再生水回用于景觀水體的富營養化控制
來源： 閱讀：3708 更新時間：2011-05-25 15:50隨著人們生活水平和人居環境質量的提高，人們對整個居住小區的外部人文景觀、綠化和自然環境的要求也越來越高。在城市綠地、公園建設和大型標志性建筑區中，人工湖泊、人工河道及景觀水池不斷涌現。房地產開發中水景住宅也成為一大熱點：在目前遍布上海的千余個正在開發的住宅樓盤中，有水景設施的就占了四分之一；即使在水資源短缺的北京，現有的800多個住宅樓盤里，“水景住宅”仍占到了5%～6%，這足以說明水景對人們生活的重要性：水景設置可以提高環境的品質，豐富空間環境，增強居住的舒適感；增加居住環境的濕度，減少浮塵，改善區內小氣候；同時可以為人們營造回歸自然的氛圍，帶來精神上的享受。
從人居的角度看“水景”有許多的優點，但是隨著世界城市化水平和工業化程度的提高，水資源短缺和水污染加劇已日益嚴重，目前城市污水回用已經成為解決城市缺水、提高水資源有效利用率、有效控制水體污染的一條重要途徑。因此，利用再生水補給人工景觀水體也就應運而生。尤其在一些水資源嚴重短缺的地方，如我國的北方地區，常年氣候干燥，風沙肆虐，水景的設置很有必要，但是考慮到當地水資源的短缺，使用再生水補給景觀水體成為一種必然。例如我國北京、天津、石家莊、鄭州等地均已開始或計劃實施再生水作為城市內河景觀補給水的工程，而且已經取得了一定的效果。
1 國內外再生水回用于景觀水體的相關水質標準
由于再生水回用景觀水體的應用在我國還是剛剛起步，因此相關水質標準與技術措施尚處于經驗摸索階段而遇到很多問題。我國先后頒布了若干與景觀水體有關的水質標準，地表水環境質量標準GB3838-2002中的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類水體考慮了景觀娛樂水體水質的考核要求，從標準中可以看到，天然景觀水體的水質標準中對CODCr，BOD5，溶解氧以及氮、磷等指標控制極為嚴格。隨著我國再生水回用于景觀水體的不斷實踐，國家建設部頒布了再生水回用于景觀水體的水質標準。這些標準與GB3838-2002中的景觀娛樂用水的標準相比較，主要的水質指標要求都偏低，其中磷指標要求更低，這主要是考慮到現階段的可實現性。《城市污水再生利用景觀環境用水水質（GB/T18921—2002）》與《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918－2002）》的一級標準的A標準相近。GB/T18921—2002相對于舊標準《再生水回用于景觀水體的水質標準（CJ/T95-2000）》（2002年廢止）而言，對氮和磷的指標要求有 所提高，而且內容不斷完善。GB/T18921—2002分別從感觀性狀指標、水質常規指標、水中營養鹽含量、衛生學指標等方面對再生水回用于景觀水體水質指標加以規定，而且增加了與人群健康密切相關的毒理學指標。在水質指標的確定方面主要考慮水體的美學價值以及對人體健康的潛在危害，在控制措施上以強調水體的自凈能力為主導思想，著重強調水體的流動性，標準中還對景觀水體的流動換水方式和水力停留時間作了說明。
國外的再生水回用景觀水體起步較早，尤其在美國、日本以及比利時等國家。美國加利福尼亞州是世界上開展污水回用較早的地區，加利福尼亞州法律委員會在1967年推薦州公共衛生部制訂“全州性污染標準”，這一標準指出回用水在各種使用情況各種組份的最高允許濃度,標準中規定再生水回用的觀賞湖泊和限制性娛樂湖泊中每100毫升水中平均最多有2.2個大腸桿菌，對非限制性娛樂湖泊要求出水中濁度不得高于10度，對大腸桿菌數的限制要求和觀賞湖泊相同。加利福尼亞的蘭開斯特（Lancaster）市從1974年起，將洛杉磯縣衛生區第14號再凈水廠的再凈廢水用于3個人工湖的用水，這些人工湖是阿波羅縣公園（ApolloCountyPark）的焦點，人工湖中磷酸鹽要求控制在0.5mg/L以下；美國國家環保局（U.S.EPA）在總結國內外城市污水回用的技術經驗的基礎上，編制了“水回用指南”（1992年），該指南對污水回用類別、處理方法、回用水水質與監測、水回用注意事項作了介紹。
2 再生水處理工藝
再生水回用目的的不同，對污水的深度處理工藝也不同。目前對回用于景觀水體的再生水的處理工藝一般包括二級處理和深度處理，單獨的常規二級處理和包括脫氮除磷工藝的二級強化處理遠遠不能達到回用于景觀水體的水質標準。尤其氮、磷指標更是與再生水回用于景觀水體要求相差很遠。因此，需要在進行二級處理后增加深度處理。深度處理主要去除常規二級處理所不能完全去除的污水中雜質，如營養型無機鹽氮磷、膠體、細菌、病毒、微量有機物、重金屬以及影響回用的溶解性礦物質。常規的深度處理包括混凝、沉淀及過濾的工藝過程。有研究表明，二級出水經過傳統的混凝、沉淀處理后，可去除濁度73%～88%，SS60%～70%，色度40%～50%，BOD531%～77%，CODCr25%～40%，總磷29%～90%。
在最近的十年里，膜過濾工藝已經得到了發展，而且應用日益廣泛，膜技術在污水深度處理中的應用也越來越廣泛。在水回用方面，用微濾膜或超濾膜代替混凝、沉淀和過濾等傳統工藝流程的優點是不需要使用藥劑，一步處理即可獲得很好的濁度、色度和細菌的去除效果。微過濾可除去沉淀不能除去的包括細菌、病毒和寄生生物在內的懸浮物，還可降低水中的磷酸鹽含量。使用膜技術的再生水處理工藝一般是二級處理加微濾或超濾，之后進行消毒。如連續微濾（CMF）水處理技術已用于污水回用。
3 再生水回用于景觀水體存在的問題
對再生水處理的程度取決于再生水的回用方式。就再生水回用于景觀水體而言，要嚴格考慮再生水中存在污染物和病原體對水體美學價值和人體健康的危害。作為景觀水體，首先要求在感觀上給人舒適的感覺，要求水體清澈，透明度高，不出現渾濁，黑臭以及富營養化現象。景觀水體是人們休閑娛樂的理想處所。一旦景觀水體發生富營養化，使得水體透明度下降，水體渾濁，臭味彌漫，大煞風景，使水體的旅游觀光的價值大減，甚至喪失觀賞功能。
其次就是景觀水體對人體健康的影響。尤其是娛樂性景觀水體，因為水體要與人體有輕微接觸，因此水中不能含有對眼睛的隔膜、耳隔膜以及皮膚有害的化學物質；在城市污水中經常檢驗到腸道疾病的因素有桿狀細菌和阿米巴痢疾，霍亂，傷寒和副傷寒病菌等。研究指出，處理腸道病毒特別困難，這種病毒水體自然環境中與在大多數給水和廢水的處理過程中的抵抗滅活的能力比大腸桿菌大，經消毒處理的再生水中仍然存在著一些游離的傳染性腸道病毒，如艾柯病毒(Echovirus)、脊髓灰質炎病毒(Poliovirus)和柯薩奇（Coxsackie）病毒都是對人體有危害的腸道病毒。在再生水回用的所有方式中，腸道病原體對景觀水體的危害最大。雖然觀賞性景觀水體與人體非直接接觸，但是仍然不可避免地會與人體會有一些接觸，如果以再生水作觀賞性噴泉，噴泉產生的氣溶膠會對吸入者造成細菌、病毒感染的直接危害。所以，再生水作為景觀水體時不宜用作觀賞性噴泉。如果水體出現了富營養化現象，許多富營養化優勢藻屬如藍藻中的微囊藻屬（Microcystis）、魚腥藻屬(Anabaena)、束絲藻屬(Aphanizomenon)等都能產生藻毒素，它們都是由藍藻產生的二次代謝產物，藻毒素主要分為肝毒素、神經毒素、脂多糖毒素三大類,藻毒素一般都是細胞內毒素，在細胞內合成，細胞破裂后釋放出來并表現出毒性，不僅危害水生動物，而且對人體健康也有潛在的危害作用。
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之一。水體富營養化是指大量溶解性營養鹽類進入水體，引起藻類和其他浮游生物迅速繁殖，大量消耗水體中的溶解氧，水質變差，魚類及其他生物大量死亡的現象，嚴重時會發生水華。富營養化發生所需的必要條件有三個方面：充足的TN、TP等營養鹽；緩慢的水流流態；適宜的溫度條件。一般認為，水體形成富營養化的指標是：
（1）水體中含氮量大于0.2～0.3mg/L，含磷量大于0.01mg/L，
（2）生化需氧量大于10mg/L，
（3）在淡水中細菌總量達到104個/毫升，
（4）標志藻類生長的葉綠素a濃度大于10μg/L。
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之一。
由于城市污水處理廠再生水是來自經過一定處理的生活污水或不包含重污染工業廢水在內的城市污水，使得再生水的污染物本底值相對較高，這是發生富營養化的根本原因，而且水體的稀釋自凈能力較天然景觀水體差。
緩慢的水流是富營養化發生的必要條件，富營養化多發生在緩流水體中，景觀水體，如公園以及住宅區內的水景，屬于非連續流動水體，流速緩慢，有的甚至是靜止水體，為藻類的生長提供了穩定的水環境，因此，易發生富營養化。
人工景觀水體屬于淺水水體，水深一般在1～2米。就湖泊而言，有淺水和深水湖泊之分。所謂深水與淺水之分,并無明確的界限，長江中下游平原的淺水湖泊水深小于10米，平均水深僅2米左右。國際上對于淺水湖泊的研究經驗表明，淺水湖泊比深水湖泊更易發生富營養化問題。景觀水體與淺水湖泊類似，也具有水淺這一特點。因此，和淺水湖泊一樣易發生富營養化。
綜合以上幾點原因，再生水回用的景觀水體比天然河流、湖泊更易發生富營養化問題。《城市污水再生利用景觀環境用水水質（GB/T18921—2002）》中氮、磷指標要求高于天然水體富營養化水平的臨界指標，因此，富營養化問題是再生水回用于景觀水體首先要考慮的主要問題，必須采取措施預防和控制景觀水體富營養化的發生。
富營養化的防治過程，實際上就是通過調節誘發富營養化發生的主要控制性條件，抑止富營養化發生。治理再生水回用的景觀水體富營養化問題，應該從富營養化發生的機理并結合再生水自身污染物本底值高以及水體的稀釋自凈能力較天然水體差，以及景觀水體為緩流水體和淺水水域等特點出發進行考慮。當再生水回用到景觀水體后，可以采取一些方法來控制富營養化發生，如增加景觀水體流動的水力循環系統；循環過濾凈化系統；化學藥劑除藻；生物調控法和人工濕地生態系統等。
目前再生水回用于人工景觀水體在我國的應用剛剛起步，相關的一些水質標準還需進一步健全，只有制定更加嚴格的水質標準，才能保證再生水回用于景觀水體的娛樂價值和安全性。當再生水回用的景觀水體投入使用時，一定要注意對景觀水體的維護，以保證景觀水體的美學價值以及防治景觀水體中微生物對人體的危害。其中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。富營養化問題的治理要針對再生水的特點以及景觀水體的特點進行考慮，雖然目前對水體富營養化的治理已經取得了一些進展，這方面的相關報道也很多，但是仍然存在一些問題需要做進一步的研究工作。
