再生之水涵養奧運“龍湖”清華大學胡洪營教授專訪

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與自然山水融為一體。龍形的蜿蜒水系，沿著城市的軸線向北盤臥。陽光下，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，比起許多國際大都市，北京是個缺水的城市。在一年的大部分時間里處于降水少、氣候干燥的環境中。在這樣一個水資源匱乏的地區，建設一個如此大規模的人工水體，水源從哪兒來?并且通過什么方法讓它自己可以運轉起來?

在北京奧運會召開之際，記者走訪了清華大學環境科學與工程系教授胡洪營。從奧林匹克森林公園水系水質凈化系統的設計、運轉到水質檢測等相關工作，他都參與了。“為了節約水資源，體現綠色奧運和科技奧運的理念，奧林匹克森林公園主湖及其相關水系主要以清河和北小河再生水廠的高品質再生水作為補充水源。”胡洪營說。

奧運會期間，每天都要檢測“龍湖”水質。

再生水景觀利用需防范健康和生態風險

所謂再生水，即污水經深度處理后，達到一定水質指標，滿足某種使用要求，可以進行有益使用的水。

為了解決我國水資源短缺問題，目前，再生水已經逐漸開始用于灌溉、景觀用水(水體補給)、沖廁、車輛沖洗、消防和工業冷卻水等非直接飲用途徑。但是，普通百姓對再生水還是心有余悸，畢竟再生水不同于自來水。

胡洪營表示：“未經處理的城市污水具有病原微生物種類多、數量大，化學污染物種類復雜、濃度高以及水質、水量變化大等特點，如何優化污水再生處理工藝、提高污染物去除效率、保障再生水的水質安全，就成為了污水再生利用的核心和關鍵問題。”

再生水中的污染物可分為化學污染物和病原微生物兩大類。因此，公園內景觀用水的再生水存在兩種潛在風險：一是病原微生物引起的健康風險，二是氮磷引起的富營養化和水華暴發風險，即生態風險。

優化消毒工藝確保再生水水質安全

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險通常是再生水利用的主要問題。胡洪營指出：“有效檢測和預防病原微生物污染、保障水質安全，是污水再生利用的前提。”

消毒可以殺滅病原微生物、防止流行疾病的傳播，是污水再生處理過程中必不可少的環節，也是保證再生水水質安全的關鍵措施。但胡洪營說：“在消毒過程中，消毒劑有時會與水中的有機物發生反應，產生有毒有害的消毒副產物，從而增加由化學物質引起的水質風險。”

如何處理好病原微生物滅活與水質安全的矛盾，成為污水再生處理中面臨的重要科學問題。

氯是再生水消毒中最常用的消毒劑，但在氯消毒過程中產生的有毒副產物會帶來一定的水質安全風險。“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物質，這是我們不想看到的。”

目前，通過生物毒性評價來評判消毒安全性的研究還很不系統深入，不能滿足指導污水消毒實踐的需要。針對這種情況，胡洪營帶領他的課題組，在國家自然科學基金項目的支持下，研究了氯和二氧化氯消毒對再生水生物毒性的影響及其控制方法，通過優化氯消毒工藝，在控制病原微生物的基礎上，減少有毒有害化學物質的生成。

紫外線消毒是一種新型的消毒技術，但消毒后，病原微生物容易出現死后復活的現象。如何控制紫外線消毒后病原微生物的復活，成為紫外線消毒實踐中面臨的難題。為破解這一難題，胡洪營領導的課題組又開始了控制紫外消毒后被殺死的病原微生物復活的技術研究。

“氯消毒和紫外消毒是用得較多的兩種方法，不過平時考慮其安全性的并不太多。”胡洪營說：“再生水的利用存在一定的健康和環境風險，但是，只要通過現有技術工藝處理得當，加強管理和水質監控，就能夠保證水質安全。”

利用水生植物凈水功能，保障景觀水系水質安全

城市污水經過一級處理(沉淀、過濾)，到二級生物處理，再到深度處理(包括混凝——沉淀——過濾、臭氧氧化、生物活性碳、膜過濾等不同工藝)，最后經過消毒，成為可用于景觀用水的再生水。

就這樣，從污水處理廠出來的再生水，通過管網的運輸，最終到達奧林匹克森林公園。

“到了公園后，景觀水體中由氮磷引起的水華是最讓人擔心的。”胡洪營課題組的工作也跟著再生水從污水處理廠延伸到了奧林匹克森林公園。

為了確保水系水質，奧林匹克森林公園建設了完善的水質凈化系統，包括再生水補水凈化人工濕地、氧化塘處理系統、湖水循環處理人工濕地及湖體滯水區助流系統等。“值得關注的是，水生和濕生植物具有的凈化功能，在整個奧林匹克森林公園的水質凈化系統中起著舉足輕重的作用。”

再生水進入主湖之前首先經過潛流濕地進行第一次凈化。潛流濕地的作用就是過濾再生水中無法通過土壤的有害物質，并利用土壤中的某些物質與水中的部分化學元素結合，將有害元素從水中分離出來。

經過濕地處理的再生水進入生態塘進行二次處理。生態塘中大量種植有凈化水體功能的水生植物與濕地植物，通過植物的根系或植物分泌的液體對水體進行凈化，同時還可以美化水體環境，營造特殊的濕地景觀。經過幾次處理，再生水就能作為奧林匹克森林公園水系統的主要補水水源。

胡洪營興奮地告訴記者：“通過濕地和水生植物的水質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水補、下雨留不住的局面。”

光靠濕地系統處理再生水補水，有些情況下還不能完全達到水質保持的目標，暴雨徑流帶來的氮磷很難阻擋，也會匯入湖中。“這還需要通過水體的循環處理來保障水質。”胡洪營介紹：“通過水泵將湖水提升到人工濕地和生態塘系統進行處理，一來凈化了湖水，二來促使湖水的流動，增加了水體復氧速率，提高了湖水的自凈能力，從而有效預防水質惡化。”

奧運期間，一天測一次

采訪時，記者參觀了胡洪營課題組的實驗室，看到兩個學生正在測水樣，一問才知道，那些樣品就是采自奧林匹克森林公園龍型水系的主湖。

“奧運會之前，一周檢測一次;奧運會期間，一天檢測一次。”他們說。

胡洪營說：“這樣高的頻率，是為了能夠隨時掌握水質的變化。水質一有劣化的跡象，就可以盡早采取措施，防患于未然。”

他進一步補充：“奧林匹克森林公園景觀水系達到的水質標準是水環境質量的Ⅳ類標準。但是Ⅳ類標準的水體中也存在水華暴發的風險。為了及時預測水華，有必要對水質進行嚴密監控。”

他們為此制定了一系列預案，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;當氮磷達到一定的濃度，有水華出現的跡象時，可以投加抑藻劑來控制藻類的生長。

再生水利用是值得的

污水再生利用是胡洪營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，我國開始再生水的研究較早，“八五”、“九五”都有相關的研究課題和示范項目。而大家意識到再生水的重要性，是最近幾年的事。

胡洪營說：“我們并不僅僅圍繞奧運會開展再生水水質安全與保障技術研究。應該說，早在2000年我們已經開始做了相關工作。前期研究成果正好在奧運會期間得到了實際應用。”

生活污水是一類重要的非傳統水源，目前已有許多小區建立了污水再生處理系統，今后小區生活污水再生利用將會有更強的發展勢頭。再生水可用于小區綠化、沖廁、洗車等，起到緩解水資源短缺壓力的重要作用。他指出，尤其是我國北方地區缺水嚴重，污水再生利用是解決這一問題的一個重要方向，政府應該加大力度推行和實施。

在再生水的研究中，他最關心的就是安全和水量兩個問題，如何有針對性地采用合適的技術工藝來處理污水，以保障再生水的水質安全;如何提高處理能力，以保證再生水的供水量。

“再生水的利用，不論是從經濟上，還是從技術上，都是值得的。首先不用新的水源，隨著技術的逐漸進步，經濟可行性也會越來越明顯。”胡洪營說：“我國推廣再生水技術，面臨的比較大的問題有幾個：一是如何保障水質，技術上還有些問題沒有解決;二是如何保證每一個工藝環節的正常運行;三是管網系統，現在建設得還不夠;四是水價，經濟上可行了，大家自然都愿意用了。”