《城市污水再生利用景观环境用水水质》国标制定过程中的若干问题研究

陈立¹，王启山²，邱慎初³，杨坤¹，宋晓倩¹
（1. 中国市政工程华北设计研究院，天津 300074；2. 南开大学 环境科学与工程学院，天津 300071；
3. 国家城市给水排水工程技术研究中心，天津 300074）

　　摘　要：2003年初，国家标准化管理委员批准发布了《城市污水再生利用景观环境用水水质》国家标准，这一标准是在《再生水回用于景观水体的水质标准》的基础上进一步修订编制的。它重点解决了污水再生利用准则的概念、与河湖富营养化密切相关的营养盐含量以及与人体健康密切相关的毒理学指标问题。制定标准的过程中，针对需要重点解决的问题，编制组进行了大量的调研，并与不同领域的专家们进行了热烈的研讨。本文着重介绍了这些调研、研讨内容，以期关注及使用标准的各方了解标准背后的研究工作，更灵活、合理地使用标准，并提出建设性的意见。
　　关键词：景观回用；污水再生利用；标准；准则

1 概述

　　随着经济发展和城市化进程的加快，城市缺水范围不断扩大，缺水程度日趋严重，而人们对娱乐性水环境的要求却随着生活水平的上升在进一步提高，迫切需要人工景观水体美化城市环境，因此也急需出台相关国家标准作为景观回用实践的技术支持。
　　2000年颁布的CJ/T 95-2000《再生水回用于景观水体的水质标准》（以下简称为“行业标准”）为推荐性行业标准，且考虑当时国家经济实力的限制及景观水体回用尚不普遍的情况，所制订的水质标准要求偏低，不能满足目前景观回用实践的需要，因此为保证城市污水再生利用健康有序的推进，2002年国家标准化管理委员会组织制定了包括GB/T 18921-2002《城市污水再生利用 景观环境用水水质》(以下简称为“景观标准”)在内的三项城市污水再生利用国家标准，填补了我国城市污水再生利用国家标准的空白，为实现污水资源化提供了技术依据。
　　2003年初，国家标准化管理委员批准发布了“景观标准”，这一标准是在 “行业标准”的基础上进一步修订编制的。“景观标准”重点解决了污水再生利用准则的概念、与河湖富营养化密切相关的营养盐含量、与人体健康紧密相连的毒理学指标以及其他相关问题。
　　“景观标准”的制定参考了国际上再生水回用技术较先进、经验较丰富的美国、澳大利亚、日本和以色列等国的情况，与这些国家的再生水水质指标相比，主要区别体现在化学毒理学指标、营养盐指标和卫生学指标上。美国、澳大利亚和日本均有国家标准和地方标准，而以色列则是以美国国家标准为参考标准，并未制订自己的再生水回用标准。
　　在制定“景观标准”时，既要考虑国情，又要考虑与国际接轨。一些发达国家由于工业排放的有效控制，城市污水中的有毒物质含量有限，因此其回用标准的主要关心点在于卫生指标；而我国正处于发展之中，工业排污仍是导致水污染的重要因素，因此在回用标准的制定上，要更多地着眼于诸如有机污染、营养盐、毒理学等卫生学以外的指标。
　　在“景观标准”编制过程中针对需要重点解决的问题，编制组进行了大量的调研，并与不同领域的专家们进行了热烈的研讨。本文着重介绍了这些调研、研讨内容，以期关注及使用标准的各方了解标准背后的研究工作，更灵活、合理地使用标准，并提出建设性的意见。

2 “污水再生利用准则”的概念

　　为了保证污水再生利用功能用途的价值、保障使用方及相关方的公众健康、降低建设投资与运行成本，再生水利用标准有必要引入“准则”的概念， 所谓“准则” 即，不仅要涵盖水质指标而且要包括控制措施与使用原则。
2.1 水质指标
　　“景观标准”首先包括再生水的水质指标，而水质指标与回用范围密切相关，因此本标准根据景观环境用水的功能特性及人体的接触限度，将再生水的应用范围界定在观赏性景观环境用水和娱乐性景观环境用水两大类别，每大类别又根据水质要求的不同而分为流动性较好的河道类、流动性相对较差的湖泊类与水景类用水。
　　水质指标应该考虑对人和环境的双重影响：其中对人体健康的影响包括微生物和化学两类指标；而对环境的影响包括盐分和化学指标，即使用再生水对土壤及地下水产生长期影响的指标。考虑到景观回用在我国尚无成熟的经验可循，因此在“景观标准”中首先考虑对人体健康的影响。
　　其中观赏性景观环境用水和娱乐性景观环境用水在水质指标上的区别主要体现在卫生学指标上，即：粪大肠菌群数不同；而流动性较好的河道类、流动性相对较差的湖泊类与水景类的区别主要体现在富营养化指标上，即：TP不同；由于水景类存在着较明显的气溶胶问题，因此与其他两类用水的区别主要体现在卫生学指标上。
2.2 控制措施
　　凡可通过各级建设管理部门控制的因素均作为控制措施列入“景观标准”中的“再生水利用方式”一节，包括再生水源的选择、景观水体流动性的控制、流动换水的方式、底泥的清淤。
　　由于再生水水量有限，利用再生水的景观水体一般流动性较差，缺水城市的通常做法是，在市区河道筑砌橡胶坝，将再生水拦蓄其中。根据“八五”“城市污水回用于景观水体的研究”的国家科技攻关成果（以下简称为“八五”课题成果），夏季高温条件下的人工湖泊类水体，若其静止时间超过1天就会出现影响水体观赏效果的富营养化问题，而一般说来，小于7天不会出现藻类的指数增长期；加之其他各项指标要求较高；采用氯消毒时，对藻类生长有一定的抑制作用，其水质基本上是稳定的；此外，考虑到大型水体由于频繁换水可能带来的经济问题，因此水温超过25℃时，将河道类和湖泊类水体的水力停留时间和静止停留时间限制在5天和3天。
2.3 使用原则
　　如前所述，在“景观标准”中首先关注对人体健康的影响，而不是景观水体中水生动、植物的生存条件和对环境的影响。出于保护公众健康的需要，凡不可通过各级建设管理部门控制的因素均作为使用原则列入“景观标准”中的“其他规定”一节，即禁止：食用由再生水组成的两类景观水体中的水生动、植物，在含有再生水的景观水体中游泳和洗浴，将含有再生水的景观环境水用于饮用和生活洗涤。

3 与河湖富营养化密切相关的化学指标

　　与河湖富营养化密切相关的化学指标包括营养盐（磷、氮）和有机污染（COD/BOD）指标，“景观标准”中确定了总磷、总氮、氨氮和BOD 4项指标。
3.1 营养盐指标的确定
　　再生水作为景观环境用水，是根据缺水城市对于娱乐性水环境的需要而发展起来的一种再生水利用的方式，再生水既可被利用作为景观水体，也可以被利用作为水景用水。作为景观水体包括人工湖泊、景观池塘、人工小溪、河流等，或全部由再生水组成，或大部分由其组成，这就意味着它不同于天然景观水体那样只接受少量的污水，污染物本底值很低，水体具有较强的稀释自净能力。
　　再生水水质指标的确定是以考虑它的美学价值及人的感官接受能力为主，而不考虑富营养化的分级等问题，在控制措施上，也以增强水体的自净能力为主导思想，着重强调水体的流动性。“景观标准”的制订是出于满足缺水地区对娱乐性水环境的需要，兼顾城市污水再生利用厂的处理成本，其指标值相对于《地表水环境质量标准》中的营养盐指标值大大放宽。
　　根据“八五”课题成果，磷是淡水水体富营养化的关键性控制因素，当TP＜0.5mg/L时，即使在夏季藻华爆发期也能保证叶绿素a（Chla）＜15mg/m³，透明度＞2 m的视觉效果，即不影响娱乐性水环境的美学价值。因此将流动性较好的河道类与流动性相对较差的湖泊类、水景类的TP分别设定在1.0和0.5mg/L。
　　尽管氮不是淡水水体富营养化的控制因素，但若景观水体的最终出路是排放天然水体，依然需要对氮加以控制。“景观标准”将总氮和氨氮定为15和5mg/L，参照的是《城镇污水处理厂污染物排放标准》的报批稿，这是由于两个标准的制订同期进行，不可能互相引用所采取的权宜之策。因此值得注意的是，“景观标准”的使用方应根据景观水体的最终环境受纳水体的类别，按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》要求执行。
　　“景观标准”还鼓励各使用方在回用地点积极探索通过人工培养具有观赏价值水生植物的方法，如“生态浮岛”，控制景观水体的富营养化，并使再生水中的水生植物有经济合理的出路。
3.2 有机污染指标的确定
　　在送审稿中曾将COD、BOD作为有机污染指标同时列出，但部分专家提出：BOD可以代表可生化的有机物，COD的指标对于常规的再生工艺来说不易满足，容易限制景观回用的实践。尽管COD、BOD作为有机污染指标作用不同，前者指示厌氧条件下可生物降解的有机污染，后者则指示好氧条件下可生物降解的有机污染，但考虑到国内一般的景观水体深度不超过2米时，厌氧条件不易形成，因此采纳专家意见，只将BOD作为有机污染指标列出。

4 与人体健康密切相关的毒理学指标问题

　　化学毒理学指标是指能在动植物体内或环境中蓄积、对人体健康产生长远不良影响、毒性较大、在城市污水再生利用厂不易去除的污染物，如重金属、有毒有害化学物质和微量有机污染物等。它们主要来源于工业污染源，根据安全性原则，这一类污染物应在源头控制。将再生水回用于景观水体，必须考虑到工业废水中难生物降解的有毒物质会对人体（不同接触程度）和环境生态系统产生不同程度的影响。为保障再生水景观水体的使用安全，“景观标准”规定了再生水需要满足的选择控制项目。
　　虽然美国在此方面没做硬性规定，但却根据不同的再生水源水质和回用要求，分别选用了高低处理程度不同的工艺，高级工艺中甚至包括反渗透膜处理工艺。澳大利亚虽没在回用水标准中列出化学毒理学指标的限制，但却规定，要参照环保局对工业废物和重金属的相关要求。日本则认为，在非饮用方面的回用，没有引起人类慢性中毒的事例，而对于有毒物质对水生态的慢性致毒致害情况而言，又太复杂，没有足够的研究支持。至于以色列，在对与人接触的再生水回用中，考虑了再生水水源的限制，即只允许生活污水和食品工业废水作为再生水源，因此不再做化学毒理学方面的考虑。
　　而我国由于历史沿革和经济实力上的原因，很多情况下，无法将重污染、难生物降解的工业废水从城市污水中分离出去，导致了再生水源成分复杂，因此为保障以再生水作为景观水体的使用安全，必须严格考虑化学毒理学指标。
　　值得一提的是，“景观标准”中所提的50项选择控制项目选自《城镇污水处理厂污染物排放标准》报批稿（与正式的版本有出入），这是由于两个标准的制订同期进行，不可能互相引用造成。因此“景观标准”中所提的化学毒理学指标应理解为同时满足《城镇污水处理厂综合排放标准》和《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的相关要求。

5 其他问题

5.1 跟踪研究
　　“景观标准”在“跟踪监测”一节鼓励使用标准的各方在回用地点对使用再生水的景观河道、景观湖泊和水景进行水体水质、底泥及周围空气的跟踪监测，及时发现再生水回用中的问题。
　　这是因为景观回用在我国刚刚起步，我们不仅在人体健康方面缺乏足够的技术支持，而且在土壤和地下水的环境影响方面更缺乏足够的研究支持。我国地域辽阔，环境条件复杂，因此一时一地的研究不足以说明问题，只有使用标准的各方持之以恒地进行跟踪研究，才能获得令人信服的数据，进一步完善景观回用标准的准则体系，从而更好地指导实践活动。
5.2 消毒问题
　　再生水作为景观水体用水，涉及到公众卫生条件的保障问题，在我国目前的经济条件下，消毒方式以加氯为主。“八五”国家科技攻关项目污水回用试验表明，加氯不仅可以减少景观水体中的大肠菌群、细菌总数，而且可以抑制水体的富营养化进程。但余氯过高，不仅会引起嗅觉上的刺激，抑制有益菌的生长，还可能成为致癌因素。考虑到污水消毒工艺的发展日新月异，“景观标准”放宽了消毒途径，对于不需要通过管道输送再生水的现场回用情况，不限制采用加氯以外的其他消毒方式。
　　最近的研究表明，在使人类致病的微生物病原体中，肠道病毒和原生动物类寄生虫（如贾第虫和隐孢子虫）比肠道细菌更为重要。国外的再生水回用的标准中很少涉及这部分内容，只有1993年澳大利亚的“NSW 回用准则”和美国的夏威夷州的“再生水用于非限制性城市回用的标准”对此做出过规定。
　　采用消毒工艺时，当粪大肠菌群数满足要求时，可以认为病毒、寄生虫也得到了有效控制。因此，“景观标准”暂时未将病毒、寄生虫两项指标列入。

6 结语

　　可以预见，随着生活水平的上升，人们对娱乐性水环境要求的提高，景观回用实践将拥有更广阔的前景。这不仅由于它可以满足缺水城市对于娱乐性水环境需要，进而改善城市形象；而且可以景观河道作为输水渠道，节省了长距离双管路的投资，并以此调蓄水资源在时间上的分布不均，满足干旱期的用水需求，达到间接改善自然气候条件以及水生态循环的目的。
　　景观回用实践需要相应的标准来指导，标准的制定和完善同样需要实践研究的支持。本文作者呼吁使用“景观标准”的各方在回用地点积极探索控制景观水体的富营养化的方法，并对回用中的问题进行跟踪研究，以期尽快完善这一标准，更好地指导未来的实践。

参考文献

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