)菌總數(shù)（cfu/m³）

總大腸菌群（cfu/m³）

1

0.0014

0.324

67

50

2

0.0040

0.256

500

444

3

未檢出

0.282

415

326

4

0.0046

0.278

347

245

5

0.0038

0.256

378

245

6

0.0034

0.338

333

166

臨近小區(qū)

未檢出

0.141

325

167

　　　　　　　　　　注：所列數(shù)據(jù)為時(shí)濃度平均值
　　參照表2中的數(shù)值，我們可以看出，在人工湖周圍監(jiān)測到的數(shù)據(jù)中，硫化氫濃度較低，基本在嗅覺閾值以下；而氨的濃度基本在0.20～0.35mg/m³之間，也低于0.5～0.55mg/m³的嗅覺閾值；采集到的氣溶膠中，細(xì)菌含量和總大腸含量數(shù)值均在500cfu/m³以下。同鄰近小區(qū)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)相比，除氨的濃度稍高以外，其余數(shù)值基本接近。這說明在人工湖周圍，空氣質(zhì)量并未受到再生水的影響，而且大面積的水域起到了凈化空氣的作用，在湖心休閑用的木橋處微生物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他監(jiān)測點(diǎn)的臨近小區(qū)的濃度。可以說，只要污水經(jīng)過適當(dāng)處理，可用作景觀水體的水源以改善我國缺水地區(qū)的住宅小區(qū)居住環(huán)境，緩解了當(dāng)?shù)氐乃Y源緊缺問題，而且是較為安全和可靠的，值得大力推廣。
2.2 再生水在水景中的應(yīng)用研究
　　小區(qū)內(nèi)除擁有人工湖外，還建有水景2處，1處為水簾式，采用再生水為水源；另外1處為常見的噴泉式，采用自來水為水源。2處水景每周末向小區(qū)居民開放。
　　眾所周知，水景內(nèi)水流擾動(dòng)較為劇烈，容易使得揮發(fā)性有機(jī)物揮發(fā)出來，產(chǎn)生氣味，也會(huì)產(chǎn)生細(xì)小的液體微粒，也就是氣溶膠，它的來源之一便是湍流和受到擾動(dòng)的水體。倫敦的公共衛(wèi)生中心實(shí)驗(yàn)室Noble于1963年測定帶菌氣溶膠的粒徑一般為4～20μm，極易隨風(fēng)傳播，空氣中的微生物附著在氣溶膠顆粒上，有時(shí)能夠存活很長時(shí)間^[2]。本次研究中將采集氣溶膠顆粒，監(jiān)測其細(xì)菌和大腸桿菌的含量。
　　我們將2處水景分別看作2個(gè)點(diǎn)源，布點(diǎn)時(shí)，以點(diǎn)源為頂點(diǎn)，以當(dāng)時(shí)的風(fēng)向?yàn)檩S線，在下風(fēng)向劃出扇形地區(qū)作為布點(diǎn)范圍，扇形的角度約為25º，同時(shí)在頂點(diǎn)的上風(fēng)向布設(shè)環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)^[3]。監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3。

表3 水景周圍環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)

監(jiān)測點(diǎn)

硫化氫（mg/m³）

氨（mg/m³）

細(xì)菌總數(shù)（cfu/m³）

總大腸菌群（cfu/m³）

1

0.0036

0.039

170

69

2

未檢出

0.0663

192

328

3

0.0028

0.0662

217

388

4

0.0004

0.046

206

796

自來水為水源

0.0022

0.0496

460

69

　　表3所列數(shù)據(jù)表明，對于再生水為水源的水景，在其下風(fēng)向硫化氫的濃度均低于上風(fēng)向的數(shù)值，氨的濃度在3^#監(jiān)測點(diǎn)為0.066mg/m³，比上風(fēng)向測得的濃度高0.027mg/m³，在4^#監(jiān)測點(diǎn)衰減為0.046mg/m³，比上風(fēng)向濃度僅高0.007mg/m³；氣溶膠中細(xì)菌數(shù)量在3^#監(jiān)測點(diǎn)處達(dá)到最高，為217cfu/m³，然后逐漸衰減；大腸桿菌數(shù)量在4^#監(jiān)測點(diǎn)達(dá)到最高，為796cfu/m³，然后衰減，在監(jiān)測邊緣衰減為299cfu/m³。同自來水為水源的水景進(jìn)行數(shù)值比較發(fā)現(xiàn)，除大腸桿菌數(shù)量較高外，其余指標(biāo)均低于自來水為水源的水景環(huán)境濃度。
2.3 再生水在室內(nèi)沖廁水中的應(yīng)用研究
　　室內(nèi)空氣污染物具有種類繁多、濃度低的特點(diǎn)。本研究是針對再生水在沖廁、雜用時(shí)可能產(chǎn)生的氣體污染物和微生物，監(jiān)測項(xiàng)目仍然為以上四項(xiàng)。監(jiān)測地點(diǎn)分別設(shè)在衛(wèi)生間、有墩布池的廚房，并在客廳設(shè)監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行對照采樣，同時(shí)測定室外空氣濃度。衛(wèi)生間監(jiān)測點(diǎn)的采樣高度為0.75m，其余為人體呼吸帶高度，即1.5m。監(jiān)測結(jié)果見表4。

表4 室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)

監(jiān)測點(diǎn)

硫化氫（mg/m³）

氨（mg/m³）

細(xì)菌總數(shù)（個(gè)/m³）

總大腸菌群（個(gè)/m³）

再生水為水源

衛(wèi)生間

未檢出

0.213

412

262

廚房

未檢出

0.432

455

286

客廳

未檢出

0.256

381

476

室外

未檢出

0.180

250

214

自來水為水源

衛(wèi)生間

未檢出

0.628

690

333

廚房

未檢出

0.322

357

95

客廳

未檢出

0.013

1833

452

室外

未檢出

0.062

476

71

　　整個(gè)監(jiān)測過程都是在門窗封閉的情況下進(jìn)行。監(jiān)測結(jié)果表明，無論使用再生水還是自來水，室內(nèi)環(huán)境中的硫化氫含量均非常低；使用再生水清洗墩布時(shí)氨的濃度要略高于使用自來水的情況；氣溶膠的采樣結(jié)果表明，室內(nèi)各房間的細(xì)菌和大腸桿菌數(shù)量都較為平均，使用再生水對衛(wèi)生間和廚房的空氣環(huán)境并沒有明顯的變化。
　　四項(xiàng)監(jiān)測結(jié)果表明，室內(nèi)空氣質(zhì)量要低于室外的空氣質(zhì)量，而且氨的濃度超過了室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中0.2mg/m³的規(guī)定^[4]。一些調(diào)查表明，室內(nèi)氨污染主要來自于結(jié)構(gòu)施工中用到含氨的防凍劑的建筑物中。因此，要獲得良好的室內(nèi)環(huán)境，不僅需要消除室內(nèi)污染源，還要保持適宜的通風(fēng)量，從而使人們的活動(dòng)和休息處于比較舒適的室內(nèi)環(huán)境中。

3 討論

　　1. 本次研究表明，污水經(jīng)過膜過濾和臭氧氧化后得到的再生水，可以用作景觀環(huán)境用水、沖廁等市政雜用，其他相當(dāng)?shù)奶幚砉に嚿a(chǎn)的再生水，也可以用作此用或要求較低的用途；
　　2. 由于氣溶膠與健康風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系的相關(guān)研究十分有限，所以很難評價(jià)它對健康的影響。在美國和以色列曾做過有關(guān)噴灌區(qū)域的氣溶膠調(diào)查，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)氣溶膠和該地區(qū)腸道患病率之間有什么特定關(guān)系，因此，水景下風(fēng)向大腸桿菌數(shù)量稍高，應(yīng)該不會(huì)對環(huán)境造成很大的影響；
　　3. 我國出臺的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，只有2003年3月頒布的《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了細(xì)菌數(shù)量不超過2500cfu/m³，對于其他惡臭化合物和指示性細(xì)菌和病毒未作明確規(guī)定，隨著人們生活水平的提高，對周圍環(huán)境質(zhì)量的要求也不斷提高，建議加強(qiáng)這方面的研究，便于以后的標(biāo)準(zhǔn)修訂中給予明確的規(guī)定；
　　4. 建議住宅的建筑設(shè)計(jì)、建材和施工應(yīng)以人為本，盡可能做到人們長期逗留的場所具有良好的朝向、采光和通風(fēng)，使室內(nèi)環(huán)境達(dá)到可能的最佳狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 張偉. “藍(lán)水假期”小區(qū)水環(huán)境規(guī)劃思路. 建設(shè)科技, 2002, 7: 21.
　　[2] 于璽華, 車鳳翔. 現(xiàn)代空氣微生物學(xué)及采檢鑒技術(shù). 北京: 軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社, 1998.
　　[3] 奚旦立. 環(huán)境工程手冊—環(huán)境監(jiān)測卷. 北京: 高等教育出版社, 1998.
　　[4] 《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 GB/T 18883-2002.