通信作者

胡洪營

教授/博導，清華大學環(huán)境學院教授、國家環(huán)境保護環(huán)境微生物利用與安全控制重點實驗室主任，國家杰出青年科學基金與國家級教學名師獎獲得者，先后獲國家科技進步獎二等獎和教育部、住建部、環(huán)保部等省部級科技進步一等獎多項。主要從事再生水安全利用理論與技術方面的研究。

城鎮(zhèn)污水量大質穩(wěn)，就近可取，潛在效益顯著。加快推進污水再生利用成為支撐我國生態(tài)文明建設，實現(xiàn)高質量發(fā)展的重要舉措。污水再生處理是再生水安全穩(wěn)定高效生產和供給的核心，亟需構建科學、合理的污水再生處理技術與工藝評價體系和評價方法，從而為處理技術或工藝的選擇、診斷和運行優(yōu)化提供指導，為我國污水再生利用事業(yè)的快速發(fā)展提供堅實保證。

針對污水再生處理技術與工藝評價方法需求，清華大學等單位編制了《水回用導則 污水再生處理技術與工藝評價方法》（GB/T 41017-2021）。該標準由全國節(jié)水標準化技術委員會（SAC/TC442）和全國環(huán)保產業(yè)標準化技術委員會（SAC/TC275）共同提出并歸口，由國家市場監(jiān)督管理總局和國家標準化管理委員會發(fā)布實施。

該標準是《水回用導則》系列國家標準之一，為首次發(fā)布。《水回用導則》系列國家標準旨在從再生水分級、評價和管理等角度為再生水行業(yè)開展項目規(guī)劃、設計、運營、評價和管理等工作提供專業(yè)指導意見和規(guī)范。

污水再生利用是水資源短缺和水環(huán)境污染、問題的重要措施，其經濟上可行、技術上可靠。全球許多國家和地區(qū)已開展了卓有成效的再生水利用，例如美國、日本、澳大利亞、以色列、新加坡等國家是開展相關理論研究、技術研發(fā)和工程實踐較早的國家。再生水已普遍用于生態(tài)用水、景觀環(huán)境用水、市政用水、工業(yè)用水、農林牧漁業(yè)用水、補充水源水等途徑，涉及的行業(yè)領域十分廣泛。

近年來，我國城鎮(zhèn)污水基礎設施發(fā)展迅速，污水處理能力不斷提升，污水處理廠出水水質不斷提高，為再生水利用奠定了良好的基礎。2021年初，國家發(fā)展改革委聯(lián)合九部門印發(fā)的《關于推進污水資源化利用的指導意見》中，明確了我國污水再生利用的發(fā)展目標、重要任務和重點工程，標志著污水再生利用上升為國家行動計劃。

根據(jù)住建部《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》（2021年6月），到2025年，全國地級及以上缺水城市再生水利用率目標達到25%以上，京津冀地區(qū)達到35%以上，黃河流域中下游地級及以上缺水城市力爭達到30%。預計“十四五”期間和未來15年，我國再生水利用將會得到更快發(fā)展。

標準規(guī)范是再生水行業(yè)健康發(fā)展的重要保障。《關于推進污水資源化利用的指導意見》中明確指出“加快完善相關政策標準，將再生水納入城市供水體系。”污水再生處理是再生水系統(tǒng)的核心。目前，污水再生處理技術與工藝主要包括混凝沉淀、介質過濾（含生物過濾）、膜過濾（微濾、超濾、反滲透）、活性炭吸附、氧化等單元處理技術及其組合工藝。雖然這些技術與工藝已在實際污水再生處理過程中得到廣泛應用，但其與不同水源水質、再生水水質要求之間的關系還不是十分清晰，各種技術和工藝的評價也缺少標準和規(guī)范的指導急需構建科學、合理、規(guī)范的評價體系和評價方法，為污水再生處理技術選擇、診斷和運行優(yōu)化提供指導。

《水回用導則 污水再生處理技術與工藝評價方法》于2018年獲得立項，由全國節(jié)水標準化技術委員會（SAC/TC442）和全國環(huán)保產業(yè)標準化技術委員會（SAC/TC275）共同提出并歸口，由清華大學等單位起草。該標準規(guī)定了污水再生處理技術與工藝評價的相關術語和定義、評價指標體系、評價程序與要求，適用于污水再生處理技術與工藝的評價。在以下幾個方面具有創(chuàng)新性：

• 從評價指標體系、評價程序與要求等方面系統(tǒng)規(guī)范了污水再生處理技術與工藝評價的內容和要求。

• 提出了評價指標的結構和設立原則，一級指標應反映技術、經濟、環(huán)境和可靠性等主要方面。提出了技術指標、經濟指標、環(huán)境指標和可靠性指標的定量和定性評價方法，有助于全面反映處理技術或工藝特點。

• 提出了評價程序與基本要求，根據(jù)不同類型污水再生處理技術或工藝的特點，明確了評價周期、取樣時間與頻次等要求。

污水再生處理技術與工藝評價指標包括定量和定性兩類指標。定量評價，應選取科學、合理的可量化指標，充分考慮相關數(shù)據(jù)的可獲取性和可靠性。定性評價，主要采用描述性或相對比較方式進行評價；評價應符合客觀事實、用詞準確、具有可考核性和可比較性。定量和定性指標應定義明確、內涵和邊界清晰。

污水再生處理技術與工藝評價指標體系如表1所示。評價指標體系通常由一級指標和二級指標組成。一級指標用于對具體指標進行分類，包括技術指標、經濟指標、環(huán)境指標和可靠性指標；二級指標用于定量或定性評價。根據(jù)評價需要，也可設立其他二級、三級或更多級指標；設立的指標應定義明確、內涵清晰。

表1 污水再生處理技術與工藝評價指標體系

（1）技術指標

技術指標反映污水再生處理技術與工藝在技術性能、技術先進性等技術方面的特征，主要包括出水水質、污染物去除率、容積負荷、污染物去除負荷、污泥產生量等二級指標。

出水水質指在一定條件下，經處理后達到的水質水平。應根據(jù)再生水的用途和用戶要求，選擇相應的水質指標，包括相關水質標準中規(guī)定的指標和其他需要關注的特定指標。常規(guī)指標主要包括pH、生化需氧量（BOD）、化學需氧量（COD）、總懸浮固體、濁度、余氯、氮磷等營養(yǎng)物質濃度、電導率、病原指示微生物濃度等。特定指標應根據(jù)用戶要求或水質安全性保障需求進行選擇，如特征化學污染物、特定病原微生物、化學穩(wěn)定性、生物穩(wěn)定性、生物毒性、有毒有害副產物等。

污染物去除率指去除污染物的百分率。單位容積去除負荷指單位容積單位時間內去除污染物的量。單位占地面積去除負荷指單位占地面積單位時間去除污染物的量。污泥產生量指處理單位水量或去除單位質量污染物所產生的污泥量。技術指標的具體計算公式可參見標準正文。

（2）經濟指標

經濟指標反映污水再生處理技術與工藝在投資成本、運行成本、綜合成本等經濟方面的特征，主要包括單位水量建設費用、電耗和電耗費用、藥耗和藥耗費用、水耗和水耗費用、人工和人工費用等二級指標。

單位水量建設費用指為完成污水再生處理工程的建設、折合成單位處理水量的建設費用。電耗和電耗費用指處理單位水量或去除單位質量污染物所需電耗和電耗費用。

藥耗和藥耗費用指處理單位水量或去除單位質量污染物所需的藥耗和藥耗費用，藥劑包括混凝劑、反硝化外加碳源、污泥處理處置用藥劑等，主要用于混凝沉淀、反硝化生物過濾、污泥處理處置等污水再生處理過程。

水耗和水耗費用指處理單位水量所需水耗（包括自來水消耗量和再生水消耗量）和水耗費用。人工和人工費用指處理單位水量所需人工和人工費用。經濟指標的具體計算公式可參見標準正文。

（3）環(huán)境指標

環(huán)境指標反映污水再生處理技術與工藝對環(huán)境的正面或負面影響等環(huán)境方面的特征，主要包括臭氣產生量、溫室氣體釋放量等二級指標。

臭氣產生量指處理單位水量或去除單位質量污染物所產生的臭氣物質的量。污水再生處理過程釋放的臭氣物質種類主要包括：含硫化合物（如硫化氫、硫醇類、硫醚類等）、含氮化合物（如氨、胺類、酰胺類、吲哚類等）、烴類化合物（如烷烴、烯烴、芳香烴等）及含氧化合物（如醇、醛、酮、酚、有機酸等）。臭氣種類和產生量受進水水質、水量、處理工藝、運維方式等因素的影響。

溫室氣體釋放量指處理單位水量或去除單位質量污染物所釋放的溫室氣體量。污水再生處理過程釋放的溫室氣體主要包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）和六氟化硫（SF6）等。溫室氣體與CO2轉化的當量系數(shù)，參見表2。環(huán)境指標的具體計算公式可參見標準正文。

表2 典型非CO2溫室氣體的折算當量系數(shù)

（4）可靠性指標

可靠性指標反映污水再生處理技術與工藝在高效穩(wěn)定、運行管理等可靠性方面的特征，主要包括水質波動率、水質達標率、冗余度、魯棒性、彈韌性等二級指標。

水質波動率指評價周期內，出水水質偏離平均值的波動幅度。水質達標率指在評價周期內，出水水質達到處理目標天數(shù)所占的比例。水質波動率和水質達標率的具體計算公式可參見標準正文。

冗余度指污水再生處理系統(tǒng)超出最低水質安全保障要求的處理能力，以保證某一單元發(fā)生事故時，處理系統(tǒng)仍能穩(wěn)定持續(xù)地達到處理目標/性能指標。冗余度評價指評價污水再生處理系統(tǒng)的最大處理能力及安全系數(shù)、單元和設備備份度等，可進行定性或定量分析。

魯棒性指污水再生處理系統(tǒng)在水質、水量等沖擊作用下，保持功能穩(wěn)定的能力，即抗沖擊能力。魯棒性評價指測定負荷增加或減少情況下，污水再生處理系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間。負荷增加或減少幅度可根據(jù)評價目標進行設定。負荷增減情景包括流量增減和濃度增減兩種類型。例如，可以選取特征污染物（如指示病原微生物、化學污染物等）進行沖擊投加，考察其在污水再生處理系統(tǒng)中的特性和變化規(guī)律。

彈韌性指污水再生處理系統(tǒng)對突發(fā)事故的應對和功能恢復能力。彈韌性評價指評價停電或高毒性、高抑制性、難處理廢水沖擊等突發(fā)事件情況下，污水再生處理系統(tǒng)的運行狀況和恢復能力，可進行定性或定量分析。

污水再生處理技術與工藝評價程序主要包括：確定評價對象、明確邊界條件與評價目的、選取評價指標、收集評價資料、開展評價實驗、開展綜合評價、撰寫評價報告、開展專家咨詢、完善評價報告和形成評價報告等步驟，如圖1所示。

圖1 污水再生處理技術與工藝評價程序

（1）評價對象和評價指標

評價對象的確定是評價程序中關鍵的步驟。評價對象包括新開發(fā)的、實際應用的和利舊改造的處理技術、單元技術和組合工藝。需要針對評價對象，確定所評價處理技術或工藝的功能及其可能的適用范圍。評價目的包括處理技術評價、技術比選、運行診斷等，針對不同評價目的，選擇合適的評價程序。

評價指標應根據(jù)評價對象和目的進行合理選擇，以定量指標為主，定性指標為輔。除技術、經濟、環(huán)境和可靠性指標外，對于新開發(fā)的處理技術、單元技術和組合工藝的評價，還需重點關注處理技術應用的邊界條件等指標；對于實際應用的處理技術、單元技術和組合工藝評價，還需關注運行績效提升潛力等指標。資料收集過程中應保證數(shù)據(jù)的合理性、客觀性和全面性。

（2）評價實驗

對于新開發(fā)的處理技術或工藝，應通過中試規(guī)模實驗開展技術驗證，獲得關鍵評價指標數(shù)據(jù)。對于運行中的處理技術或工藝，應針對實際工程開展研究考察，以獲得評價指標數(shù)據(jù)。根據(jù)評價對象特點，確定科學合理的評價周期和取樣時間與頻次等。

為充分反映不同類型污水再生處理技術或工藝的特點，對于評價周期的選擇，物理化學處理技術或工藝的評價周期不宜小于30天，生物處理技術或工藝不宜小于6個月（包含冬季），濕地等生態(tài)處理技術或工藝不宜小于1年。

評價負荷增減或負荷沖擊條件下的運行性能時，負荷變化后的運行時間和評價周期，需根據(jù)處理技術或工藝水力停留時間確定。為充分反映污水再生處理技術或工藝的可靠性，負荷變化后的運行時間和評價周期，物理、化學處理工藝不宜小于水力停留時間的20倍，生物、生態(tài)處理技術不宜小于水力停留時間的60倍。取樣評價有效數(shù)據(jù)應大于100組。

可根據(jù)《城市污水再生利用 城市雜用水水質》（GB/T18920）等城市污水再生利用系列國家標準的水質要求規(guī)定，確定進水出水水質檢測項目和頻率，并滿足處理技術或工藝運行評價和管理需要。應根據(jù)條件和需要，酌情增加對關鍵水質指標和控制參數(shù)的檢測頻率。

對于有相關標準檢測方法的，應參考該方法進行水質等指標測定；對于沒有相關標準檢測方法的，可參考相關研究文獻進行測定；對于特殊指標，可以采用新開發(fā)的方法進行測定，但需要詳細描述方法并提供方法可靠性評價資料等。

應詳細記錄檢測結果，包括取樣人/時間/地點、水質檢測方法和注意事項、水量水質監(jiān)測數(shù)據(jù)報表、環(huán)境條件等。對于原始取樣與分析等過程，應保存好原始數(shù)據(jù)和信息。

（3）綜合評價

可根據(jù)評價指標體系的相關內容，對所選指標進行定量計算或定性描述。可采用專家評議、打分等方法，對定量定性評價結果進行綜合分析，并與其他同類型技術或工藝進行系統(tǒng)比較，明確評價對象的特點、優(yōu)勢和不足，提出改進措施。

（4）評價報告

評價報告撰寫應表達規(guī)范，報告內容包括污水再生處理技術或工藝、評價周期、技術或工藝運行條件、水質測定方法、水質監(jiān)測結果（附原始數(shù)據(jù)）、評價結果、評價結論等內容。通過咨詢5名及以上本領域資深專家，對評價報告進行專家評議，保證評價報告的科學性與完整性等。專家咨詢過程中獲得的評審意見等資料，宜進行歸檔保存，以備后續(xù)核查。根據(jù)專家咨詢意見，對評價報告進行完善；必要時，需重復前述數(shù)據(jù)獲取、綜合評價等程序。經過圖1所述程序，最終形成完整的技術或工藝評價報告，并及時歸檔和妥善保存。

污水再生利用是改善城市水環(huán)境、實現(xiàn)水資源循環(huán)利用、提高城市水安全和供水能力等多重目標的有效手段。目前我國在城鎮(zhèn)再生水利用量和利用途徑等方面仍有很大拓展空間，但不同污水再生處理技術與工藝的評價與優(yōu)化尚缺乏標準化、規(guī)范化和系統(tǒng)化的指導。

《水回用導則》系列國家標準旨在從再生水分級、評價和管理等角度為再生水行業(yè)開展項目規(guī)劃、設計、運營、評價和管理等工作提供專業(yè)指導意見和規(guī)范。《水回用導則 污水再生處理技術與工藝評價方法》國家標準是其中之一，為首次發(fā)布，其規(guī)定了污水再生處理技術與工藝評價的相關術語和定義、評價指標體系、評價程序與要求，對于保障污水再生處理系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效和經濟運行具有重要意義。今后需進一步做好該標準的宣貫工作，加強實施和監(jiān)督管理，充分發(fā)揮國家標準的規(guī)范和引領作用。

轉自《給水排水》