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污水再生回用安全性评价研究
发布时间:2015-04-27 15:45:09    被阅览数: 743 次 来自:胜博发娱乐 客户端-胜博发官网-胜博发手机版官网下载<欢迎进入>
一、背景简介
        1、概述
        北京是缺水型城市,资源型缺水、工程型缺水和水质型缺水三者并存,水资源紧缺已成为制约首都经济社会发展的主要问题,污水再生利用是解决水资源短缺问题的有效途径!
        2、北京市污水再生利用情况
        2011年北京市再生水利用量为7.1亿立方米,2012年计划再生水利用量达7.5亿立方米。按照北京水务“十二五”规划,预计到2015年,再生水利用量将达到10亿立方米,约占全市总用水量的近1/3。2011年再生水各用途用水比例见图1,从图中可以看出,目前北京再生水利用主要是作为工业冷却水,其次是农业灌溉和河道景观用水。
        由于污水中存在多种多样的有毒物质和病原微生物,其对再生水安全利用带来的威胁不容忽视。再生水的水质安全是影响公众对再生水接受程度的重要因素,污水厂升级改造及新建再生水厂应充分考虑再生水安全问题。再生水的安全主要涉及三个因素:生物因素、物理因素、化学因素。
        二、再生水风险评价
        1、概述
        再生水风险评价是在风险管理的框架下发展起来的,基于1983年美国科学院(NAS)公布的四步法发展的评价体系。容易通过分析测定,可利用模型预测污染物迁移转化。
        (1)危害鉴别——鉴定风险源的性质及强度;
        (2)暴露评价——对人群或生态系统暴露于风险因子的方式、强度、频率及时间的评估及描述;
        (3)剂量反应分析——暴露与暴露所导致的健康或生态系统影响的因果关系;
        (4)风险评定——对有害事物发生的机率及所得机率的可靠程度给以估算和分析。
        2、研究现状
        美国最早制定的水环境基准是保护水生生物的水质基准(简称水生生物基准)。起初该基准只用一个值来表示,一般是用水生生物的急性毒性值乘上相应的应用系数所得到的浓度,作为不允许超过的基准值。到19世纪,水质基准从优先污染物控制转变为全排水毒性;20世纪90年代,增加了毒性鉴别评价,主要包括:毒物特性试验、毒物鉴别和分析、毒物确证;到了21世纪,又增加了毒性消减评价,主要包括:毒性鉴别评价(TIE)、毒性来源调查(SIs)、毒性可处理评价(TTEs)。
        3、各国再生水安全管理标准
        (1)加拿大:排水毒性测试
        (2)英国和澳大利亚:直接毒性评估(DTA)
        (3)德国:排水整体控制(ICE)
        (4)荷兰:全排水环境风险(WEER)
        (5)欧洲:全排水评估(WEA)
        (6)美国:全排水毒性(WET)
        我国再生水利用和发展时间尚短,对再生水的安全管理目前还处于起步阶段。
        三、我国再生水安全评价研究
        1、再生水中病原微生物研究
        病原微生物是再生水回用中对人体健康直接影响最大的污染源。我们对不同污水厂出水水样的病原微生物进行了分析,主要选取了几个指示性的微生物,包括总大肠菌群、粪大肠菌群、沙门氏菌、E.coli O157,发现再生水厂进水均有不同程度的肠道病原菌(总大肠菌群、粪大肠菌群、沙门氏菌、E.coli O157等)的检出,经过再生水工艺及不同的消毒方式处理后基本上达到了相应的国家标准。样品检测数据见表1。从表中可以看出,再生水进水均检出“两虫”,但经过再生水处理工艺后,两虫检出均为零或1,表明现有再生水工艺可以有效地控制两虫的风险。
        2、不同处理工艺安全性评价研究
        由于再生水厂很多,并采用不同的处理工艺,有臭氧工艺、混凝沉淀砂滤工艺及二者相结合的工艺,需要对不同工艺处理的出水进行生物安全评价,主要评价参数包括:RAR诱导活性、遗传毒性、鱼卵孵化率、急性生物毒性,各项评价结果分别见图5、图6、图7、图8。通过比较试验可以得出以下结论:
        (1)RO能有效去除二级水中绝大多数有机污染物从而导致出水的生物毒性降低至空白水平。
        (2)超滤和混凝沉淀砂滤工艺对生物毒性的去除效果相当;加氯处理能够明显提高出水的急性生物毒性。
        (3)臭氧能有效去除二级出水中的遗传毒性,RAR诱导活性和急性生物毒性,但高剂量臭氧氧化过程中产生的醛类副产物对鱼卵成功孵化具有显著的抑制作用,建议臭氧出水后续进行生物处理。
        3、臭氧氧化再生水处理工艺研究
        (1)对病原微生物及色度的去除
        通过对上述几种处理工艺的比较,发现臭氧对各项指数的去除有一定的效果,因此专门对臭氧氧化工艺在病原微生物、色度方面进行了比较研究(见图9、图10),并得出以下研究结论:
        ①由于臭氧的氧化反应具有很强的选择性,主要是不饱和键的反应。因此,臭氧对色度的去除效果非常明显,当投加量达到2mg/L后色度就在5度以下。
        ②臭氧氧化对所有的荧光物质都具有较好的去除效果。
        ③Humic acid及Fulvic acid(棕黄色)在原水中含量较高,经过臭氧化后得到很好的去除。
        (2)对嗅味的去除
        臭氧工艺对嗅味的去除也有很好的效果,嗅味层次分析(FPA)见表2,感官气象色谱分析(SGC)见表3。
        表2
        表3
        (3)对磺胺类及土霉素类抗生素的影响
        由于大量过期药品不经处理倒入下水道,以及人体服用抗生素后排泄,导致污水处理厂的进水中抗生素含量大幅提高,经试验表明,再生水中抗生素根据种类不同浓度从几十到几百ng/L。臭氧化过程对抗生素类有机物具有较好的去除效率,3mg/L的臭氧投加量在出水中基本检不出抗生素(见图11)。
        图11
        四、结论与建议
        1、目前再生水处理工艺出水中指示性病原微生物能够达到现行水质标准的要求。
        2、臭氧氧化处理工艺不仅对毒害有机物具有较高的去除效率,而且对感官指标有较好的改善。
        3、再生水安全性的保证是污水回用的前提,去除可能造成长期健康和环境影响的成分,建立我国保护水生生物的水质基准是当前的主要目标。
        4、应当以安全保障为目标进行污水再生处理工艺优化及新工艺开发
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