解剖奥林匹克森林公园人工水系水质的技术保障

阿来

　　到过北京奥林匹克森林公园的人都会对那里独特的人工水系留下深刻印象。森林公园主湖区和景观河道构成了一条“龙”形水系，森林公园主湖为“龙头”，“龙身”蜿蜒穿越森林公园，张开的龙嘴对着清河，而“龙尾”则环绕着国家体育场“鸟巢”。奥运森林公园人工湖和附属水系蓄水量可达130万立方米，大致相当于两个半北海的蓄水量。在北京这样一个严重缺水的城市，在一年的大部分时间里处于降水少、气候干燥的水资源匮乏的地区，建设一个如此大规模的人工水体，水源从哪儿来？水质又如何保证？带着这些疑问，记者采访了有关专家。
　　再生水利用如何避免健康风险和生态风险？
　　清华大学环境科学与工程系教授胡洪营参与了奥林匹克森林公园水系水质净化系统的设计、运转到水质检测等相关工作，他告诉记者，为了节约水资源，体现绿色奥运和科技奥运的理念，设计者提出了“龙形水系”的设计思想，而这片呈现水光潋滟美景的人工水体，利用的却是清河和北小河再生水厂的高品质再生水。
　　胡洪营教授介绍说，所谓再生水，就是污水经深度处理后，达到一定水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水。为了解决我国水资源短缺问题，目前，再生水已经逐渐开始用于灌溉、景观用水(水体补给)、冲厕、车辆冲洗、消防和工业冷却水等非直接饮用途径。但是，毕竟再生水不同于自来水，要建设一个如此大的人工水体，需要克服一系列技术难题。
　　胡洪营教授说，未经处理的城市污水具有病原微生物种类多、数量大，化学污染物种类复杂、浓度高以及水质、水量变化大等特点，如何优化污水再生处理工艺、提高污染物去除效率、保障再生水的水质安全，就成为污水再生利用的核心和关键问题。再生水中的污染物分为化学污染物和病原微生物两大类。因此，公园内景观用水的再生水存在两种潜在风险:一是病原微生物引起的健康风险，二是氮磷引起的富营养化和水华暴发风险，即生态风险。胡洪营说，虽然再生水的利用存在一定的健康和环境风险，但是，只要通过现有技术工艺处理得当，加强管理和水质监控，就能够保证水质安全。
　　用消毒物如何避免有毒有害副产物？
　　胡洪营教授告诉记者，有效检测和预防病原微生物污染、保障水质安全，是污水再生利用的前提。生活污水受到人畜粪便污染，由其中的病原体引起的微生物风险通常是再生水利用的主要问题。消毒可以杀灭病原微生物、防止流行疾病的传播，是污水再生处理过程中必不可少的环节，也是保证再生水水质安全的关键措施。但是，在消毒过程中，消毒剂有时会与水中的有机物发生反应，产生有毒有害的消毒副产物，从而增加由化学物质引起的水质风险。他举例说，氯消毒和紫外线消毒是用得较多的两种方法，不过平时考虑其安全性的并不太多。氯是再生水消毒中最常用的消毒剂，但在氯消毒过程中产生的有毒副产物会带来一定的水质安全风险。这种消毒办法虽然病原微生物被控制住了，但是又生成了有毒有害的化学物质，这是我们不想看到的。紫外线消毒是一种新型的消毒技术，但消毒后，病原微生物容易出现死后复活的现象。如何控制紫外线消毒后病原微生物的复活，成为紫外线消毒实践中面临的难题。因此，处理好病原微生物灭活与水质安全的矛盾，成为污水再生处理中面临的重要科学问题。
　　他说，目前通过生物毒性评价来评判消毒安全性的研究还很不系统深入，不能满足指导污水消毒实践的需要。针对这种情况，他领导的课题组，在国家自然科学基金项目的支持下，研究了氯和二氧化氯消毒对再生水生物毒性的影响及其控制方法，通过优化氯消毒工艺，在控制病原微生物的基础上，减少有毒有害化学物质的生成。
　　北京最大的再生水自然净化系统
　　在奥林匹克森林公园南区的西南部是一片占地6万平方米的人工湿地系统。大片的芦苇、香蒲、球穗莎草、菖蒲和美人蕉在微风的吹拂下沙沙作响，置身于其中让人恍如身在水乡。湿地中已经能看到一条条欢快畅游的小鱼，野生白鹭已经来这里休养生息。
　　据工作人员介绍，这片湿地种植片区依次分为沼泽植物区、浅水植物区、沉水植物区和混合种植区四部分。湿地人工栽种泽泻、菖蒲、芦苇、香蒲、千屈菜、三棱草等10多种植物，共计50余万株。
　　胡洪营教授告诉记者，为了确保水系水质，奥林匹克森林公园建设了完善的水质净化系统，包括再生水补水净化人工湿地、氧化塘处理系统、湖水循环处理人工湿地及湖体滞水区助流系统等。
　　他说，由于再生水氮、磷等营养物质含量偏高，就需要特别在园内设计一处生态净水系统，即通过人工湿地系统对再生水进行净化处理。这里采用了世界上领先的水质模拟维护系统和生态温室系统来为公园内部水系提供净水资源。水质模拟维护系统的基本方法就是利用人工湿地来净化水质，以体现森林公园自然生态系统的环保功能。水生植物和湿地植物具有的净化功能，在整个奥林匹克森林公园的水质净化系统中起着举足轻重的作用。
　　奥林匹克森林公园中的人造湿地分为潜流型湿地和表流型湿地，每天能够对清河污水处理厂引来的再生水和主湖循环水进行处理，日处理能力达3万吨，已成为净化和保持规模宏大的公园龙形水系水质的关键工程和风景优美的奥林匹克森林公园的重要景观。潜流型湿地种植大量芦苇、菖蒲等湿地植物；表流型湿地则栽植了大量荷花等观赏性较强的水生植物。再生水进入主湖之前首先经过外表平静、地下翻腾的潜流湿地进行第一次净化。潜流湿地的作用就是过滤再生水中的有害物质，并利用土壤中的某些物质与水中的部分化学元素结合，将有害元素从水中分离出来。经过潜流湿地处理的再生水接着进入表流型湿地进行二次处理。表流型湿地中大量种植有净化水体功能的水生植物与湿地植物，通过植物的根系或植物分泌的液体对水体进行净化，植物的根部会吸收中水里的富营养化物质，同时还可以美化水体环境，营造特殊的湿地景观。湿地中设计的高低不平的河床让水流叠落，途中曝气增氧，再通过生态沟渠流入生态氧化潭。经过不同层级的湿地单元净化，数次净化后的水通过生物功能区最终流入主湖，向人们演示水由浊变清、由死变活的生命过程。这时的再生水达到地表水Ⅳ类标准，能够作为奥林匹克森林公园水系统的主要补水水源。
　　胡洪营教授说，通过湿地和水生植物的水质净化作用和抑藻作用，奥林匹克森林公园的水系将成为北京最大的再生水自然净化系统。这一水系的形成，一定程度上解决了北京干旱无水补、下雨留不住的局面。
　　光靠湿地系统处理再生水补水，在有些情况下还不能完全达到水质保持的目标，暴雨径流带来的氮磷很难阻挡，也会汇入湖中。“这需要通过水体的循环处理来保障水质。”胡洪营介绍:“通过水泵将湖水提升到人工湿地和生态塘系统进行处理，一是净化了湖水，二是促使了湖水的流动，增加了水体复氧速率，提高了湖水的自净能力，从而有效预防水质恶化。”
　　再生水推广有哪些关键问题？
　　胡洪营教授认为，推广再生水技术，关键是要解决好4个方面的问题:一是保障水质，解决技术上存在的问题；二是要保证每一个工艺环节的正常运行；三是解决好配套管网系统的建设，现在建设得还不够；四是水价，经济上可行了，大家自然都愿意用了。再生水的利用，不论是从经济上、还是从技术上，都是值得推广的。首先不用新的水源，保护和节省了宝贵的水资源；随着技术的进步，经济效益也会越来越明显。



来源：中国环境报