回用水处理技术、水质标准和回用方式

回用水处理技术、水质标准和回用方式摘要：本文概述了不同回用方式所要求的回用水质和处理技术之间的关系。根据水回用的用途不同，可采取一系列的水质标准和相关的处理方法。一些农业水回用中，公众不应接触回用水，或者所灌溉的作物不是被人类直接食用，或者经过深加工处理后才被人食用。对于这一类回用水，基本的二级处理，甚至更低级的处理就足够了。生物塘处理系统不仅可以将污水中可生物降解的有机物质稳定化，并进行消毒，而且还使水处理系统中附带具有季节性贮存水的作用，把供水与农业需水配合得更紧密。任何情况下都应控制工业废水中有毒物质，不准工业排放物进入准备再生的污水收集系统和（或）要求工厂在排入集水系统之前去除有毒物质。关键字：回用水处理技术水质标准回用方式经适当程度消毒后的二级出水（100-1000个粪性大肠菌群/100mL）广泛适用于各种用途，包括限制接触性回用（如某些灌溉方式和非接触性景观用水）、环境修复和许多工业应用。有些形式的环境修复要求去除营养物质，提高消毒水平。回用水用作工业冷却水时，需去除硬度、氨和溶解性固体。当用作给水补充之前要求有一系列的处理过程，要取决于原有供水对回用水的稀释程度和是否形成处理而定，例如回用水流经土壤后汇入原水源即可认为是行成处理工序。目前，许多回用水工程正在运用膜处理技术生产回用水。其中一种为采用二级出水作为原水，经过微滤（予处理）、反渗透、有时加上紫外线消毒。微滤膜和超滤膜也可并入生物处理工艺，取代传统的二沉池。1.简介目前存在许许多水的再生生和回用方法法并在实践中中正常运作（美美国EPA，1992）,每一种使用用方式都有不不同的水质要要求，因此也也要求不同的的处理水平。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，还将讨论一些新出现的处理技术。2.非食用型作作物和深加工工型食用作物物的农业回用用水回用水可以以灌溉人类并并不直接消费费的各种作物物，如灌溉那那些动物食用用的作物（苜苜蓿、青草、高高粱、玉米、大大豆等各种饲饲料作物）和和需要深加工工才可食用的的作物（如小小麦、也许还还有大米）。关关系公共健康康和环境的首首要问题是这这种回用方式式是否会将有有毒物质和致致病菌带到我我们的食物供供应中来。主主要有两种机机制来控制有有毒物质，其其中包括不允允许工业废水水（很大可能能含有毒物质质）排入要回回用的污水收收集系统和污污水处理系统统中。为避免免工业污水，我我们可以从工工厂稀少的服服务区收集污污水或要求工工厂首先去除除废水中有毒毒物质，然后后再排入市政政排水管网。废废水中有毒物物质的去除方方法有许多种种。在一些实实际应用中，基基本的二级处处理就可予以以足够的保护护。事实上，初初级处理可能能已经足够了了，而二级处处理则对有毒毒物质又加了了一道关卡。二二级处理中允允许回用水贮贮存起来以满满足不同季节节变化的农灌灌需水量。致致病菌的传播播是通过防止止一般公众与与污水直接接接触以及适度度的杀菌消毒毒来解决的。表1回用水一一般使用方式式和相应处理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用之前，要根根据其是否经经过土壤蓄水水层处理以及及混合稀释程程度来确定处处理方法是二二级处理还是是深度处理方方法工业性回用包括冷却水的各各种生产用水水一般要求最少经经过二级处理理，用作冷却却水时，还要要去除硬度、脱脱盐以及去除除NH3-N以减少生物物污垢的产生生非限制接触性回回用非限制接触性城城市灌溉，直直接食用作物物的灌溉，接接触性景观水水体二级（生物）处处理，过滤（粒粒状介质或膜膜）和严格的的消毒（﹤2.2个粪性大肠肠菌群/100mmL）等，引自Califforniaa州“22条”或相关条款款限制接触性回用用限制接触性城市市灌溉和农业业灌溉二级（生物）处处理和适度的的消毒（100-11000个粪性大肠肠菌群/100mmL）环境修复维持环境所需的的一定流量进行二级（生物物）处理（至至少），有时时包括去除营营养物质，一一般情况下进进行适度消毒毒（100-11000个粪性大肠肠菌群/100mmL）农业性回用于深深加工粮食作作物小麦、玉米及其其它食用前需需要热加工的的作物至少进行初级处处理，但进行行贮存时常需需要经过二级级处理以尽量量减少臭味，对对工业废水要要进行有毒物物质的控制，适适度消毒农业性回用于非非食用作物牧草、玉米、小小麦、苜蓿及及其他动物饲饲用作物至少进行初级处处理，但进行行贮存时常需需要经过二级级处理以尽量量减少臭味，对对工业废水要要进行有毒物物质的控制，适适度消毒用于农业性性回用的水可可通过许多种种处理方法，包包括初级处理理、二级（生生物）处理和和传统的消毒毒工艺。生物物塘处理系统统广泛用于可可生物降解有有机物的稳定定化，因此当当回用水季节节性贮存时不不产生过多令令人厌恶的问问题（气味、病病菌等），同同时，生物塘塘还有自然的的消毒作用。如如图1所示的污水水处理系统，包包括一个厌氧氧或好氧塘，进进行污水的基基本处理，然然后是兼性塘塘，对污水进进行更深一步步的处理和消消毒，同时还还可用作季节节性贮水。已已经预处理和和消毒的再生生水则可根据据作物的需水水量进行农灌灌使用。这样样的一个系统统允许回用市市政污水中的的水和其的营营养物质，但但要控制有毒毒物质的量，并并进行消毒处处理。从水管管理的整体和和长远角度来来看，水回用用灌溉农作物物时，土壤的的进一步处理理去除了污染染物，减少了了环境中污染染物质的排放放量，因此也也减少了污染染物质向地表表水和地下水水的排放量。而而净用水量却却下降了，因因为先前用作作农业的水现现在可以转向向城市供水或或以地表水或或地下水的方方式保留在环环境中。3.环境修复环境修复指指污水处理后后以合格的水水质向环境排排放以保持水水环境的流量量，维持环境境的功能。所所要求的处理理则根据修复复环境对污染染物的同化容容量而定。一一般至少要求求传统的二级级（生物）处处理和一定程程度的消毒。有有些环境修复复则要求更高高级的处理方方式，如去除除营养物质等等。一些传统统的处理系统统可用于这些些情况。而目目前新兴的一一种处理工艺艺是二级处理理（传统二级级处理或生物物塘二级处理理）后加湿地地处理。湿地地不仅提供处处理（提高了了水质），也也改善了环境境。可以将湿湿地设计成野野生生物栖息息地或者设计计成市区开放放性的绿地。图2和图3分别列举了了两个湿地处处理系统，接接收传统的二二级出水。图图2为位于迈阿阿密附近的佛佛罗里达州Wakoddhatchhee湿地处理系系统，接收PalmBeachh县污水处理理厂的二级出出水。作为二二级出水的三三级处理，它它的水力负荷荷从0.5cmm-5cm//d(水力停留时时间为10-400d)。湿地处理理系统包括多多个种有水生生植物的浅水水区，水生植植物可以处理理污水。在浅浅水区中穿插插几个深水区区，深水区中中的重新布水水的层流间断断性地流过湿湿地，固体可可收集后定期期排除（维护护）。重要的的是，在深水水区设野生生生物栖息岛，建建造通道使公公众能够无需需接触湿地便便可观赏野生生动物和植物物。PalmBeachh县属于潮湿湿的亚热带气气候。而恰恰恰相反，TresRios湿地位于阿阿利桑那州Phoennix城附近，属属于沙漠地区区。但TresRios湿地处理系系统和Wakoddhatchhee湿地处理系系统有许多相相似之处，如如图3所示，他们们都有浅水水水生植物生长长区、深水区区和栖息岛。绿绿色湿地对于于Phoennix城的沙漠景景观是一个很很受欢迎的补补充，同时也也改善了水质质，为野生生生物提供了栖栖息地。4.限制接触性性回用限制接触性性回用包括城城市水回用，这这种回用方式式应控制公众众接触回用水水以保护公众众健康。对于于农业性回用用，主要风险险的是这类回回用可能将有有毒物质引入入环境中和传传播疾病，有有毒物质可以以采用降低回回用水中有毒毒物浓度来控控制，可采用用多种方法，如如控制排放源源和污水处理理。而疾病传传播的控制则则可采用一定定的消毒措施施，同时防止止公众直接接接触回用水。恰恰当的限制接接触性回用还还包括灌溉和和景观水面。限制接触触性回用一般般至少采用二二级处理，卫卫生指标为100-11000个粪性大肠肠菌群/100mmL。二级处理理可以控制原原水（工业废废水或生活污污水）中有毒毒物质的量，也也能减少水回回用时配水系系统中的麻烦烦问题。不完完全消毒的回回用水仅能保保证系统操作作者偶尔接触触回用水时的的安全，因操操作者能采取取常规的、适适当的防护措措施。然而不不能保证普通通公众广泛接接触回用水时时的安全。为为保护公众的的安全，不允允许他们与回回用水经常接接触。例如，使使用回用水浇浇灌时，将浇浇灌时间限制制在公众不在在现场的时候候，或者采用用公众与回用用水隔绝的灌灌溉方式（滴滴灌）。又例例如，当回用用水用于限制制公众与之接接触的景观水水面时，不允允许在湖中钓钓鱼和（或）游游泳。5.非限制接触触性回用非限制接触触性回用水是是经过更高级级的处理工艺艺产生的，公公众与之接触触（并非消耗耗）是安全的的。尽管一个个地区与另一一个地区之间间具体要求有有变化，但加加利福尼亚州州在其“22条”中所确定的的条款提供了了一个一致的的解决方案，已已被广泛接受受。这些要求求进行高度的的消毒，明显显地减少再生生水中致病菌菌的存在机会会。其基本的的处理工艺为为生物处理，用用来减少可生生物降解的有有机物浓度和和总悬浮固体体（TSS），然后是是过滤以减少少颗粒物质的的浓度，最后后为消毒。颗颗粒物质的去去除可以从几几个方面帮助助消毒的进行行。首先，一一些较大的致致病菌，如贾贾第鞭毛虫（Giarddia）和隐性芽芽孢虫（crypttosporridia）等，可以以通过过滤直直接去除；其其次，颗粒物物质的去除使使得下面的消消毒处理更为为有效，这是是因为经过生生物处理和过过滤后，水中中残留的致病病菌是呈游离离状态的，当当然更容易在在消毒工序中中被杀死。氯氯消毒和紫外外线（UV）消毒都是是常用的方法法。为了使回回用水达到非非限制接触性性应用的标准准，表2总结了一些些处理要求。如如表2所示，用颗颗粒介质过滤滤法和膜过滤滤法的要求不不同。表2非限制接接触性回用水水处理要求举举例*项目粒状介质过滤膜过滤是否要求生物处处理是是浊度，NTU<2（95%的保证率）<2（95%的保证率），<5（100%的保证率）粪性大肠菌群，个个<2.2/1000mL<2.2/1000mL通常采用的消毒毒方法-10-200mg/L的加氯量，接接触时间2h待确定-紫外消毒强强度100mWW-s/cmm2

*根据加利利福尼亚州“22条”的规定按照表2所所列的处理要要求生产的回回用水，公众众可以直接接接触，可用作作公众可以接接触到的喷洒洒浇灌，可用用于钓鱼、划划船和游泳的的娱乐性水体体以及灌溉一一些生食的食食用作物。6.工业性回用用不同的工业业性回用方式式要求不同的的回用水质。一一般需要二级级处理和适度度消毒以尽量量减少回用水水中的污染物物质，保护工工厂工人的健健康。回用水水作为工厂冷冷却水应用较较为广泛。它它要求去除水水中的会引起起冷却装置结结垢的硬度，还还要求去除会会引起装置腐腐蚀和生物污污垢的氨。图图4列出了这类类回用水的处处理工艺流程程。二级出水水（一般来自自现有的污水水处理厂）需需经过石灰软软水装置和粒粒状介质过滤滤。如果作为为回用水原水水的二级出水水未进行硝化化处理，硝化化需合并入过过滤工序中进进行。目前新新兴的一种应应用于工业性性回用的处理理方法是使用用膜装置进行行脱盐处理。特别是采采用微滤或超超滤预处理的的二级出水再再接反渗透的的工艺流程在在这一领域的的应用日益增增多，这种工工艺流程的进进一步的讨论论将和补充给给水的工艺流流程结合在一一起进行。7.补充给水和和新兴技术补充给水就就是故意将回回用水加入饮饮用水供应的的回用方式。回回用水可以引引入供给饮用用水的地表水水（如水库）或或地下水源。和和工业性回用用的处理方法法一样，这种种回用方式也也可采用许多多种处理方法法。其所需要要的处理程度度则根据回用用水和天然水水体的混合程程度以及在被被提取用作公公共给水供应应之前的处理理能力而定。如果通过地地表漫流方式式注入地下水水的回用水所所占比例相当当小，则仅需需要经过二级级处理和适度度消毒。土壤壤的渗滤作用用可将回用水水中大量的有有机物和致病病菌去除，然然后再与地下下水混合。这这种情况下要要考虑的主要要的问题是可可能引入氮，而而氮可以在土土壤中转化为为硝酸盐。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经地下蓄水水层时也会进进行一些处理理。自然环境所所提供的处理理程度越低，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处理程度度就越高，就就需要更高级级别的处理方方法去除有机机物和致病菌菌。图5列出UppeerOcccoquann污水管理部部门（UOSA）使用的传传统处理工艺艺。UOSA厂从服务区区域收集包括括生活污水、商商业污水和达达标排放的工工业废水在内内的原污水，处处理后出水接接近饮用水质质标准，排放放至Occoqquan水库，这是是美国弗吉尼尼亚州东北部部的主要饮用用水源。处理理工艺为传统统的初级处理理和带硝化的的二级处理、石石灰再碳酸化化处理、过滤滤、粒状活性性炭吸附，最最后进行消毒毒处理。在pH﹥11的情况下石石灰澄清处理理起到消毒、去去除高分子有有机物、阻拦拦重金属的作作用。粒状活活性炭更进一一步地去除溶溶解性有机物物，尤其是上上道工艺的生生物处理中无无法去除的非非生物降解性性有机物。加加氯消毒为最最后一个环节节。UOSA设设施从1978年便开始运运行，已经显显示了满足常常规的具体排排放标准和保保护公众健康康的能力。其其目前的能力力为130,0000m3//d，正在扩建建为210,0000m3//d。进入Occoqquan水库的水中中回用水（UOSA厂出水）占占的比例为雨雨季时不到10%，旱季时超超过90%。目前前新兴的一种种处理流程为为二级处理后后接微滤(MF)、反渗透（RO）和紫外线线消毒（UV）（AWWA,,1996）。MF可很大范围围地去除颗粒粒物质，放在在RO处理工艺的的前面是十分分必要的。RO广泛去除有有机物和无机机物，这两级级顺序的膜处处理工艺也起起到了广泛的的消毒作用。UV消毒则是公公众免受致病病菌侵袭的又又一道保护屏屏障。如上所所述，MF后接RO工艺也成为为生产各种工工业用水的新新兴技术。另一新兴的的处理技术为为膜生物反应应器，以置于于反应器外部部或浸没在反反应器内部的的生物膜取代传统的的二沉池(Gundder,22001;Stephhensonn,etal.,2000))。膜上留有有必要的生物物量，用于处处理污水，也也能去除颗粒粒物质，所以以出水的颗粒粒物质含量很很低。生产的的出水可用于于许多回用目目的，或经活活性炭吸附、RO和UV消毒可用于于非直饮水的的回用。8.总结与结论论总之，不同同回用方式所所要求的水质质同相应的处处理技术之间间的关系已经经列出，如表表1所示。大范范围的水质及及其相应的生生产回用水所所用的处理方方法取决于不不同的回用目目标。基本的的二级处理，或或更低程度的的处理对农业业性回用来说说就足够了。这这种农业性回回用，一般不不允许公众接接触回用水，而而且所浇灌的的作物是人类类不直接食用用的和（或）需需要深加工的的作物。由于于生物塘处理理工艺可以使使进入的污水水中可生物降降解有机物稳稳定化，具有有消毒的作用用，生物塘还还可将季节性性贮水与处理理系统结合，使使供水量和农农灌需水量更更为吻合，因因而常被采用用。在所有情情况下都应控控制来自工业业废水中的有有毒物质量，不不允许工业废废水排入要进进行回用的污污水集水系统统中和（或）要要求工厂去除除废水中有毒毒物质后再排排入集水系统统。二级出水经经过适度消毒毒（100-11000个粪性大肠肠菌群/100mmL）后适合于于许多用途，包包括限制接触触性回用（如如某些方式的的灌溉和非接接触性景观水水体）、某些些方式的环境境修复和许多多工业性回用用。一些环境境修复要求去去除营养物质质，加强消毒毒，当用作工工业冷却水则则要求先去除除硬度、氨和和溶解性固