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(shù)方面的研究。

城鎮(zhèn)污水量大質(zhì)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(shè)，實現(xiàn)高質(zhì)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(chǎn)和供給的核心，亟需構(gòu)建科學、合理的污水再生處理技術(shù)與工藝評價體系和評價方法，從而為處理技術(shù)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(shù)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(shù)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(shù)委員會（SAC/TC442）和全國環(huán)保產(chǎn)業(yè)標準化技術(shù)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(shè)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(jīng)濟上可行、技術(shù)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(guān)理論研究、技術(shù)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(nóng)林牧漁業(yè)用水、補充水源水等途徑，涉及的行業(yè)領(lǐng)域十分廣泛。

近年來，我國城鎮(zhèn)污水基礎(chǔ)設(shè)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(zhì)不斷提高，為再生水利用奠定了良好的基礎(chǔ)。2021年初，國家發(fā)展改革委聯(lián)合九部門印發(fā)的《關(guān)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(wù)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(yù)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(guān)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(guān)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(shù)與工藝主要包括混凝沉淀、介質(zhì)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(shù)及其組合工藝。雖然這些技術(shù)與工藝已在實際污水再生處理過程中得到廣泛應(yīng)用，但其與不同水源水質(zhì)、再生水水質(zhì)要求之間的關(guān)系還不是十分清晰，各種技術(shù)和工藝的評價也缺少標準和規(guī)范的指導急需構(gòu)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(shù)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(shù)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(shù)委員會（SAC/TC442）和全國環(huán)保產(chǎn)業(yè)標準化技術(shù)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(shù)與工藝評價的相關(guān)術(shù)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(shù)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(shù)與工藝評價的內(nèi)容和要求。

• 提出了評價指標的結(jié)構(gòu)和設(shè)立原則，一級指標應(yīng)反映技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境和可靠性等主要方面。提出了技術(shù)指標、經(jīng)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(shù)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(shù)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(shù)與工藝評價指標包括定量和定性兩類指標。定量評價，應(yīng)選取科學、合理的可量化指標，充分考慮相關(guān)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(yīng)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(yīng)定義明確、內(nèi)涵和邊界清晰。

污水再生處理技術(shù)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(shù)指標、經(jīng)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(shè)立其他二級、三級或更多級指標；設(shè)立的指標應(yīng)定義明確、內(nèi)涵清晰。

表1 污水再生處理技術(shù)與工藝評價指標體系

（1）技術(shù)指標

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

出水水質(zhì)指在一定條件下，經(jīng)處理后達到的水質(zhì)水平。應(yīng)根據(jù)再生水的用途和用戶要求，選擇相應(yīng)的水質(zhì)指標，包括相關(guān)水質(zhì)標準中規(guī)定的指標和其他需要關(guān)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(zhì)濃度、電導率、病原指示微生物濃度等。特定指標應(yīng)根據(jù)用戶要求或水質(zhì)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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)生量指處理單位水量或去除單位質(zhì)量污染物所產(chǎn)生的污泥量。技術(shù)指標的具體計算公式可參見標準正文。

（2）經(jīng)濟指標

經(jīng)濟指標反映污水再生處理技術(shù)與工藝在投資成本、運行成本、綜合成本等經(jīng)濟方面的特征，主要包括單位水量建設(shè)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(shè)費用指為完成污水再生處理工程的建設(shè)、折合成單位處理水量的建設(shè)費用。電耗和電耗費用指處理單位水量或去除單位質(zhì)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(zhì)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(jīng)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(shù)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(chǎn)生量、溫室氣體釋放量等二級指標。

臭氣產(chǎn)生量指處理單位水量或去除單位質(zhì)量污染物所產(chǎn)生的臭氣物質(zhì)的量。污水再生處理過程釋放的臭氣物質(zhì)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(chǎn)生量受進水水質(zhì)、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(zhì)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(zhuǎn)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(shù)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(zhì)波動率、水質(zhì)達標率、冗余度、魯棒性、彈韌性等二級指標。

水質(zhì)波動率指評價周期內(nèi)，出水水質(zhì)偏離平均值的波動幅度。水質(zhì)達標率指在評價周期內(nèi)，出水水質(zhì)達到處理目標天數(shù)所占的比例。水質(zhì)波動率和水質(zhì)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(zhì)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(shè)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(zhì)、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(shè)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(yīng)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(shù)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(shù)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(guān)鍵的步驟。評價對象包括新開發(fā)的、實際應(yīng)用的和利舊改造的處理技術(shù)、單元技術(shù)和組合工藝。需要針對評價對象，確定所評價處理技術(shù)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(shù)評價、技術(shù)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(yīng)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(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境和可靠性指標外，對于新開發(fā)的處理技術(shù)、單元技術(shù)和組合工藝的評價，還需重點關(guān)注處理技術(shù)應(yīng)用的邊界條件等指標；對于實際應(yīng)用的處理技術(shù)、單元技術(shù)和組合工藝評價，還需關(guān)注運行績效提升潛力等指標。資料收集過程中應(yīng)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(shù)或工藝，應(yīng)通過中試規(guī)模實驗開展技術(shù)驗證，獲得關(guān)鍵評價指標數(shù)據(jù)。對于運行中的處理技術(shù)或工藝，應(yīng)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(shù)或工藝的特點，對于評價周期的選擇，物理化學處理技術(shù)或工藝的評價周期不宜小于30天，生物處理技術(shù)或工藝不宜小于6個月（包含冬季），濕地等生態(tài)處理技術(shù)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(shù)或工藝水力停留時間確定。為充分反映污水再生處理技術(shù)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(shù)不宜小于水力停留時間的60倍。取樣評價有效數(shù)據(jù)應(yīng)大于100組。

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

對于有相關(guān)標準檢測方法的，應(yīng)參考該方法進行水質(zhì)等指標測定；對于沒有相關(guān)標準檢測方法的，可參考相關(guān)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(yīng)詳細記錄檢測結(jié)果，包括取樣人/時間/地點、水質(zhì)檢測方法和注意事項、水量水質(zhì)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(yīng)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(guān)內(nèi)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(jié)果進行綜合分析，并與其他同類型技術(shù)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(yīng)表達規(guī)范，報告內(nèi)容包括污水再生處理技術(shù)或工藝、評價周期、技術(shù)或工藝運行條件、水質(zhì)測定方法、水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果（附原始數(shù)據(jù)）、評價結(jié)果、評價結(jié)論等內(nèi)容。通過咨詢5名及以上本領(lǐng)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(jīng)過圖1所述程序，最終形成完整的技術(shù)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(shù)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(shè)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(shù)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(shù)與工藝評價的相關(guān)術(shù)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(jīng)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(lǐng)作用。

轉(zhuǎn)自《給水排水》