净水厂生产废水优化回用及安全性研究

净水厂生产废水优化回用及安全性研究

费霞丽¹ 崔福义²
（1.厦门水务集团有限公司，福建厦门361009　 2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨黑龙江150090；）

摘要：通过研究认为净水厂生产废水回用可以改善混凝条件，节省混凝剂投加量；澄清池排泥水、滤池反冲洗水和二者的混合水对混凝的改善规律相似；存在最佳含固率和最佳混合水浊度范围，最佳含固率范围是0.1%~0.7%，最佳混合水浊度范围是60~400NTU，对应的节药率为10%~40%； 在常规水处理工艺条件下，加强混凝和过滤工艺，生产废水直接回用不会造成贾第鞭毛虫和隐孢子虫在出厂水中的累积。生产废水回用不会造成出厂水的污染，有利于提高有机物的去除率；回用生产废水没有增强水的致突变性。建立了利用最佳含固率控制生产废水回用，混合水浊度校核微调生产废水浓缩工况的优化工艺，改变了传统的先沉淀澄清后再回用的做法，具有显著的经济效益。

前言

　　净水厂生产废水（沉淀池排泥水和滤池反冲洗水）约占水厂制水量的3%~8%，直接排放，既污染环境，又浪费水资源，加剧水资源紧缺的矛盾，实现处理与回用十分必要。
　　另一方面，低浊原水难以处理，国内外均有采用向水中投加粘土的方式增加水的浊度，以促进絮体的成长，改善低浊水的混凝效果。而净水厂生产废水中就含有大量的较粗颗粒，当与低浊原水混合时，这些颗粒比较容易成为絮体的核心，改善低浊水混凝效果。
　　现有的净水厂生产废水回用工艺多是经过沉淀浓缩等处理后再进行回用，增加了运行费用，在经济上存在浪费。
　　国内外的研究说明生产废水回用改善低浊水混凝是可能的，但对卫生安全性的担心也是客观存在的，尤其贾第鞭毛虫和隐孢子虫等原生动物的累积。试验根据原水水质和净水厂生产废水的特点，将生产废水回用和改善低浊水混凝二者综合，统一考虑，研究开发最佳的生产废水回用工艺和改善净水工艺过程的综合技术，寻找生产废水回用与混凝的相关性，实现综合效益，同时研究生产废水回用的卫生安全性。

1 生产废水与混凝的相关性研究

1.1 水厂水质及试验方法
1.1.1 水厂水质
　　试验在南方H市A水厂内进行，采用机械搅拌澄清池和均质滤料滤池的常规工艺，能力为6×10⁴ m³/d，混凝剂为液体碱式氯化铝。
　　原水来自L江，原水浊度在20~30NTU内出现的概率最高，分别为50%和20%，原水浊度不大于30 NTU出现的累计概率达到80.14%，在60 NTU以内约95%。每年的11、12月份至次年的2、3月份，约有4个月的时间，原水浊度低于20 NTU。该厂原水属于低浊度水。水厂在冬春季节低浊时原水常很难处理，常常采用多投加混凝剂或投加粘土等方法来加强混凝，改善处理效果。
1.1.2 对比试验过程和方法
　　利用烧杯搅拌试验，以原水作为参比样，以原水中投加5%比例生产废水的水样作为试验样。利用混凝搅拌试验模拟水厂工艺。
　　生产废水包括澄清池排泥水、滤池反冲洗水和二者的混合水（比例为1：3），分别称为回用水1、回用水2和回用水3，原水与这三种生产废水混合后的水样分别称为混合水1、混合水2和混合水3。在正常生产过程中，滤池反冲洗水的含固率相对较低，为了便于平行比较，对滤池反冲洗废水进行适当浓缩。试验设计如下：
　　原水对比试验：各取原水1000 mL，分别注入6个烧杯中，做混凝搅拌试验。快速搅拌1 min，转速300 r/min，接着以40 r/min的慢速搅拌20 min，静置15 min后，用虹吸法取液面下2~3 cm处上清液，用HACH2000型浊度仪测上清液余浊。混凝剂为1%的聚合氯化铝，测上清液余浊，得到原水混凝沉降曲线及余浊达标时的需药量；
　　混合水试验：每个烧杯中各注入与空白样相同的原水950 mL，再注入50 mL回用水，做混凝搅拌试验。测定项目有回用水含固率、混合水浊度以及上清液余浊，得到混合水的混凝沉降曲线，并得到对应的达标需药量。
　　取不同含固率的回用水，重复试验。得到在不同原水浊度条件下，达标需药量的变化曲线。
　　试验以原水和回用生产废水的混合水的沉淀水余浊以及混凝剂消耗量作为评价指标。从水厂制水成本和日常管理模式考虑，沉淀水浊度在3±0.5NTU时认为浊度达标，此时的混凝剂投加量为达标需药量，简称需药量；对应余浊最低时的混凝剂投加量为最佳需药量。
　　在实际生产过程中，为了降低制水成本，一般以达标余浊作为控制的标准。因此试验重点以余浊作为评价的指标。
1.2 结果分析
1.2.1 沉淀水余浊和需药量的比较
　　图1-1是原水浊度为13.4 NTU时，原水和回用五种不同含固率的生产废水的混凝沉降曲线。

图1-1 原水和回用生产废水时的混凝沉降曲线
Figure1-1 Coagulation and sedimentation curve of raw water and recycling waste water

　　图1-1表明，适当的回用生产废水，可以使余浊降低，也可以使需药量减少。原水的最低沉淀水余浊为2.5 NTU，此时最佳需药量为11 mg/L，而回用5%的生产废水后，只有回用含固率为1.5%的生产废水时，最低沉淀水余浊较无回用时高，其余4种含固率的生产废水回用后，沉淀水最低余浊和需药量都降低。
　　原水的需药量为9 mg/L，回用5%的生产废水后，除了含固率1.5%的情况外，其余4种生产废水回用后需药量均低于原水的需药量，且当含固率为0.39%时，需药量最低。根据上述试验，从最低沉淀水余浊和需药量两个角度，均说明回用一定含固率的生产废水可以改善混凝条件，节省投药量或者提高处理水质，但是该含固率有一个范围。
　　根据试验结果可以看出，生产废水回用对混凝可以起到明显的改善作用，絮体沉降速度加快，说明回用生产废水可以促进原水中颗粒的碰撞、吸附，有利于结成体积较大的颗粒，促进混凝沉淀效果。采用电子扫描显微镜观察絮体颗粒，进一步考察生产废水回用对水中絮体颗粒的促进作用。

图1-2 原水的絮体颗粒
Figure1-2 Flocculation particle of raw water

　　图1-2是原水的絮体颗粒的结构图，图1-3是添加5%生产废水的混合水的絮体结构图。两图放大比例均为5000倍。

图1-3 回用5%生产废水的絮体颗粒
Figure1-3 Flocculation particle with 5% recycling rate of water treatment plant waste

　　比较两图，可观察到图1-2中絮体结构不规则且松散，存在着联结较薄弱的部位；图1-3中的絮体大小粒径颗粒结合更紧密，呈球状规则且有序排列，游离于周围液体中的小颗粒较少。对10组样品进行观察，均发现其絮体颗粒的均匀性更好，且粒径一般比原水的絮体粒径大。说明生产废水当与原水混合一起处理时，这些较粗颗粒起了絮状物形成的核心作用。同时，生产废水中含有的颗粒粒径又是原水中颗粒的数十倍甚至数百上千倍，使颗粒间的碰撞次数也大大增加。
　　在生产废水中含有大量的氢氧化铝沉淀物，与原水中的颗粒形成具有一定比例的粗细颗粒搭配，回用后提高了水中的颗粒被粘附卷扫的机会，能使某些处于未完全脱稳状态的颗粒在“网捕”和“卷扫”作用下得以去除。同时颗粒间架桥作用的增强，使得絮凝颗粒的结构更紧凑，提高颗粒沉降速度，节省混凝剂投加量，改善混凝效果。
　　试验进一步说明，回用的生产废水中颗粒的含量不宜太高，否则增加了处理水的浊度导致对混凝剂需求增加，抵消了对混凝的有利作用；
　　此外，生产废水颗粒含量过高，回用后造成处理水的浊度过高，颗粒浓度增大，在沉淀过程中，大小颗粒互相干扰，沉淀速度下降，混凝效果反而变坏。这说明生产废水回用是有一定条件的。
1.2.2 生产废水回用的最佳条件
　　为了综合评价生产废水回用对混凝的影响，以浊度达标的情况下原水与混合水需药量的变化率，即节药率作为评价指标，对全部试验数据进一步分析，节药率为正，表明生产废水回用后节省混凝剂投加量。式（1-1）是节药率公式。

节药率（%）=　　　　 （1-1）

　　（1）含固率、混合水浊度与节药率的相关性 分别分析3种回用水含固率与节药率的相关性以及混合水浊度与节药率的相关性。图1-4、图1-5和图1-6分别是回用水1、回用水2和回用水3的情况，原水浊度为10~40NTU，温度为15~25℃。

图1-4 含固率与节药率关系（回用水1）
Figure1-4 Relationship between solid content and coagulation dose saving rate（recycling water 1）

图1-5 含固率与节药率关系（回用水2） Figure1-5 Relationship between solid content and coagulation dose saving rate（recycling water 2）

图1-6 含固率与节药率关系（回用水3） Figure1-6 Relationship between solid content and coagulation dose saving rate（recycling water 3）

　　图1-4、图1-5和图1-6表示，加入回用水后节药率最高可达到50%，而在10~40%之间分布的点最多；原水浊度对节药效果有一定影响，较多情况下在原水浊度为20~30NTU时节药率更高；随着原水浊度的增加，节药量较高的含固率范围有所增大；较佳的含固率多在1%以内，超过该范围后，节药情况较为分散多变，趋向于降低混凝效果；在0.75%~1%之间时，也有少数节药效果为负的情况。3种回用水表现出的规律相同。
　　以同样的方法，得到混合水浊度与节药率的关系（图1-7是混合水1的节药率与混合水浊度的关系），三种混合水表现出相同的性质。
　　由图1-7可以看出，以混合水浊度来评价生产废水回用对混凝的改善情况，表现的规律与用含固率评价时非常相似。从统计规律上看，随着原水浊度的增加，节药的混合水浊度范围有所增大，最小范围基本在400 NTU以内；超过该范围，表现得比较分散，在400~600 NTU范围内，节药和不节药的情况均存在；大于600 NTU，节药率多为负值，即回用生产废水后降低混凝效果。3种回用水表现出相同的规律。当混合水浊度在200NTU附近时，节药率相对较高。

　　分析上述各图的数据可以发现，一些情况下，混合水浊度偏低，未达到混凝的最佳状态，影响了节药率；另一些情况，混合水浊度过高，也使节药率下降。因此，应对回用水的水质加以控制。
　　混合水浊度在400 NTU以内时，原水浊度范围不同对节药率有一定的影响，但是同混合水浊度相比影响较小。事实上，对混合水浊度起主要贡献的是回用水，而不是原水，相对较低的原水浊度不能对混合水浊度有大的贡献，其数值变化对混凝的影响也就是次要的了。更进一步，起主要贡献的是回用水中的颗粒成分，其浓度高低（含固率大小）主要决定着混合水的混凝效果。因此，以回用水的含固率或以混合水的浊度表征对混凝的影响本质上是一样的，图1-8也说明这两个参数之间存在着良好的相关性。

图1-8 含固率和混合水浊度的相关性
Figure1-8 Correlation between solid content and turbidity of mixed water

　　（2）3种回用水的回用条件 在更大的原水浊度范围内（10~90NTU）进行试验和分析，显示出3种回用水节药率及其分布情况大致相同，因此可以认为从统计角度这三种回用水改善混凝的作用规律是相同的（图1-9和图1-10）。

图1-9 3种生产废水含固率与节药率关系
Figure1-9 Relationship between solid content and coagulation dose saving rate of three types of waste water

　　图1-9和图1-10明确说明在一定的原水浊度范围内，当含固率（混合水浊度）低于某个值时，生产废水回用后达标需药量较原水的低，有改善混凝的作用。按统计结果该含固率在1%以内，混合水浊度在600 NTU以内，在此范围内的多数情况下回用生产废水会改善混凝效果，节省药耗。同时，含固率低于0.1%或混合水浊度低于60 NTU时，需药量则不会有明显的节约，这说明从改善混凝效果考虑，过低的含固率不足以起到改善混凝的作用。当含固率在0.7%~1.0%（或混合水浊度在400~600NTU）之间时，节药情况波动较大，在一些试验中节药率为负值。综合考虑以上情况，最佳的含固率范围为0.1%~0.7%，或最佳混合水浊度范围为60~400NTU，对应的节药率基本上在10%~40%之间。

图1-10种生产废水混合水浊度与节药率关系
Figure1-10 Relationship between turbidity of mixed waste water and coagulation dose saving rate of three types of mixed water

　　如上所述，用含固率或混合水浊度评价生产废水回用对混凝的影响，其规律是相似的。从生产的便利性考虑，在对生产废水进行浓缩处理时，可以采用含固率控制；在水处理主工艺的过程控制中以混合水浊度校核，并以此对生产废水的浓缩工况进行微调。
　　上述结果表明，目前一些水厂将生产废水充分沉淀或进行加药预处理后再回用的传统做法是不经济的，可根据生产废水和原水的水质情况，从废水回用改善净水工艺混凝条件出发，选择适当的生产废水回用处理程度：当原水浊度较高时，对生产废水上清液适当浓缩到适宜的含固率回用，从而使混合水浊度在较佳的范围，获得较高的节药率；当原水浊度较低时，生产废水就应少浓缩或不浓缩直接回用，获得尽量接近最佳条件的混合水浊度，也能在一定程度上改善混凝效果。做到经济上最优化。

2 生产废水回用的卫生安全性研究

　　卫生安全的饮用水，需满足三个方面的水质要求： 感官性状良好；防止介水传染病的发生，确保微生物学的安全性，特别是人和动物粪便的污染可引起介水传染病的爆发流行；预防化学物质的急、慢性中毒以及其他健康危害（如致畸、致突变、致癌作用）。卫生安全性研究主要根据生产废水的特点，从微生物安全性、微量有机污染物以及致突变方面进行系统研究。
　　不少学者对净水厂生产废水回用的微生物安全性进行了一系列的研究，有人认为回用会造成滤后水中的“两虫”数量增加的风险，生产废水必须经过预处理方能回用^[[i],[ii]]；也有人认为滤池反冲洗排水直接回用不会对水处理工艺系统的处理效果造成影响，而且由于滤池反冲排水回用，增加了原水中颗粒的碰撞和吸附的机会，使得隐孢子虫卵囊或贾第鞭毛虫孢囊被吸附和包卷的机会增多，反而有利于“两虫”和颗粒的去除^[[iii]]。混凝沉淀和过滤是常规水处理工艺去除贾第虫和隐孢子虫的重要阶段，研究表明滤后水浊度与两虫的含量具有较好的相关性，混凝效果和过滤的好坏对两虫的去除率起到非常显著的作用[[iv]]；强化混凝和优化过滤可以得到至少2log的去除率^[[v]]，有时甚至高达4log的去除率，而且滤后水浊度越低，颗粒越少，贾第鞭毛虫和隐孢子虫去除率越高^[[vi],[vii]]。
　　目前国内大多数水厂也逐渐重视生产废水回用的安全性，但目前的研究多基于常规水质参数的检验，由于检测方法的复杂和费用的昂贵，即使针对水域中的贾第鞭毛虫和隐孢子虫，也只有深圳和澳门地区进行了初步检测[[viii],[ix]]，对生产废水直接回用是否造成水处理系统中贾第鞭毛虫和隐孢子虫的累积和泄漏问题尚未见报道。
2.1 水厂水质和工艺特点
　 该试验在B水厂进行。水处理系统采用如图2-1所示的Ⅰ和Ⅱ两组工艺，其中系统Ⅰ为12×10⁴m³/d，双阀滤池，滤速8m/h，单独水冲洗，反冲洗强度为15L/s.m²。系统Ⅱ为30×10⁴m³/d，采用V型滤池，恒速恒水位过滤，滤速为8.87m/h，气水反冲洗模式，气冲强度15.3 L/s·m²，水冲强度4 L/s·m²。冲洗模式为气冲1 min，气水反冲6 min，漂洗6 min。系统Ⅰ和Ⅱ的滤池运行均由PLC进行控制，自动进行过滤和反冲洗，过滤周期为24h。
　　两组工艺的滤池反冲洗水均直接排入回收水池后自流入吸水井，由水泵提升至系统Ⅱ，反冲洗水总量约占系统Ⅱ制水量的4%左右。为了增加回用水的浓度，试验期间将系统Ⅱ部分沉淀池排泥水排入回收水池。试验期间系统Ⅱ反应池入口处的混合水浊度一般在60~120 NTU之间变动。两组工艺的原水均来自L江，但原水自江边取水口至水厂的输送方式不同。系统Ⅰ原水采用渠道重力输送，途中约有2km长的渠道为明渠，其余段均为暗涵；明渠周围为村庄和农田。系统Ⅱ原水采用水泵加压经管道输送。

2.2 试验方法
2.2.1 微生物安全性试验
　　采用美国EPA1623方法。分别采集系统Ⅰ和Ⅱ的进厂原水和出厂水，以及系统Ⅱ的沉淀池排泥水和滤池反冲洗水进行检测。出厂水水样采集量为1000 L，滤池反冲洗水为V型滤池气水合冲阶段的反冲洗水。水样情况见表2-1。

水样采集情况　　　　　　　　　　　　 表2-1
Water sampling　　　　　　　　　　　　 Table2-1

2.2.2 有机物分析和GC-MS检测
　　分别采集B水厂系统Ⅰ和系统Ⅱ的原水和出厂水，系统Ⅰ未回用生产废水，其出厂水作为空白样，系统Ⅱ有回用生产废水，作为对比样，研究分析回用生产废水后有机物种类变化和致突变性能。
　　采用美国安捷伦公司的6890GC/5973MSD进行色质联机分析，数据处理系统为G1701DA MSD化学工作站。
　　 Ames试验测试用菌株鼠伤寒沙门氏菌TA₉₈和TA₁₀₀引自美国加州大学Ames实验室Ames试验，结果如图2-2和图2-3所示。
2.3 结果及讨论
2.3.1 贾第鞭毛虫和隐孢子虫检测结果
表2-2是各水样中贾第鞭毛虫和隐孢子虫检测结果。

贾第鞭毛虫和隐孢子虫检测结果　　　　　　　　　 表2-2
Detection of giardia and cryptosporidium　　　　　 Table2-2

　　根据检测结果：系统Ⅰ的原水中检出贾第鞭毛虫和隐孢子虫，但系统Ⅱ的原水中未检出贾第鞭毛虫和隐孢子虫。两个系统的原水水源地相同，但是输送方式不同，说明系统Ⅰ原水在输送过程中，存在污染源。系统Ⅰ原水输送渠道周围为农田，附近的农村生活污水任意排放，可能造成水的污染。系统Ⅱ原水的输送采用封闭的压力流管道，输送途中原水被二次污染的机率很小。
　　系统Ⅱ的沉淀池排泥水中检出大量的贾第鞭毛虫，浓缩了原水中含有的贾第鞭毛虫，说明混凝沉淀可以很好去除原水中含有的贾第鞭毛虫。但未发现隐孢子虫，说明系统Ⅰ原水中含有的少量隐孢子虫通过混凝沉淀全部得到去除，隐孢子虫没有泄漏到滤池中，因此回用到系统Ⅱ的滤池反冲洗水中没有含有隐孢子虫，而且由于系统Ⅱ原水中没有检出隐孢子虫，因此在其排泥水中也没有隐孢子虫检出。
　　沉淀和过滤是去除两虫的两个关键工序，在合理的混凝沉淀条件下，贾第鞭毛虫和隐孢子虫可以达到3~4log的去除率^[[x]]；过滤是最后的一道关键环节，普通的快滤池去除率可以达到2log^[ii]，其对贾第鞭毛虫和隐孢子虫的去除作用主要是砂层表面的颗粒与贾第鞭毛虫孢囊或隐孢子虫卵囊颗粒之间的物理化学和生物作用。滤池反冲洗结束后的过滤初始阶段，去除效率最低。滤池的定期反冲洗，滤池成熟期足够且排放初滤水，是降低贾第鞭毛虫和隐孢子虫风险的关键工序。
　　系统Ⅰ、系统Ⅱ的滤池反冲洗排水均回流入系统Ⅱ中，两个系统的滤池截留的孢囊和卵囊均在系统Ⅱ的滤池反冲洗排水中得到浓缩，仅在系统Ⅱ的滤池反冲洗水中检测发现了贾第鞭毛虫，而两个系统的出厂水中均未发现贾第鞭毛虫和隐孢子虫。主要原因如下：
　　（1）贾第鞭毛虫和隐孢子虫的去除率与原水水质和原水中的孢囊和卵囊的含量具有相关性，水质越好，原水中孢囊和卵囊的含量越低，出水中的含量越少[[xi]]；该厂原水中含有的贾第鞭毛虫和隐孢子虫含量比较少，这也是其回用后风险较低的原因之一；
　　（2）回用一定含固率的生产废水，增加了原水中颗粒的碰撞机会，以及Al(OH)3沉淀物的卷扫和吸附作用，反而有利于贾第鞭毛虫和隐孢子虫的去除^[xi，[xii]]；
　　（3）浊度与贾第鞭毛虫和隐孢子虫的去除率具有直接的相关性，若滤后水浊度每增加1log的去除率，则隐孢子虫和贾第鞭毛虫分别提高0.89log和0.66log的去除率^[[xiii]]，而且当滤后水浊度在0.1~0.3 NTU以下时，隐孢子虫最高去除率可以达到3~4log^[vi]。该厂两系统的出厂水浊度均低于0.3NTU，因此即使原水和回用的滤池反冲洗水排水中含有贾第鞭毛虫和隐孢子虫，也会被很好的去除。
　　（4）生产上管理到位，强化混凝和优化过滤，可以极大的避免由于管理上的疏漏，而造成贾第鞭毛虫和隐孢子虫穿透滤池。此外经过强化混凝，在混凝沉淀阶段，孢囊和卵囊已经得到很好的去除，因此其反冲洗水中浓缩的贾第鞭毛虫和隐孢子虫含量也较低。
　　（5）生产废水若不进行水质水量调节而直接回用，会造成净水工艺水力负荷的波动，易造成滤池穿透现象发生，使出厂水中贾第鞭毛虫和隐孢子虫数量增加，影响水厂处理水质。因此对生产废水进行水质水量的均衡是非常重要的。该厂两个系统的滤池反冲洗排水在回用前均先排入回收水池进行水量水质均衡，再进入吸水井和原水混合后一起进入水处理系统，这又在一定程度上降低了直接回用对处理水质的影响。
2.3.2 微量有机污染物的分析
　　表2-3是两系统微量有机物去除率对比情况。
　　根据表2-3分析结果，系统Ⅱ比系统Ⅰ出厂水中有机物种类少8.57%，系统Ⅰ的有机物浓度去除率为16.81%，系统Ⅱ的有机物浓度去除率为20.07%。因为系统Ⅱ回用生产废水，但检测的原水中未包含回用水，因此由于回用生产废水而增加的有机物未反映出来，实际有机物的去除率会更高。这说明生产废水回用有利于有机物的去除。主要原因是因为回用的生产废水中含有大量的活性颗粒，回用后改善混凝条件，从而也促进了有机物的去除。
　　两系统出厂水中的多环芳烃和杂环化合物的浓度都有不同程度的增加，系统Ⅰ的增加比率分别为190.19%和3767.1%，系统Ⅱ增加的比率分别为90.31%和132.74%，虽然系统Ⅱ回用了系统Ⅰ和本系统的生产废水，但杂环化合物和多环芳烃增加的浓度远低于系统Ⅰ增加的，尤其对于多环芳烃，在原水中浓度大于系统Ⅰ且有生产废水回用的情况下，也未超过系统Ⅰ出厂水的浓度，说明系统Ⅱ对杂环化合物和多环芳烃的去除率远高于系统Ⅰ的；系统Ⅱ原水中含有的杂环化合物浓度大大低于系统Ⅰ的浓度，其出厂水中增加的浓度也是由于回用系统Ⅰ生产废水造成。
　　系统Ⅱ出厂水中没有检出醛类物质，但酮类化合物浓度增加，比原水增加了223.33%。比较两系统原水中的浓度，系统Ⅰ的浓度峰值面积远高于系统Ⅱ，其出厂水中减少的浓度远高于系统Ⅱ出厂水中增加的浓度。因为减少的有机物主要富集在生产废水中，所以，系统Ⅱ出厂水增加的浓度是由于回用系统Ⅰ的生产废水所致。
　　此外，两系统出厂水中卤代烃类有机物种类和数量均低于原水的含量，说明回用生产废水未造成系统Ⅱ出厂水卤代物浓度的增加。而且在系统Ⅱ原水含氮化合物的数量和浓度高于系统Ⅰ的情况下，其出厂水中的数量和浓度也均低于系统Ⅰ。

两系统有机污染物的去除情况对比　　　　　　 表2-3
Comparison of organic pollutants removal from raw water in two systerms Table2-3

注：表中+表示数量增加，-表示浓度增加，其他为去除的数量及浓度去除率。

　　综上所述，由于系统Ⅰ和系统Ⅱ的原水不同，系统Ⅱ出厂水中增加的有机物浓度，多是由于回用系统Ⅰ生产废水造成的，因此，一般性而言，回用生产废水不会增加出厂水的污染，回用生产废水是安全的，不会造成水中有机污染物的累积问题，而且回用生产废水有利于提高有机物的去除率。
2.3.3 Ames试验结果
　　由图2-2和图2-3可以得出以下结论：
　　（1）4个水样的有机浓集物在不加活化系统（S₉）条件下对TA₉₈和TA₁₀₀菌株均呈阴性结果，说明4个水样有机浓集物的Ames试验检测对TA₉₈和TA₁₀₀均无致突变效应；
　　（2）不管有无回用生产废水，对于TA₉₈和TA₁₀₀菌株，当检样加入量达到2L水浓集物时，出厂水的MR值小于原水的MR值，但当检样加入量小于1L时，两系统出厂水的MR值出现大于系统Ⅰ原水的情况，说明氯消毒会使出厂水的致突变性增强，但MR值均远远低于2，这与出厂水中含有卤代有机物浓度较低有关；
　　（3）系统Ⅰ和系统Ⅱ的生产废水都回用到系统Ⅱ，但当检样加入量到2 L水浓集物时，系统Ⅱ出厂水的MR值均小于其原水和系统Ⅰ的MR值。说明回用生产废水不会增强出厂水的致突变性。

图2-2 TA98不同水样剂量反应关系曲线
Figure2-2 Relation curve of dosage-reaction of TA98 different water samples

图2-3TA100不同水样剂量反应关系曲线
Figure2-3 Relation curve of dosage-reaction of TA100 different water samples

　　自来水的Ames致突变率MR与水源水的COD_Mn数值有较好的相关关系，当水源水的COD_Mn不大于4.0 mg/L，自来水中的COD_Mn不大于2.0 mg/L时，出厂水的Ames致突变率MR≤2(即致突变为阴性)^[[xiv]^]。根据前文所述，试验地的原水常年COD_Mn多在4.0 mg/L以下，出厂水COD_Mn不大于2.0 mg/L，这可能是该厂原水和有无回用生产废水的出厂水的Ames致突变性均为阴性的原因。

3结论

　　1. 净水厂生产废水回用可以改善混凝条件，节省混凝剂投加量，主要机理是因为生产废水中颗粒成为絮体的核心，增加了颗粒的碰撞机会以及被吸附架桥和卷扫的功能；
　　2. 存在改善混凝条件、节省投药量的最佳含固率和最佳混合水浊度范围，最佳含固率范围是0.1~0.7%,最佳混合水浊度范围是60~400NTU，对应的节药率为10~40%；澄清池排泥水、滤池反冲洗水和二者的混合水对混凝的作用规律相似；
　　3.在常规水处理工艺条件下，加强混凝和优化过滤，生产废水直接回用不会造成贾第鞭毛虫和隐孢子虫等原生动物的累积；
　　4. 通过GC-MS检测和Ames毒理学试验，评价生产废水回用后出厂水中的有机物含量和致突变性的变化，认为回用生产废水不会增加出厂水的污染，不会造成水中卤代物等致癌有机污染物的累积，而且有利于提高有机物的去除率；回用生产废水，出厂水有机浓集物在不加活化系统条件下对TA98和TA100均无致突变效应，回用生产废水没有增强水的致突变性；
　　5.建立了利用最佳含固率控制生产废水回用，混合水浊度校核微调生产废水浓缩工况的优化工艺，改变了传统的沉淀澄清后再回用的做法，具有显著的经济效益。

参考文献

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