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北京奥运公园再生水利用设计
摘要：本文从经济技术可行性、生态与人体健康安全性、水质保障安全性、卫生学安全性四方面对再生水利用进行了分析，为奥运公园补水提出经济技术可行又能保证环境安全的供水方案提供了依据，也为国内有关再生水立法工作奠定了基础。
关键词：北京奥运；奥运公园；再生水利用；再生水安全性
Abstract: This article from the economical technical feasibility, the ecology and the human body healthy security, the water quality safeguard security, the hygiene secure four directions has carried on the analysis facing the resurgent water use, makes up the water for the Olympic Games park to propose that the economical technology feasible can guarantee the environmental safety the water supply plan has provided the basis, also has laid the foundation for the domestic related resurgent water legislation work.
key word: Beijing Olympic Games; Olympic Games park; Resurgent water use; Resurgent water security
前言
根据北京市奥组委发布的消息，自2003年7月22日起奥运公园及中心区景观规划设计方案将面向全球征集。景观规划设计的要求是，能够体现“科技奥运、绿色奥运、人文奥运”主题。将城市污水处理厂的再生水作为奥运公园的景观娱乐用水是“科技奥运、绿色奥运”的重要组成部分，是向世界展示中国科技实力的重要窗口，将对中国的国际形象产生深远的影响。完美体现“人与自然和谐统一”的水处理理念将是北京对奥运百年历史的珍贵馈赠。
奥运公园水面是世界上迄今为止规模最大的以再生水为唯一水源的人工水景。奥运公园水面规划占地约60公顷，其中奥运公园北区水面约50公顷，日需补充水量为6.5万吨；中心区水面面积约10公顷，日需补充水量为1万吨。总补充水量为每日7.5万吨。
为实现奥运公园的再生水补水目标，北京城市排水集团有限责任公司提出了相应的再生水补水方案。奥运公园的再生水补水水源由清河再生水处理厂（8万吨/日）出水和北小河再生水处理厂（6万吨/日）出水联网供应，充分保证奥运公园的补水要求。同时，为了保证奥运公园北区水面补水水质为Ⅳ类水体标准，中心区水面补水水质为Ⅲ类水体标准，排水集团组织科研单位和高校进行了大量研究。
1.再生水利用研究现状
1.1 再生水处理技术
水资源的紧缺加快了国际上对再生水处理技术的研发，在国外再生水处理技术已经得到了广泛的应用，我国也有部分城市已经应用，但对再生水处理技术的深入研究还远远不够。
国际上，水污染治理技术路线已经发生转变，关键性的转变在于由单项技术转变为技术集成。水处理技术的发展主要体现在以下两个方面：一是城市污水处理厂普遍采用以除磷脱氮为重点的强化二级生物处理技术，并增加三级处理流程，包括多种类型的过滤技术和现代消毒技术；二是采用当代高新技术如微滤、反渗透、膜生物生物反应器等，使处理后的再生水达到市政杂用、生活杂用、园林绿化、生态景观、工业冷却、回灌地下水、发电厂锅炉补给水等多种用途要求。
1.2 再生水安全性研究
尽管世界上许多国家具有废水再生回用的悠久历史，但在废水回用的安全方面，仍然很难定义和描述人们争论激烈的可接受的健康危险。当再生废水使用在人类可能接触到的地方时，其主要的健康危险来自生物致病菌，包括致病细菌、 寄生虫、原生动物以及肠道病毒。为保护公共卫生，自20世纪60年代以来，许多国家已经建立了再生水安全使用的基本条件和法规。
美国各级政府都十分注重对回用水安全性的评价与科研监测工作。八十年代中期以来，随着回灌地下水和补充地表饮用水源的回用水量逐渐增长，美国政府及有关科研机构加强了对间接饮用的回用水卫生安全性的研究评价和跟踪测试。
再生水安全性评价体系总体可以分为三大部分——感观与物理化学评价指标、致病微生物与病原体评价指标、毒理学评价指标。根据污水回用的目的和回用水域的功能，评价采用相应的水质标准与技术规范，因而指标体系也有一定差异。
我国目前城市污水回用处于起步阶段，尚没有国家统一制定的相关标准，再生水回用大多沿用的是各种景观用水和杂排水的标准，仅包括一些常规指标如氨氮、磷、大肠杆菌等，国内环境标准中尚没有针对大多数微量有毒污染物的环境标准，达不到保障奥运公园回用水安全可靠的设计目标。同时，处理过程（如加氯消毒）可能形成毒性更大或毒性特征不同的中间体，传统指标体系不能很好适应微污染等新问题。因此，迫切需要对再生水安全性进行深入研究。
2.再生水利用研究
2.1 典型深度处理工艺经济技术对比研究
城市污水深度处理的单元技术有：混凝沉淀、过滤、生物活性炭、石灰、臭氧、微滤、超滤、反渗透等。针对不同水质情况，可选择其中一种或几种组合，在选择工艺过程中需要考虑以下因素：
1）回用水的用途和目标水质；
2）工艺适用性和稳定性；
3）技术经济性；
4）环境因素，包括环境污染、人体健康和安全保障。
工艺流程的确定最好经过现场试验，借鉴成功运行经验。本部分研究主要介绍了混凝沉淀、高效过滤、生物活性炭、石灰、臭氧、微滤、超滤、反渗透等多种水回用深度处理单元技术，并对其进行技术经济对比及稳定性分析。通过大量试验，得出如下结论：
1）膜过滤技术产水浊度低；封闭运行，对周围环境无干扰；只加少量化学药剂，基本上无二次污染；运行稳定，操作简便，易于维护，占地小。因此，与传统的物化处理工艺相比，具有明显的优越性。微滤、超滤膜过滤技术对有机污染物、氮、磷的去除受进水水质影响比较大，对非溶解态污染物具有极高去除率。
2）降低氮、磷类相关指标应在二级生化处理工艺中解决，这是最为有效和经济的。因此，建议污水处理厂二级处理增加脱氮除磷工艺，这样可使反渗透工艺出水稳定满足《地表水环境质量标准II类》，甚至更严格的标准。
3）超滤膜过滤技术出水水质可基本满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）及《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）标准，可以作为奥运公园补水的优选深度处理工艺。
4）反渗透工艺出水水质最优，可以满足地表水二类水质标准，大部分指标满足饮用水水源标准，可以作为最优质的回用水用于奥运公园中心区，但此工艺投资和运行费用较高
关键词：北京奥运；奥运公园；再生水利用；再生水安全性
Abstract: This article from the economical technical feasibility, the ecology and the human body healthy security, the water quality safeguard security, the hygiene secure four directions has carried on the analysis facing the resurgent water use, makes up the water for the Olympic Games park to propose that the economical technology feasible can guarantee the environmental safety the water supply plan has provided the basis, also has laid the foundation for the domestic related resurgent water legislation work.
key word: Beijing Olympic Games; Olympic Games park; Resurgent water use; Resurgent water security
前言
根据北京市奥组委发布的消息，自2003年7月22日起奥运公园及中心区景观规划设计方案将面向全球征集。景观规划设计的要求是，能够体现“科技奥运、绿色奥运、人文奥运”主题。将城市污水处理厂的再生水作为奥运公园的景观娱乐用水是“科技奥运、绿色奥运”的重要组成部分，是向世界展示中国科技实力的重要窗口，将对中国的国际形象产生深远的影响。完美体现“人与自然和谐统一”的水处理理念将是北京对奥运百年历史的珍贵馈赠。
奥运公园水面是世界上迄今为止规模最大的以再生水为唯一水源的人工水景。奥运公园水面规划占地约60公顷，其中奥运公园北区水面约50公顷，日需补充水量为6.5万吨；中心区水面面积约10公顷，日需补充水量为1万吨。总补充水量为每日7.5万吨。
为实现奥运公园的再生水补水目标，北京城市排水集团有限责任公司提出了相应的再生水补水方案。奥运公园的再生水补水水源由清河再生水处理厂（8万吨/日）出水和北小河再生水处理厂（6万吨/日）出水联网供应，充分保证奥运公园的补水要求。同时，为了保证奥运公园北区水面补水水质为Ⅳ类水体标准，中心区水面补水水质为Ⅲ类水体标准，排水集团组织科研单位和高校进行了大量研究。
1.再生水利用研究现状
1.1 再生水处理技术
水资源的紧缺加快了国际上对再生水处理技术的研发，在国外再生水处理技术已经得到了广泛的应用，我国也有部分城市已经应用，但对再生水处理技术的深入研究还远远不够。
国际上，水污染治理技术路线已经发生转变，关键性的转变在于由单项技术转变为技术集成。水处理技术的发展主要体现在以下两个方面：一是城市污水处理厂普遍采用以除磷脱氮为重点的强化二级生物处理技术，并增加三级处理流程，包括多种类型的过滤技术和现代消毒技术；二是采用当代高新技术如微滤、反渗透、膜生物生物反应器等，使处理后的再生水达到市政杂用、生活杂用、园林绿化、生态景观、工业冷却、回灌地下水、发电厂锅炉补给水等多种用途要求。
1.2 再生水安全性研究
尽管世界上许多国家具有废水再生回用的悠久历史，但在废水回用的安全方面，仍然很难定义和描述人们争论激烈的可接受的健康危险。当再生废水使用在人类可能接触到的地方时，其主要的健康危险来自生物致病菌，包括致病细菌、 寄生虫、原生动物以及肠道病毒。为保护公共卫生，自20世纪60年代以来，许多国家已经建立了再生水安全使用的基本条件和法规。
美国各级政府都十分注重对回用水安全性的评价与科研监测工作。八十年代中期以来，随着回灌地下水和补充地表饮用水源的回用水量逐渐增长，美国政府及有关科研机构加强了对间接饮用的回用水卫生安全性的研究评价和跟踪测试。
再生水安全性评价体系总体可以分为三大部分——感观与物理化学评价指标、致病微生物与病原体评价指标、毒理学评价指标。根据污水回用的目的和回用水域的功能，评价采用相应的水质标准与技术规范，因而指标体系也有一定差异。
我国目前城市污水回用处于起步阶段，尚没有国家统一制定的相关标准，再生水回用大多沿用的是各种景观用水和杂排水的标准，仅包括一些常规指标如氨氮、磷、大肠杆菌等，国内环境标准中尚没有针对大多数微量有毒污染物的环境标准，达不到保障奥运公园回用水安全可靠的设计目标。同时，处理过程（如加氯消毒）可能形成毒性更大或毒性特征不同的中间体，传统指标体系不能很好适应微污染等新问题。因此，迫切需要对再生水安全性进行深入研究。
2.再生水利用研究
2.1 典型深度处理工艺经济技术对比研究
城市污水深度处理的单元技术有：混凝沉淀、过滤、生物活性炭、石灰、臭氧、微滤、超滤、反渗透等。针对不同水质情况，可选择其中一种或几种组合，在选择工艺过程中需要考虑以下因素：
1）回用水的用途和目标水质；
2）工艺适用性和稳定性；
3）技术经济性；
4）环境因素，包括环境污染、人体健康和安全保障。
工艺流程的确定最好经过现场试验，借鉴成功运行经验。本部分研究主要介绍了混凝沉淀、高效过滤、生物活性炭、石灰、臭氧、微滤、超滤、反渗透等多种水回用深度处理单元技术，并对其进行技术经济对比及稳定性分析。通过大量试验，得出如下结论：
1）膜过滤技术产水浊度低；封闭运行，对周围环境无干扰；只加少量化学药剂，基本上无二次污染；运行稳定，操作简便，易于维护，占地小。因此，与传统的物化处理工艺相比，具有明显的优越性。微滤、超滤膜过滤技术对有机污染物、氮、磷的去除受进水水质影响比较大，对非溶解态污染物具有极高去除率。
2）降低氮、磷类相关指标应在二级生化处理工艺中解决，这是最为有效和经济的。因此，建议污水处理厂二级处理增加脱氮除磷工艺，这样可使反渗透工艺出水稳定满足《地表水环境质量标准II类》，甚至更严格的标准。
3）超滤膜过滤技术出水水质可基本满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）及《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）标准，可以作为奥运公园补水的优选深度处理工艺。
4）反渗透工艺出水水质最优，可以满足地表水二类水质标准，大部分指标满足饮用水水源标准，可以作为最优质的回用水用于奥运公园中心区，但此工艺投资和运行费用较高
