給水排水 |WHO《再生水飲用回用:安全飲用水生產(chǎn)指南》解讀!
小編的話:面對(duì)世界各地日益增長的再生水飲用回用研究、實(shí)踐和發(fā)展需求,世界衛(wèi)生組織(WHO)于2017年8月首次發(fā)布了《再生水飲用回用:安全飲用水生產(chǎn)指南》,為我國水回用行業(yè)開拓和擴(kuò)展再生水利用途徑提供重要指導(dǎo)和借鑒。
1 基本情況
目前,全球約20億人缺乏安全飲用水源。污水再生利用是緩解供水緊張和水環(huán)境問題的有效途徑之一,也是保障水資源可持續(xù)利用的重大需求。世界衛(wèi)生組織(WHO)分別于1983~1984年、1993~1997年、2004年和2011年出版了《WHO飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》的第1~4版,并于2017年發(fā)行了第4版補(bǔ)充版。在《WHO飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》的基礎(chǔ)上,2017年WHO首次發(fā)布了《再生水飲用回用:安全飲用水生產(chǎn)指南》(以下簡稱指南)。
該指南旨在幫助各國制定與再生水飲用回用有關(guān)的安全管理辦法,提供再生水飲用回用項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理和系統(tǒng)評(píng)價(jià)等方面的指導(dǎo),保障以再生水為水源的飲用水安全。該指南主要針對(duì)再生水的有計(jì)劃補(bǔ)給,包括再生水直接飲用(DPR)和間接飲用(IPR),再生水的無計(jì)劃間接補(bǔ)給不在該指南的討論范圍內(nèi)。
2再生水飲用回用管理原則
再生水飲用回用管理應(yīng)當(dāng)遵循《WHO飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》中提出的安全飲用水框架(見圖1),該框架的實(shí)施是確保飲用水安全性的基礎(chǔ)和必要條件。
在安全飲用水框架基礎(chǔ)上,再生水飲用回用管理主要針對(duì)與飲用回用相關(guān)的問題和特征,包括識(shí)別污水中可能存在的多種化學(xué)污染物和高含量的病原微生物、污水管理、再生水深度處理、環(huán)境緩沖或人工儲(chǔ)存單元控制措施等方面。此外,由于再生水飲用回用的水源來自城市污水,再生水飲用回用管理也應(yīng)當(dāng)參考《WHO衛(wèi)生安全計(jì)劃:污水與排泄物安全利用和排放指南》。
3系統(tǒng)評(píng)價(jià)及危害識(shí)別
污水中可能存在的高含量腸道致病菌,為再生水的安全飲用回用帶來高風(fēng)險(xiǎn)。指南中列舉了污水中可能存在的病原微生物及其在污水中的濃度范圍(見表1),包括細(xì)菌、病毒、致病原蟲(寄生蟲)等,并比較了病原微生物的常規(guī)檢測方法。指南中還提到污水中可能存在的新興致病菌、抗生素耐藥菌和抗生素抗性基因等問題,但一般來講這些微生物在再生水飲用回用中的含量非常低。
污水中存在種類繁多的化學(xué)污染物,主要來自工業(yè)廢水、商業(yè)和市政污水。指南中列舉了污水中可能存在的15類化學(xué)污染物及其潛在來源(見表2)。污水中化學(xué)污染物濃度一般在ng/L至mg/L級(jí)別。
再生水飲用回用項(xiàng)目化學(xué)污染物主要來自污水水源,可通過水源污染控制、污水再生處理、再生水與飲用水混合等方法實(shí)現(xiàn)再生水飲用回用過程化學(xué)危害的管理。
一般來講,污水經(jīng)過再生處理后,絕大多數(shù)化學(xué)污染物只有經(jīng)過長期暴露后才會(huì)引起人們的關(guān)注,但也有一些有害化學(xué)物經(jīng)短期連續(xù)暴露就會(huì)產(chǎn)生影響。因此,設(shè)置科學(xué)合理、切實(shí)可行的化學(xué)污染物基準(zhǔn)值可對(duì)公眾(易感人群和普通人群)健康起到保護(hù)作用。
指南還提到了需進(jìn)一步關(guān)注有毒藍(lán)藻和藻毒素、再生水消毒過程中產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物和新興化學(xué)污染物,如全氟烷基和多氟烷基類物質(zhì)以及納米顆粒物。污水中還可能存在放射性污染物。指南中列舉了污水中放射性污染物的種類和潛在來源。一般來講,再生水飲用回用過程中所涉及的處理技術(shù)和方法可有效地去除放射性污染物。此外,指南還描述了水質(zhì)感官指標(biāo)和公眾可接受性問題,包括色、嗅、味、濁度、鹽度和外觀等指標(biāo),涵蓋了引起問題的生物和化學(xué)因素及相應(yīng)問題的處理方法。
4水質(zhì)安全保障措施
針對(duì)污染物控制和水質(zhì)安全保障,指南指出應(yīng)采取從再生水水源到最終飲用水輸配和利用的全流程控制措施來預(yù)防危害或使危害降至可接受水平?刂拼胧┖吞幚韱卧木唧w選擇可能受多種因素影響,指南強(qiáng)調(diào)應(yīng)采用多屏障安全保障方法來保障再生水補(bǔ)給飲用水的安全性,包括源頭控制(如控制工業(yè)廢水的排放和雨水的混入)、再生水深度處理、環(huán)境緩沖或人工儲(chǔ)存單元等一系列措施和單位。
有關(guān)再生水的處理和凈化,指南描述了二級(jí)處理、土壤含水層處理(SAT)、高級(jí)氧化過程、活性炭吸附、膜過濾和消毒等處理方法的特點(diǎn)和處理效果并列舉了美國、納米比亞、新加坡、比利時(shí)、澳大利亞等國家和地區(qū)典型再生水飲用回用案例所采取的主要工藝。目前較廣泛采用的處理工藝為微濾/超濾—反滲透和高級(jí)氧化的組合工藝。指南還指出應(yīng)采用環(huán)境緩沖或人工儲(chǔ)存單元作為IPR和DPR項(xiàng)目的重要屏障之一,并描述了緩沖單元的結(jié)構(gòu)配置和實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的問題。
再生水飲用回用的輸配環(huán)節(jié),應(yīng)當(dāng)考慮再生水與飲用水的混合位置、混合區(qū)域、水質(zhì)穩(wěn)定性(如RO出水離子強(qiáng)度很低)、消毒副產(chǎn)物前體物、管網(wǎng)腐蝕性、水中自然元素的遷移(如含水層中砷和六價(jià)鉻的遷移)等潛在影響因素。
為確保再生水飲用回用系統(tǒng)能夠穩(wěn)定持續(xù)可靠達(dá)到處理目標(biāo)和健康保障要求,可通過控制措施和手段的實(shí)施或聯(lián)合使用(如多屏障處理單元、備用設(shè)施、監(jiān)測控制、人工儲(chǔ)存單元等),增強(qiáng)系統(tǒng)的可信賴性、冗余度、魯棒性和回彈性(見圖2)。
為保障控制措施的有效性,還需對(duì)控制措施進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證過程可通過對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)、具體過程實(shí)施效果的評(píng)價(jià)和現(xiàn)場測試等方式實(shí)現(xiàn)。根據(jù)激發(fā)試驗(yàn)和運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù),指南總結(jié)了不同處理過程對(duì)病原微生物和化學(xué)污染物指示指標(biāo)或替代指標(biāo)的驗(yàn)證性去除效果。
5監(jiān)測、管理與交流
為應(yīng)對(duì)再生水飲用回用系統(tǒng)中可能存在的水源水量或水質(zhì)大幅波動(dòng)情況和相對(duì)高含量的微生物和化學(xué)污染物,指南指出需要在再生水飲用回用系統(tǒng)全流程的關(guān)鍵控制點(diǎn)實(shí)施運(yùn)行監(jiān)測,并建議盡量采用在線監(jiān)測儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測和記錄。運(yùn)行監(jiān)測過程需要確定監(jiān)測指標(biāo)、基準(zhǔn)值(或限制范圍)、監(jiān)測頻率和監(jiān)測周期等信息。
針對(duì)病原微生物和化學(xué)污染物的控制,指南分別列舉了不同處理過程建議選取的監(jiān)測指標(biāo)、監(jiān)測頻率、監(jiān)測點(diǎn)和注意事項(xiàng)。除運(yùn)行監(jiān)測外,再生水飲用回用系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測還應(yīng)包括對(duì)化學(xué)污染物指標(biāo)和病原指示微生物去除率效果的驗(yàn)證性測試,確認(rèn)水質(zhì)已達(dá)到安全要求。此外,有效的管理、文件記錄和意見交流也是水安全計(jì)劃的重要部分。
6基于健康的目標(biāo)
基于健康的目標(biāo)是安全飲用水框架中的重要組成部分,目標(biāo)的制定可為污水中可能存在的病原微生物、化學(xué)污染物和放射性污染物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供基礎(chǔ)。基于健康的目標(biāo)有4種主要類別:健康結(jié)果目標(biāo)(如可容許的疾病風(fēng)險(xiǎn)水平)、水質(zhì)目標(biāo)(如化學(xué)危害的基準(zhǔn)值)、去除目標(biāo)(如特定病原微生物的對(duì)數(shù)去除)和特定的技術(shù)目標(biāo)(如特定處理工藝的應(yīng)用)。
再生水飲用回用的安全性評(píng)價(jià)最常采用的目標(biāo)形式為去除目標(biāo)和水質(zhì)目標(biāo)。針對(duì)病原微生物去除目標(biāo),該指南采用《WHO飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》中設(shè)定的每人每年10-6的殘疾調(diào)整壽命年的可容許的疾病風(fēng)險(xiǎn)水平。針對(duì)微量化學(xué)污染物,該指南未設(shè)定基準(zhǔn)值(基準(zhǔn)值并不是強(qiáng)制性的限值,而是為國家或地區(qū)制定水質(zhì)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù))。針對(duì)常量化學(xué)污染物和放射性污染物,基準(zhǔn)值參考《WHO飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》,該指南未設(shè)定新的指標(biāo)和基準(zhǔn)值。
7監(jiān)管與公眾參與
指南指出,再生水飲用回用系統(tǒng)監(jiān)管應(yīng)明確責(zé)任、加強(qiáng)水安全計(jì)劃和衛(wèi)生安全計(jì)劃的實(shí)施和水質(zhì)準(zhǔn)則的建立、明確測試和報(bào)告要求、獨(dú)立監(jiān)督要求并注重結(jié)果交流和定期檢查。此外,獲得公眾的信任和信心是再生水飲用回用項(xiàng)目順利執(zhí)行的關(guān)鍵。公眾參與計(jì)劃的內(nèi)容可包括信息獲取、信息計(jì)劃、交流策略、信息評(píng)估和案例分析等。
8知識(shí)鴻溝與今后研究方向
針對(duì)再生水飲用回用過程中可能面臨的新興有毒有害化學(xué)污染物和高風(fēng)險(xiǎn)病原微生物所帶來的安全保障新挑戰(zhàn),指南指出目前的知識(shí)鴻溝與今后研究方向包括:
(1)探究環(huán)境緩沖單元對(duì)再生水中病原微生物濃度的影響(如緩沖單元距離設(shè)置、稀釋程度等對(duì)微生物傳染性削減和滅活的影響),獲取更多有關(guān)再生水中病原微生物濃度和傳染性方面的相關(guān)信息。
(2)開發(fā)對(duì)人工儲(chǔ)存單元有效性測試的快速測試手段或方法(如生物測定方法),進(jìn)一步支撐再生水健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。
(3)提升運(yùn)行監(jiān)測的靈敏性和可靠性,進(jìn)一步支撐膜生物反應(yīng)器(MBR)和反滲透(RO)處理過程的有效性驗(yàn)證,提高再生水飲用回用項(xiàng)目的應(yīng)急預(yù)案制定和管理水平。
微信對(duì)原文有刪減。原文標(biāo)題:世界衛(wèi)生組織《再生水飲用回用:安全飲用水生產(chǎn)指南》解讀;作者:陳卓、吳乾元、杜燁、孫艷、陸韻、楊宏偉、劉書明、胡洪營;作者單位:清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境模擬與污染控制國家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,清華大學(xué)深圳研究生院國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境微生物利用與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,清華-伯克利深圳學(xué)院 深圳環(huán)境科學(xué)與新能源技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室;刊登在《給水排水》2018年第6期