城市污水再生处理中微量有机污染物控制的关键难题与解决思路

城市污水中的一些微量有机污染物（TOrCs）具有浓度低、风险高和去除难等特点,是污水再生处理研究的热点,但其控制面临"四难"问题.首先,TOrCs浓度低,其化学检测面临结构定性难和浓度定量误差大等问题;其次,TOrCs的风险评价结果受评价物种、毒性终点等影响,优先控制TOrCs种类及浓度限值确定难;再次,TOrCs占总有机碳比例小于0.01%,其处理过程面临选择性弱和效率低难题;此外,城市污水中污染物组分复杂变化大,TOrCs处理工艺运行面临调控难及时、处理效率评价和管理困难等问题.针对以上难题,本文提出利用TOrCs非靶向筛查和"指纹图谱"克服TOrCs浓度检测和处理效率评价难题的新思路,发展去除能力标准、处理技术标准和替代性指标体系支撑TOrCs处理技术开发和工艺运行管理的新体系,指导TOrCs风险控制.     

澳大利亚污水处理与再生水利用现状分析及经验

对澳大利亚水资源赋存现状、污水处理和再生水利用的历史与现状进行了详细整理与分析,梳理了澳大利亚污水处理与再生水利用发展历程、相关标准、政策和法律法规以及再生水利用典型案例。该经验可为我国开展再生水循环利用研究和工程实践提供重要指导和技术支撑。借鉴澳大利亚水回用技术与管理方法,我国可进一步发展污水再生深度处理技术与工艺,提高再生水生产品质,拓展再生水利用途径,通过浓度控制与处理工艺要求相结合提升再生水水质安全保障能力,建立健全污水资源化利用技术和管理标准体系。     

系统工程视野下的再生水饮用回用安全保障体系构建

再生水是就地可取、稳定可靠的城市第二水源.再生水饮用回用（补充水源）技术经济性可行,是解决城市缺水问题的重要途径和构建可持续水循环系统的重要组成部分.作为具有复杂系统特征的非传统供水工程,再生水饮用回用的关键是保障水质安全稳定和系统可靠高效运行,因此需要构建包括水质安全管理、健康风险评价和多重屏障工程措施在内的安全保障体系.水质安全管理方面需建设包括制订科学的饮用回用水质标准和再生水处理工艺要求,建立针对再生水处理工艺和饮用回用全系统的危害分析关键控制点管理（HACCP）体系,并加强水质安全监管和认证.健康风险评价方面需开展全方位、统筹性和持续性的化学污染物和微生物风险评价方法.工程措施方面需建设包括源头控制、再生水厂净化、环境缓冲和饮用水厂净化在内的多重屏障系统,以确保水质安全.在多重屏障系统中,再生水厂是保障饮用回用水质安全的核心环节,“反渗透-高级氧化”和“臭氧-生物活性炭”是再生水处理的可行工艺.今后需深入、持续开展新兴高风险污染物控制技术、再生水环境储存和饮用回用模式等方面的研究.      

昆明市城市污水处理厂现状调查和分析

对昆明市城市污水处理厂处理规模、处理工艺、纳污范围和污染物去除率、排放量、排放达标情况等进行了调查分析,提出需要解决的问题.     

城市污水再生回用于景观水体水质安全保障技术

研究了再生水回用于景观水体时可能存在的水质安全性问题,并提出了保障再生水安全回用的处理工艺。研究表明,城市污水再生水回用于景观水体时,存在着卫生学安全、毒理学安全、富营养化以及底质二次污染等危害。为了满足景观水体的水质标准,需要重点控制的水质指标有病原性微生物、有毒有害有机物、重金属、氮磷植物性营养物质、悬浮固体。以城市污水厂二级出水作为再生水原水时,推荐采用的工艺有:二级处理混凝沉淀过滤消毒、二级处理过滤活性炭吸附消毒以及二级处理膜处理消毒工艺。     

操作条件对污水再生处理絮凝工艺中病原性原虫去除特性的影响

再生水中的隐孢子虫和贾第鞭毛虫会通过直接或间接的方式影响人体健康.与传统的消毒手段相比,絮凝、澄清、过滤等污水深度处理工艺能有效地控制两虫污染.本研究主要考察了絮凝剂种类、投加量、pH和温度等操作条件对污水再生处理絮凝过程中病原性原虫去除特性的影响.结果发现,污水絮凝过程中,pH为6～8时两虫的去除率较高,低温条件不利于两虫的去除.氯化铁对两虫的去除率随投加量的增加而增加;硫酸铝絮凝和聚合氯化铝的最佳投加量分别为70 mg/L和20　mg/L左右.     

再生水回用的标准比较与技术经济分析

近年来随着全球性水资源危机的加剧,再生水作为一种潜在的水资源得到了越来越广泛的关注,再生水回用的研究与应用也不断深入.因此,本文通过文献调研,系统总结了我国与美国、欧盟、日本和澳大利亚的再生水标准体系与处理工艺,重点比较和分析了我国再生水标准体系中存在的问题与不足,并提出相关建议,以期对我国再生水回用提供借鉴.     

再生水中有机物的臭氧氧化研究

以某城市污水处理厂深度处理的反硝化生物滤池出水为原水,研究了臭氧氧化对再生水中有机物的去除效果及臭氧氧化后醛类的生成规律.结果表明,臭氧能有效降解水中有机物,臭氧投加量为8 mg·L~(-1)时,DOC、UV254、色度的去除率分别为9.5%、45.6%和80.2%.三维荧光光谱荧光峰各区的荧光强度均随臭氧投加量的增加而降低,臭氧投加量为4 mg·L~(-1)时,再生水中的微生物代谢产物和腐殖质类物质的去除率分别为65.8%和63.2%.臭氧氧化产生的醛类副产物中甲醛和乙醛是主要的组成部分,当O3/DOC(质量浓度比)=1.1时,除丙烯醛外,其他几种醛类的浓度均达到最大值;臭氧氧化能够降低后续氯消毒过程中三卤甲烷类消毒副产物的生成浓度,对三卤甲烷生成潜能(THMFP)的去除率为17%.     

我国再生水水质生物毒性监测研究进展

生物毒性是再生水生态风险评估的一个重要指标。通过再生水对斑马鱼胚胎、大水蚤、发光细菌、细胞及其遗传物质等毒性试验表明:我国城市污水处理厂二沉池出水经过混凝沉淀、过滤、吸附、膜分离等深度处理后,生物毒性明显减小,但再生水经过次氯酸钠和臭氧等消毒剂处理产生毒性副产物,使再生水生物毒性显著增强,加大了再生水利用的生态风险。进一步研究各种再生水消毒技术的潜在生态风险,再生水中多种污染物与再生水生物毒性的剂量-反应关系,为科学评估再生水利用生态风险提供依据。     

城市污水回用系统研究的整数规划模型

本文介绍研究工作中建立的城市污水回用系统规划的0—1整数规划数学模型、重点探讨了在规划的污水收集系统、污水处理厂位置、处理等级已确定的条件下,如何选择再生水回用对象、回用规模,追加的深度处理规模等经济合理、技术可行的再生水分配系统。通过某地区城市污水土地处理回用系统的实例研究,验证了所建模型的合理性与实用性。     

Wastewater reclamation and reuse in China: Opportunities and challenges

The growing water stress both in terms of water scarcity and quality deterioration promotes the development of reclaimed water as a new water resource use. This paper reviewed wastewater reuse practices in China, and the opportunities and challenges of expanding reclaimed water use were analyzed. Rapid urbanization with the increasing of water demand and wastewater discharge provides an opportunity for wastewater reuse. The vast amount of wastewater discharge and low reclaimed water production mean that wastewater reuse still has a great potential in China. Many environmental and economic benefits and successful reclamation technologies also provide opportunities for wastewater reuse. In addition, the overall strategy in China is also encouraging for wastewater reuse. In the beginning stage of wastewater reclamation and reuse, there are many significant challenges to expand wastewater reuse in China including slow pace in adopting urban wastewater reuse programs, the establishment of integrated water resources management framework and guidelines for wastewater reuse programs, incoherent water quality requirements, the limited commercial development of reclaimed water and the strengthening of public awareness and cooperation among stakeholders.     

污水再生利用微生物控制标准及其制定方法探讨

污水再生利用的关键是水质安全保障和风险控制.微生物风险是再生水安全利用过程中需要优先控制的重要问题.本文系统探讨了我国现行污水再生利用标准中的病原微生物控制要求,分析了基于病原微生物指示指标浓度控制的必要性与不足,提出了引入微生物去除能力保障控制的必要性,并详细介绍了其制定方法与保障措施.今后,需进一步深入探讨基于浓度控制与保障能力控制相结合的污水再生利用微生物控制方法,以期为我国再生水安全利用提供技术支撑.     

水生植物法再生景观回用水水质稳定技术研究

建立了污水处理和景观回用中试试验系统,景观回用试验水量为11 m3,研究了城市污水经二级生物处理再生后用作景观环境用水的水质稳定性;构建了不同结构的水生植物系统,研究了该系统对再生景观环境用水水质的影响. 结果表明:在晴朗天气,白天水温为(28±2)　℃,夜间水温为(20±2)℃的条件下,二级生物处理的再生水在瓷砖水池中最多可以稳定3 d;结构完善的“挺水-浮叶-沉水-浮水”水生植物系统能够有效抑制再生景观回用水中藻类的滋生,并可降低其有机物和氮、磷的含量,在9 d内使ρ(COD_Cr),ρ(TP)和ρ(NH₃-N)分别降低76.9%,95.8%和95.2%,从而使水质保持稳定并得以改善,使回用水水质完全符合再生景观回用水国家标准. 因此,构建结构完善的水生植物系统可实现污水再生景观回用.      

城市再生水厂出水中典型有机污染物的赋存情况及其生态风险评价

由于再生水中含有微量或者痕量的有机污染物,因此再生水利用过程中潜在的生态和健康风险一直受到社会的广泛关注.为探明再生水中多环芳烃（PAHs）、邻苯二甲酸酯（PAEs）和农药等典型有机污染物的赋存情况以及其在再生水厂提标改造前后的去除情况,本文于2019年对北京市5座再生水厂出水进行了连续6个月的监测,并对检出的PAHs、PAEs和农药进行了生态风险评价.结果显示：5座再生水厂出水中检出率为100%的污染物为PAHs中萘（NaP）、芴（Flu）、菲（Phe）、蒽（Ant）、荧蒽（Flua）、芘（Pyr）、苯并[a]蒽（BaA）、（Chr）、苯并[a]芘（BaP）,PAEs中邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）、邻苯二甲酸二正丁酯（DNBP）、邻苯二甲酸二乙基己酯（DEHP）和农药中敌敌畏、阿特拉津.在各类污染物的组分分布上,总PAHs含量中以2、3环的PAHs为主,主要包括Phe、NaP、Flu、Ant和Ace,共占PAHs总量的55%以上;PAEs中以DEHP、DMP、DIBP和DNBP为主,共占总PAEs含量的80%以上;农药中以敌敌畏和阿特拉津为主.5座再生水厂出水中总PAHs的月平均浓度为53.6~65.9 ng·L^-1;总PAEs的月平均浓度为4881.3~7050.2 ng·L^-1;总农药的月平均浓度为77.7~97.2 ng·L^-1.与污水处理厂改造前相比,出水中PAHs和PAEs的总浓度明显下降,其中PAHs总浓度下降约一个数量级;农药中有机氯农药在改造前文献报道有检出,而改造后我们的样品中均为未检出;通过对检出目标化合物的生态风险评价,所有PAHs,PAEs中DMP、DEHP、DEP,农药中阿特拉津和百菌清在各水厂出水中均为低风险污染物,但是PAEs中DIBP和DNBP在各水厂出水中均为中、高风险污染物;农药敌敌畏和毒死蜱在个别月份样品中表现出了中风险.     

沈阳市中水回用对策研究及前景分析

为了解决全市水资源严重短缺问题，缓解污水排放对生态环境造成的破坏，沈阳市在今后5～10a内将建成中水回用系统，使城市中水回用率达到50％。结合沈阳市中水回用现状，分析了目前全市中水供应能力及市场需求，进行了2010年相应指标的预测，同时探讨了沈阳市中水回用存在的问题和解决方法。     

Bioassay: A useful tool for evaluating reclaimed water safety

Wastewater reclamation and reuse has been proved to be an effective way to relieve the fresh water crisis. However, toxic contaminants remaining in reclaimed water could lead to potential risk for reuse, and the conventional water quality standards have difficulty guaranteeing the safety of reclaimed water. Bioassays can vividly reflect the integrated biological effects of multiple toxic substances in water as a whole, and could be a powerful tool for evaluating the safety of reclaimed water. Therefore, in this study, the advantages and disadvantages of using bioassays for evaluating the safety of reclaimed water were compared with those of conventional water quality standards. Although bioassays have been widely used to describe the toxic effects of reclaimed water and treatment efficiency of reclamation techniques, a single bioassay cannot reflect the complex toxicity of reclaimed water, and a battery of bioassays involving multiple biological effects or in vitro tests with specific toxicity mechanisms would be recommended. Furthermore, in order to evaluate the safety of reclaimed water based on bioassay results, various methods including potential toxicology, the toxicity unit classification system, and a potential eco-toxic effects probe are summarized as well. Especially, some integrated ranking methods based on a bioassay battery involving multiple toxicity effects are recommended as useful tools for evaluating the safety of reclaimed water, which will benefit the promotion and guarantee the rapid development of the reclamation and reuse of wastewater.     

浅谈徐州市污水回用

论述了污水回用的必要性、再生水的用途、水质要求、用户和需求量等问题，并提出了有关政策建议。