再生之水涵養(yǎng)奧運(yùn)“龍湖”
-- 清華大學(xué)胡洪營(yíng)教授專(zhuān)訪(fǎng)
水不在深，有龍則靈。
奧林匹克森林公園，北京城的城市中軸線(xiàn)與自然山水融為一體。龍形的蜿蜒水系，沿著城市的軸線(xiàn)向北盤(pán)臥。陽(yáng)光下，銀色的波光如同銀龍的鱗甲在綠色的山林間熠熠生輝。
眾所周知，比起許多國(guó)際大都市，北京是個(gè)缺水的城市。在一年的大部分時(shí)間里處于降水少、氣候干燥的環(huán)境中。在這樣一個(gè)水資源匱乏的地區(qū)，建設(shè)一個(gè)如此大規(guī)模的人工水體，水源從哪兒來(lái)？并且通過(guò)什么方法讓它自己可以運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)？
在北京奧運(yùn)會(huì)召開(kāi)之際，記者走訪(fǎng)了清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系教授胡洪營(yíng)。從奧林匹克森林公園水系水質(zhì)凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)到水質(zhì)檢測(cè)等相關(guān)工作，他都參與了?！盀榱斯?jié)約水資源，體現(xiàn)綠色奧運(yùn)和科技奧運(yùn)的理念，奧林匹克森林公園主湖及其相關(guān)水系主要以清河和北小河再生水廠(chǎng)的高品質(zhì)再生水作為補(bǔ)充水源。”胡洪營(yíng)說(shuō)。
再生水景觀(guān)利用需防范健康和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)
所謂再生水，即污水經(jīng)深度處理后，達(dá)到一定水質(zhì)指標(biāo)，滿(mǎn)足某種使用要求，可以進(jìn)行有益使用的水。
為了解決我國(guó)水資源短缺問(wèn)題，目前，再生水已經(jīng)逐漸開(kāi)始用于灌溉、景觀(guān)用水（水體補(bǔ)給）、沖廁、車(chē)輛沖洗、消防和工業(yè)冷卻水等非直接飲用途徑。但是，普通百姓對(duì)再生水還是心有余悸，畢竟再生水不同于自來(lái)水。
胡洪營(yíng)表示：“未經(jīng)處理的城市污水具有病原微生物種類(lèi)多、數(shù)量大，化學(xué)污染物種類(lèi)復(fù)雜、濃度高以及水質(zhì)、水量變化大等特點(diǎn)，如何優(yōu)化污水再生處理工藝、提高污染物去除效率、保障再生水的水質(zhì)安全，就成為了污水再生利用的核心和關(guān)鍵問(wèn)題?！?/P>
再生水中的污染物可分為化學(xué)污染物和病原微生物兩大類(lèi)。因此，公園內(nèi)景觀(guān)用水的再生水存在兩種潛在風(fēng)險(xiǎn)：一是病原微生物引起的健康風(fēng)險(xiǎn)，二是氮磷引起的富營(yíng)養(yǎng)化和水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，即生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
優(yōu)化消毒工藝確保再生水水質(zhì)安全
生活污水受到人畜糞便污染，由其中的病原體引起的微生物風(fēng)險(xiǎn)通常是再生水利用的主要問(wèn)題。胡洪營(yíng)指出：“有效檢測(cè)和預(yù)防病原微生物污染、保障水質(zhì)安全，是污水再生利用的前提?！?/P>
消毒可以殺滅病原微生物、防止流行疾病的傳播，是污水再生處理過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)，也是保證再生水水質(zhì)安全的關(guān)鍵措施。但胡洪營(yíng)說(shuō)：“在消毒過(guò)程中，消毒劑有時(shí)會(huì)與水中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生有毒有害的消毒副產(chǎn)物，從而增加由化學(xué)物質(zhì)引起的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)?！?/P>
如何處理好病原微生物滅活與水質(zhì)安全的矛盾，成為污水再生處理中面臨的重要科學(xué)問(wèn)題。
氯是再生水消毒中最常用的消毒劑，但在氯消毒過(guò)程中產(chǎn)生的有毒副產(chǎn)物會(huì)帶來(lái)一定的水質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)。
雖然病原微生物被控制住了，但是又生成了有毒有害的化學(xué)物質(zhì)，這是我們不想看到的?！?/P>
目前，通過(guò)生物毒性評(píng)價(jià)來(lái)評(píng)判消毒安全性的研究還很不系統(tǒng)深入，不能滿(mǎn)足指導(dǎo)污水消毒實(shí)踐的需要。針對(duì)這種情況，胡洪營(yíng)帶領(lǐng)他的課題組，在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持下，研究了氯和二氧化氯消毒對(duì)再生水生物毒性的影響及其控制方法，通過(guò)優(yōu)化氯消毒工藝，在控制病原微生物的基礎(chǔ)上，減少有毒有害化學(xué)物質(zhì)的生成。
紫外線(xiàn)消毒是一種新型的消毒技術(shù)，但消毒后，病原微生物容易出現(xiàn)死后復(fù)活的現(xiàn)象。如何控制紫外線(xiàn)消毒后病原微生物的復(fù)活，成為紫外線(xiàn)消毒實(shí)踐中面臨的難題。為破解這一難題，胡洪營(yíng)領(lǐng)導(dǎo)的課題組又開(kāi)始了控制紫外消毒后被殺死的病原微生物復(fù)活的技術(shù)研究。
“氯消毒和紫外消毒是用得較多的兩種方法，不過(guò)平時(shí)考慮其安全性的并不太多?！焙闋I(yíng)說(shuō)：“再生水的利用存在一定的健康和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，但是，只要通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)工藝處理得當(dāng)，加強(qiáng)管理和水質(zhì)監(jiān)控，就能夠保證水質(zhì)安全?！?/P>
利用水生植物凈水功能，保障景觀(guān)水系水質(zhì)安全
城市污水經(jīng)過(guò)一級(jí)處理（沉淀、過(guò)濾），到二級(jí)生物處理，再到深度處理（包括混凝——沉淀——過(guò)濾、臭氧氧化、生物活性碳、膜過(guò)濾等不同工藝），最后經(jīng)過(guò)消毒，成為可用于景觀(guān)用水的再生水。
就這樣，從污水處理廠(chǎng)出來(lái)的再生水，通過(guò)管網(wǎng)的運(yùn)輸，最終到達(dá)奧林匹克森林公園。
“到了公園后，景觀(guān)水體中由氮磷引起的水華是最讓人擔(dān)心的。”胡洪營(yíng)課題組的工作也跟著再生水從污水處理廠(chǎng)延伸到了奧林匹克森林公園。
為了確保水系水質(zhì)，奧林匹克森林公園建設(shè)了完善的水質(zhì)凈化系統(tǒng)，包括再生水補(bǔ)水凈化人工濕地、氧化塘處理系統(tǒng)、湖水循環(huán)處理人工濕地及湖體滯水區(qū)助流系統(tǒng)等?！爸档藐P(guān)注的是，水生和濕生植物具有的凈化功能，在整個(gè)奧林匹克森林公園的水質(zhì)凈化系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用?！?/P>
再生水進(jìn)入主湖之前首先經(jīng)過(guò)潛流濕地進(jìn)行第一次凈化。潛流濕地的作用就是過(guò)濾再生水中無(wú)法通過(guò)土壤的有害物質(zhì)，并利用土壤中的某些物質(zhì)與水中的部分化學(xué)元素結(jié)合，將有害元素從水中分離出來(lái)。
經(jīng)過(guò)濕地處理的再生水進(jìn)入生態(tài)塘進(jìn)行二次處理。生態(tài)塘中大量種植有凈化水體功能的水生植物與濕地植物，通過(guò)植物的根系或植物分泌的液體對(duì)水體進(jìn)行凈化，同時(shí)還可以美化水體環(huán)境，營(yíng)造特殊的濕地景觀(guān)。經(jīng)過(guò)幾次處理，再生水就能作為奧林匹克森林公園水系統(tǒng)的主要補(bǔ)水水源。
胡洪營(yíng)興奮地告訴記者：“通過(guò)濕地和水生植物的水質(zhì)凈化作用和抑藻作用，奧林匹克森林公園的水系將成為北京最大的再生水凈化自然水系。這一水系的形成，一定程度上解決了北京干旱無(wú)水補(bǔ)、下雨留不住的局面。”
光靠濕地系統(tǒng)處理再生水補(bǔ)水，有些情況下還不能完全達(dá)到水質(zhì)保持的目標(biāo)，暴雨徑流帶來(lái)的氮磷很難阻擋，也會(huì)匯入湖中。“這還需要通過(guò)水體的循環(huán)處理來(lái)保障水質(zhì)。”胡洪營(yíng)介紹：“通過(guò)水泵將湖水提升到人工濕地和生態(tài)塘系統(tǒng)進(jìn)行處理，一來(lái)凈化了湖水，二來(lái)促使湖水的流動(dòng)，增加了水體復(fù)氧速率，提高了湖水的自?xún)裟芰?，從而有效預(yù)防水質(zhì)惡化?！?/P>
奧運(yùn)期間，一天測(cè)一次
采訪(fǎng)時(shí)，記者參觀(guān)了胡洪營(yíng)課題組的實(shí)驗(yàn)室，看到兩個(gè)學(xué)生正在測(cè)水樣，一問(wèn)才知道，那些樣品就是采自?shī)W林匹克森林公園龍型水系的主湖。
“奧運(yùn)會(huì)之前，一周檢測(cè)一次；奧運(yùn)會(huì)期間，一天檢測(cè)一次?！彼麄冋f(shuō)。
胡洪營(yíng)說(shuō)：“這樣高的頻率，是為了能夠隨時(shí)掌握水質(zhì)的變化。水質(zhì)一有劣化的跡象，就可以盡早采取措施，防患于未然?！?/P>
他進(jìn)一步補(bǔ)充：“奧林匹克森林公園景觀(guān)水系達(dá)到的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是水環(huán)境質(zhì)量的Ⅳ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。但是Ⅳ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的水體中也存在水華暴發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。為了及時(shí)預(yù)測(cè)水華，有必要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控。”
他們?yōu)榇酥贫艘幌盗蓄A(yù)案，例如，氮磷的濃度如果有升高的跡象，可以采取直接凈化的方式，投加磷的吸附劑或置換水體；當(dāng)?shù)走_(dá)到一定的濃度，有水華出現(xiàn)的跡象時(shí)，可以投加抑藻劑來(lái)控制藻類(lèi)的生長(zhǎng)。
再生水利用是值得的
污水再生利用是胡洪營(yíng)的主要研究方向之一，他的課題組一半以上的人員從事這方面的研究。
其實(shí)，我國(guó)開(kāi)始再生水的研究較早，“八五”、“九五”都有相關(guān)的研究課題和示范項(xiàng)目。而大家意識(shí)到再生水的重要性，是最近幾年的事。
胡洪營(yíng)說(shuō)：“我們并不僅僅圍繞奧運(yùn)會(huì)開(kāi)展再生水水質(zhì)安全與保障技術(shù)研究。應(yīng)該說(shuō)，早在2000年我們已經(jīng)開(kāi)始做了相關(guān)工作。前期研究成果正好在奧運(yùn)會(huì)期間得到了實(shí)際應(yīng)用?！?/P>
生活污水是一類(lèi)重要的非傳統(tǒng)水源，目前已有許多小區(qū)建立了污水再生處理系統(tǒng)，今后小區(qū)生活污水再生利用將會(huì)有更強(qiáng)的發(fā)展勢(shì)頭。再生水可用于小區(qū)綠化、沖廁、洗車(chē)等，起到緩解水資源短缺壓力的重要作用。他指出，尤其是我國(guó)北方地區(qū)缺水嚴(yán)重，污水再生利用是解決這一問(wèn)題的一個(gè)重要方向，政府應(yīng)該加大力度推行和實(shí)施。
在再生水的研究中，他最關(guān)心的就是安全和水量?jī)蓚€(gè)問(wèn)題，如何有針對(duì)性地采用合適的技術(shù)工藝來(lái)處理污水，以保障再生水的水質(zhì)安全；如何提高處理能力，以保證再生水的供水量。
“再生水的利用，不論是從經(jīng)濟(jì)上，還是從技術(shù)上，都是值得的。首先不用新的水源，隨著技術(shù)的逐漸進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)可行性也會(huì)越來(lái)越明顯?！焙闋I(yíng)說(shuō)：“我國(guó)推廣再生水技術(shù)，面臨的比較大的問(wèn)題有幾個(gè)：一是如何保障水質(zhì)，技術(shù)上還有些問(wèn)題沒(méi)有解決；二是如何保證每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)的正常運(yùn)行；三是管網(wǎng)系統(tǒng)，現(xiàn)在建設(shè)得還不夠；四是水價(jià)，經(jīng)濟(jì)上可行了，大家自然都愿意用了?！?/P>
來(lái)源：《科學(xué)時(shí)報(bào)》2008-08-12
