北京奧運(yùn)公園再生水利用設(shè)計(jì)

1、北京奧運(yùn)公園再生水利用設(shè)計(jì)摘要：本文從經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性、生態(tài)與人體健康安全性、 水質(zhì)保障安全性、衛(wèi)生學(xué)安全性四方面對(duì)再生水利用進(jìn)行了 分析，為奧運(yùn)公園補(bǔ)水提出經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行又能保證環(huán)境安全 的供水方案提供了依據(jù)，也為國內(nèi)有關(guān)再生水立法工作奠定 了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：北京奧運(yùn)；奧運(yùn)公園；再生水利用；再生水安全性abst ract：thisarticlefr omtheeconomicaltechnicalfeasibility,theecologyandthehumanbodyhealthysecurity,thewaterqualitysafeguardsecurity,thehygienesecure

2、fourdirectionshascarriedontheanalysisfacingtheresurgentwateruse,makesupthewaterfortheolympicgamesparktoproposethattheeconomicaltechnologyfeasiblecanguaranteetheenvironmentalsafetythewatersupplyplanhasprovidedthebasis,alsohaslaidthefoundationforthedomesticrelatedresurgentwaterlegislationw ork.keyword

3、：beijingolympicgames；olyrgentwateruse；resumpicgamespark;resu rgentwatersecurity前言根據(jù)北京市奧組委發(fā)布的消息，自xx年7月22日起奧 運(yùn)公園及中心區(qū)景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)方案將面向全球征集。景觀規(guī) 劃設(shè)計(jì)的要求是，能夠體現(xiàn)“科技奧運(yùn)、綠色奧運(yùn)、人文奧 運(yùn)”主題。將城市污水處理廠的再生水作為奧運(yùn)公園的景觀 娛樂用水是“科技奧運(yùn)、綠色奧運(yùn)”的重要組成部分，是向 世界展示中國科技實(shí)力的重要窗口，將對(duì)中國的國際形象產(chǎn) 生深遠(yuǎn)的影響。完美體現(xiàn)“人與自然和諧統(tǒng)一”的水處理理 念將是北京對(duì)奧運(yùn)百年歷史的珍貴饋贈(zèng)。奧運(yùn)公園水面是世界上迄今為

4、止規(guī)模最大的以再生水 為唯一水源的人工水景。奧運(yùn)公園水面規(guī)劃占地約60公頃， 其中奧運(yùn)公園北區(qū)水面約50公頃，日需補(bǔ)充水量為萬噸； 中心區(qū)水面面積約1 0公頃，日需補(bǔ)充水量為1萬噸?？傃a(bǔ) 充水量為每日萬噸。為實(shí)現(xiàn)奧運(yùn)公園的再生水補(bǔ)水目標(biāo)，北京城市排水集 有限責(zé)任公司提出了相應(yīng)的再生水補(bǔ)水方案。奧運(yùn)公園的再 生水補(bǔ)水水源由清河再生水處理廠出水和北小河再生水處 理廠出水聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)，充分保證奧運(yùn)公園的補(bǔ)水要求。同時(shí)， 為了保證奧運(yùn)公園北區(qū)水面補(bǔ)水水質(zhì)為iv類水體標(biāo)準(zhǔn)，中心 區(qū)水面補(bǔ)水水質(zhì)為iii類水體標(biāo)準(zhǔn)，排水集團(tuán)組織科研單位和 高校進(jìn)行了大量研究。1.再生水利用研究現(xiàn)狀 再生水處理技術(shù)水資源的緊缺加

5、快了國際上對(duì)再生水處理技術(shù)的研發(fā)， 在國外再生水處理技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，我國也有部 分城市已經(jīng)應(yīng)用，但對(duì)再生水處理技術(shù)的深入研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 夠。國際上，水污染治理技術(shù)路線已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，關(guān)鍵性的 轉(zhuǎn)變?cè)谟谟蓡雾?xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)集成。水處理技術(shù)的發(fā)展主 要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是城市污水處理廠普遍采用以除 磷脫氮為重點(diǎn)的強(qiáng)化二級(jí)生物處理技術(shù)，并增加三級(jí)處理流 程，包括多種類型的過濾技術(shù)和現(xiàn)代消毒技術(shù)；二是采用當(dāng) 代高新技術(shù)如微濾、反滲透、膜生物生物反應(yīng)器等，使處理 后的再生水迗到市政雜用、生活雜用、園林綠化、生態(tài)景觀、 工業(yè)冷卻、回灌地下水、發(fā)電廠鍋爐補(bǔ)給水等多種用途要求。 再生水安全性研究盡管

6、世界上許多國家具有廢水再生回用的悠久歷史，但 在廢水回用的安全方面，仍然很難定義和描述人們爭論激烈 的可接受的健康危險(xiǎn)。當(dāng)再生廢水使用在人類可能接觸到的 地方時(shí)，其主要的健康危險(xiǎn)來自生物致病菌，包括致病細(xì)菌、 寄生蟲、原生動(dòng)物以及腸道病毒。為保護(hù)公共衛(wèi)生，自20 世紀(jì)60年代以來，許多國家已經(jīng)建立了再生水安全使用的 基本條件和法規(guī)。美國各級(jí)政府都十分注重對(duì)回用水安全性的評(píng)價(jià)與科 研監(jiān)測工作。八十年代中期以來，隨著回灌地下水和補(bǔ)充地 表飲用水源的回用水量逐漸增長，美國政府及有關(guān)科研機(jī)構(gòu) 加強(qiáng)了對(duì)間接飲用的回用水衛(wèi)生安全性的研究評(píng)價(jià)和跟蹤 測試再生水安全性評(píng)價(jià)體系總體可以分為三大部分 觀與物理化學(xué)

7、評(píng)價(jià)指標(biāo)、致病微生物與病原體評(píng)價(jià)指標(biāo)、毒 理學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)污水回用的目的和回用水域的功能，評(píng) 價(jià)采用相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范，因而指標(biāo)體系也有一定 差異。我國目前城市污水回用處于起步階段，尚沒有國家統(tǒng)一 制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，再生水回用大多沿用的是各種景觀用水和 雜排水的標(biāo)準(zhǔn)，僅包括一些常規(guī)指標(biāo)如氨氮、磷、大腸桿菌 等，國內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中尚沒有針對(duì)大多數(shù)微量有毒污染物的環(huán) 境標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)不到保障奧運(yùn)公園回用水安全可靠的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 同時(shí)，處理過程可能形成毒性更大或毒性特征不同的中間體 傳統(tǒng)指標(biāo)體系不能很好適應(yīng)微污染等新問題。因此，迫切需 要對(duì)再生水安全性進(jìn)行深入研究。2.再生水利用研究 典型深度處理工藝經(jīng)濟(jì)

8、技術(shù)對(duì)比研究城市污水深度處理的單元技術(shù)有：混凝沉淀、過濾、生 物活性炭、石灰、臭氧、微濾、超濾、反滲透等。針對(duì)不同 水質(zhì)情況，可選擇其中一種或幾種組合，在選擇工藝過程中 需要考慮以下因素：1）回用水的用途和目標(biāo)水質(zhì)；2）工藝適用性和穩(wěn)定性；3）技術(shù)經(jīng)濟(jì)性；4）環(huán)境因素，包括環(huán)境污染、人體健康和安全保障。工藝流程的確定最好經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)，借鑒成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)本部分研究主要介紹了混凝沉淀、高效過濾、生物活性炭、 石灰、臭氧、微濾、超濾、反滲透等多種水回用深度處理單 元技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比及穩(wěn)定性分析。通過大量 試驗(yàn)，得出如下結(jié)論：1）膜過濾技術(shù)產(chǎn)水濁度低；封閉運(yùn)行，對(duì)周圍環(huán)境無 干擾；只加少量化

9、學(xué)藥劑，基本上無二次污染；運(yùn)行穩(wěn)定， 操作簡便，易于維護(hù)，占地小。因此，與傳統(tǒng)的物化處理工 藝相比，具有明顯的優(yōu)越性。微濾、超濾膜過濾技術(shù)對(duì)有機(jī) 污染物、氮、磷的去除受進(jìn)水水質(zhì)影響比較大，對(duì)非溶解態(tài) 污染物具有極高去除率。2）降低氮、磷類相關(guān)指標(biāo)應(yīng)在二級(jí)生化處理工藝中解 決，這是最為有效和經(jīng)濟(jì)的。因此，建議污水處理廠二級(jí)處 理增加脫氮除磷工藝，這樣可使反滲透工藝出水穩(wěn)定滿足 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)ii類，甚至更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。3）超濾膜過濾技術(shù)出水水質(zhì)可基本滿足城市污水再 生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)及城市污水再生利用城市雜用 水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以作為奧運(yùn)公園補(bǔ)水的優(yōu)選深度處理工藝。4）反滲透工藝出水水質(zhì)最優(yōu)，

10、可以滿足地表水二類水質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn)，大部分指標(biāo)滿足飲用水水源標(biāo)準(zhǔn)，可以作為最優(yōu)質(zhì)的 回用水用于奧運(yùn)公園中心區(qū)，但此工藝投資和運(yùn)行費(fèi)用較高再生水安全性評(píng)價(jià)研究針對(duì)奧運(yùn)公園重要的政治意義和再生水回用的示范意 義，本研究擬綜合化學(xué)、生物毒性和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)三套評(píng)價(jià)指標(biāo) 體系，評(píng)價(jià)不同處理工藝所能達(dá)到的水質(zhì)處理效果，并以回 用奧運(yùn)公園的長期健康風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為重點(diǎn)，發(fā)展適合于 北方地區(qū)再生水回用補(bǔ)充城市景觀水體的水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體 系和監(jiān)測技術(shù)方法。研究以深度處理工藝的進(jìn)出水為對(duì)象，從生態(tài)安全性和 人體健康安全性以及再生水利用對(duì)生態(tài)綠地的影響兩方面 出發(fā)，對(duì)奧運(yùn)公園補(bǔ)水技術(shù)作全面的安全性評(píng)價(jià)。研究中應(yīng) 用和發(fā)展了先進(jìn)

11、的監(jiān)測技術(shù)，建立經(jīng)濟(jì)適用、符合奧運(yùn)公園生態(tài)補(bǔ)水方案要求的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和監(jiān)測技術(shù)規(guī)范 安全和人體健康安全試驗(yàn)在高碑店和北小河污水處理廠進(jìn)行，通過大量試驗(yàn)研究，得出如下結(jié)論：1）北小河污水廠二沉出水及各種深度處理工藝出水對(duì)斑馬魚與大型水蚤未見急性毒性。混凝沉淀出水中營養(yǎng)物質(zhì) 略有減少，對(duì)柵藻的生長有一定影響。2）采用適當(dāng)?shù)奶幚砉に嚭兔鞔_不同工藝再生水的用途， 可以有效控制使用再生水的風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到安全使用再生水的目 的。其中超濾+反滲透和活性炭對(duì)慢性有毒物質(zhì)的去除效果 最好。3）經(jīng)深度處理后的出水，沒有致突變現(xiàn)象發(fā)生。4）反滲透工藝及活性炭工藝出水中營養(yǎng)物質(zhì)明顯不足， 出水有利于控制水體富營養(yǎng)化的發(fā)生

12、。5）北小河污水處理廠各深度處理工藝出水有毒有害污 染物檢出濃度均未超出地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中特定項(xiàng)目 的標(biāo)準(zhǔn)限值，可以安全地回用于景觀環(huán)境。再生水利用對(duì)生態(tài)綠地的影響 在再生水澆灌作物研究中，健康安全性一直是人們關(guān)注 的一個(gè)重點(diǎn)。健康安全性是指：灌溉作物時(shí)，再生水中有毒 有害物質(zhì)為作物所吸收或在其上累積，進(jìn)而影響農(nóng)作物產(chǎn)品 的品質(zhì)，被人類食用或?yàn)樯箫曈脮r(shí)，危害健康。文獻(xiàn)中大部分研究是針對(duì)農(nóng)作物的試驗(yàn)或局限于研究 灌區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)某一方面的試驗(yàn)，而再生水灌溉對(duì)某一地 區(qū)甚至整個(gè)城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的影響研究尚未見報(bào)導(dǎo)。本研 究主要在北京市北小河污水處理廠內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)分四個(gè)部分 即水培、盆栽、實(shí)地調(diào)

13、查和大田試驗(yàn)。經(jīng)過調(diào)查和試驗(yàn)得到兩方面的結(jié)論:1）用于園林綠化、城市生態(tài)綠地澆灌的再生水的最重 要指標(biāo)是總硬度、溶解性總固體、氯化物，而再生水的這三 項(xiàng)指標(biāo)值均大于自來水值，但遠(yuǎn)小于飲用水標(biāo)準(zhǔn)值。2）再生水與自來水澆灌的植物中，葉綠素含量未發(fā)現(xiàn)明 顯差異。再生水水質(zhì)保障系統(tǒng)研究研究分小型試驗(yàn)和露天景觀水塘的模擬試驗(yàn)兩部分。小 型試驗(yàn)在試驗(yàn)室中進(jìn)行，主要是對(duì)北小河污水處理廠再生水 混合槽出水、高碑店污水處理廠石灰法出水、自來水配水水 樣等進(jìn)行人工光照培養(yǎng)。露天景觀水塘在北小河污水處理廠 內(nèi)，除了模擬將來實(shí)際運(yùn)行再生水質(zhì)變化情況及水體流動(dòng)的 水力條件等，還進(jìn)行了人工載體的研究，最終得到如下結(jié)論:1

14、）深度處理后的水中仍有部分氮磷，因此，在夏季應(yīng)抑 制水體富營養(yǎng)化的發(fā)生。2）人工載體對(duì)于控制水體富營養(yǎng)化有較大的作用，它 可以有效地控制浮游藻類的生長，提高水體的透明度。3）通過對(duì)比分析，藻類數(shù)量最大值隨磷濃度的增加而 增加，說明磷是水體富營養(yǎng)化中影響顯著的因子。當(dāng)水樣中 藻生長迗到最大值時(shí)水中大部分憐已被轉(zhuǎn)化為藻體內(nèi)的瞬， 水中溶解磷的濃度一般已低于/l.再生水體富營養(yǎng)化的優(yōu)勢 藻種為柵藻，藻類轉(zhuǎn)化水體中磷濃度的最大限制因素為氮營養(yǎng)。再生水利用的衛(wèi)生學(xué)研究根據(jù)奧運(yùn)公園景觀補(bǔ)水處理技術(shù)方案，對(duì)北小河污水處 理廠深度處理中試裝置出水進(jìn)行氯和二氧化氯及紫外消毒 試驗(yàn)，比較各種消毒方法的消毒效果，研

15、究消毒副產(chǎn)物的產(chǎn) 生，選擇最佳的經(jīng)濟(jì)有效的、適于再生水回用的消毒技術(shù)。1）紫外消毒不產(chǎn)生任何消毒副產(chǎn)物，對(duì)滅活大多數(shù)細(xì) 菌、病毒、孢子均有效。與化學(xué)消毒技術(shù)相比，紫外消毒少 了有毒、有害化學(xué)品的運(yùn)輸、儲(chǔ)藏和投加過程，占地少，且 年總運(yùn)行成本比加氯消毒法低很多。2）二氧化氯消毒產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物不到氯消毒產(chǎn)生的 10%,臭氧、紫外消毒則不產(chǎn)生三鹵甲烷、鹵乙酸類消毒副 產(chǎn)物。3）加氯消毒試驗(yàn)中，對(duì)于大多數(shù)所測污水處理廠二沉 池出水，即使在采用遠(yuǎn)大于常規(guī)加氯量的條件下，所生成的 消毒副產(chǎn)物三鹵甲烷和鹵乙酸的濃度也未超過飲用水的標(biāo) 準(zhǔn)。這表明再生水消毒的副產(chǎn)物風(fēng)險(xiǎn)較低。4）對(duì)于再生水的消毒，衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)可迗到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。 氨氮是再生水消毒中最重要的影響因素。3.建議通過以上幾方面的研究并綜合分析，對(duì)奧運(yùn)公園再生水利用提出如下建議:1）降低再生水中氮、磷類相關(guān)指標(biāo)應(yīng)在二級(jí)生化處理 工藝中解決，這是最為有效和經(jīng)濟(jì)的。建議污水處理廠二級(jí) 處理增加脫氮除磷工藝。2）再生水作為景觀用水和河湖補(bǔ)水時(shí)，建議在景觀水 體的設(shè)計(jì)中，充分考慮水的循環(huán)和流態(tài)，水體中可適當(dāng)