《水回用導則》系列國家標準發(fā)布,胡洪營(yíng)團隊深度解讀
2021年12月31日,由清華大學(xué)、中國標準化研究院、清華大學(xué)深圳國際研究生院等單位牽頭制定的《水回用導則》系列國家標準經(jīng)國家市場(chǎng)監督管理總局、國家標準化管理委員會(huì )批準正式發(fā)布?!端赜脤t》系列國家標準為首次制定,包括以下3項標準:
?。?)《水回用導則 再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理》(GB/T 41016-2021)
?。?)《水回用導則 污水再生處理技術(shù)與工藝評價(jià)方法》(GB/T 41017-2021)
?。?)《水回用導則 再生水分級》(GB/T 41018-2021)
《水回用導則 再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理》規定了再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理的相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義、目標、措施、檢測監控與報告及制度,提出了基于風(fēng)險分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)(HACCP)體系的再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理措施,包括風(fēng)險識別方法、關(guān)鍵控制點(diǎn)設置和管控要求、水質(zhì)異常應對措施、應急管理措施等內容。
《水回用導則 污水再生處理技術(shù)與工藝評價(jià)方法》規定了污水再生處理技術(shù)與工藝評價(jià)的相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義、評價(jià)指標體系、評價(jià)程序與要求,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(jià)方法,根據不同類(lèi)型污水再生處理技術(shù)或工藝的特點(diǎn),明確了評價(jià)周期、取樣時(shí)間與頻次等要求。
《水回用導則 再生水分級》規定了以城鎮污水為水源的再生水的分級及其基本依據,適用于城鎮再生水利用規劃、安全管理、效益評價(jià)、價(jià)格確定、利用統計和標識等。
城鎮污水水量穩定、水質(zhì)可控、就近可取,是可靠的城鎮第二水源,利用潛力巨大。2021年1月,國家發(fā)展改革委聯(lián)合九部門(mén)印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導意見(jiàn)》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(diǎn)工程,標志著(zhù)污水再生利用上升為國家行動(dòng)計劃?!笆奈濉逼陂g和未來(lái)15年,我國再生水利用將會(huì )得到快速發(fā)展,再生水利用規劃、設施建設、運營(yíng)維護和管理具有巨大的發(fā)展潛力和市場(chǎng)空間。
《水回用導則》系列國家標準的發(fā)布實(shí)施將為我國污水資源化利用發(fā)展提供重要標準依據,對于加強再生水分級管理,引導污水再生處理技術(shù)開(kāi)發(fā)與優(yōu)化進(jìn)步,促進(jìn)再生水行業(yè)快速發(fā)展具有重要意義。
下一步,標準編制組將會(huì )同相關(guān)部門(mén)加強標準的宣傳、培訓、解讀和實(shí)施推廣工作,充分發(fā)揮上述標準的行業(yè)支撐作用。
【附】《水回用導則 再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理》(GB/T 41016-2021)解讀
《給水排水》雜志社特邀主編單位,對3項標準分別進(jìn)行了深度解讀,形成的系列文章將會(huì )在“給水排水”微信陸續推送。本篇重點(diǎn)解讀《水回用導則 再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理》(GB/T 41016-2021),標準規定了再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理的相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義、目標、措施、檢測監控與報告及制度,可為再生水廠(chǎng)水質(zhì)安全保障和高效穩定生產(chǎn)提供有益指導。
教授/博導,清華大學(xué)環(huán)境學(xué)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(diǎn)實(shí)驗室主任,國家杰出青年科學(xué)基金與國家級教學(xué)名師獎獲得者,先后獲國家科技進(jìn)步獎二等獎和教育部、住建部、環(huán)保部等省部級科技進(jìn)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。
污水再生利用是統籌解決水資源短缺、水環(huán)境污染和水生態(tài)損害問(wèn)題的重要途徑。再生水廠(chǎng)建設是城鎮和產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展的重要保障,對實(shí)現可持續發(fā)展目標具有重要意義。2019年,我國城鎮再生水生產(chǎn)能力為183.4億m3/年,再生水設施建設固定資產(chǎn)投資達50.83億元。標準化、規范化和系統化的再生水廠(chǎng)管理是保障再生水利用事業(yè)發(fā)展高質(zhì)量發(fā)展和快速發(fā)展的重要保證。
再生水利用的前提是水質(zhì)安全保障。針對再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理需求,清華大學(xué)等單位編制了《水回用導則 再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理》(GB/T 41016-2021)。該標準由全國節水標準化技術(shù)委員會(huì )(SAC/TC442)和全國環(huán)保產(chǎn)業(yè)標準化技術(shù)委員會(huì )(SAC/TC275)共同提出并歸口,由國家市場(chǎng)監督管理總局和國家標準化管理委員會(huì )發(fā)布實(shí)施。
該標準是《水回用導則》系列國家標準之一,為首次發(fā)布?!端赜脤t》系列國家標準旨在從再生水分級、評價(jià)和管理等角度為再生水行業(yè)開(kāi)展項目規劃、設計、運營(yíng)、評價(jià)和管理等工作提供專(zhuān)業(yè)指導意見(jiàn)和規范。
01
標準制定的重要意義
水資源短缺和水環(huán)境污染是全球面臨的重大水安全問(wèn)題,我國和“一帶一路”國家尤為突出。與雨水和海水相比,污水水量穩定、水質(zhì)可控、就地可取,已成為國際公認的“城鎮第二水源”,其再生利用技術(shù)和經(jīng)濟可行,是解決缺水和水污染問(wèn)題的雙贏(yíng)途徑,已成為國家重大需求,對實(shí)現聯(lián)合國可持續發(fā)展目標也具有重要意義。我國、美國、新加坡和以色列等國家將再生水利用作為重要戰略,開(kāi)展了卓有成效的實(shí)踐。2019年,我國城鎮地區再生水利用量已達到116億m3/年,再生水利用率約為20%。從全球范圍來(lái)看,預計到2022年,再生水利用量將超過(guò)500億m3/年。
國家發(fā)展改革委等十部委聯(lián)合出臺的《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導意見(jiàn)》(2021年1月)中指出,到2025年,我國缺水城市污水再生利用率將達到25%以上,京津冀地區將達到35%以上;到2035年,形成系統、安全、環(huán)保、經(jīng)濟的污水資源化利用格局。根據國家《“十四五”城鎮污水處理及資源化利用發(fā)展規劃》(2021年6月),“十四五”期間,新建、改建和擴建再生水生產(chǎn)能力不少于1500萬(wàn)m3/d。因此,“十四五”期間和未來(lái)15年,我國再生水利用將會(huì )得到更快發(fā)展。再生水廠(chǎng)的規劃、建設、運營(yíng)維護和管理具有巨大發(fā)展潛力和市場(chǎng)空間。
標準規范是再生水行業(yè)健康發(fā)展的重要保障。再生水廠(chǎng)以污水或達標排放的污水處理廠(chǎng)二級出水為水源,生產(chǎn)和供給再生水,是城鎮再生水系統的關(guān)鍵環(huán)節。但是,不同再生水廠(chǎng)的水源和處理工藝差異較大,不同水質(zhì)再生水適用范圍及用戶(hù)使用需求亦各不相同。目前再生水廠(chǎng)的水質(zhì)管理以末端出水口典型水質(zhì)指標的濃度控制為主,缺乏全流程水質(zhì)風(fēng)險識別與過(guò)程管控,存在水質(zhì)管理方法不統一、統籌協(xié)調不足等問(wèn)題。我國現有標準規范中尚無(wú)再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理方面的標準。為促進(jìn)再生水廠(chǎng)安全高效生產(chǎn),需要制定突出再生水特點(diǎn)、系統性和針對性強的再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理標準,以指導再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理,推動(dòng)我國再生水行業(yè)規范化發(fā)展。
02
標準的主要內容
《水回用導則 再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理》于2018年申請立項,由全國節水標準化技術(shù)委員會(huì )(SAC/TC442)和全國環(huán)保產(chǎn)業(yè)標準化技術(shù)委員會(huì )(SAC/TC275)共同提出并歸口,由清華大學(xué)等單位起草。該標準規定了再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理的相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義、目標、措施、檢測監控與報告及制度,適用于再生水廠(chǎng)的水質(zhì)管理。在以下幾個(gè)方面具有創(chuàng )新性:
編輯:王媛媛
從水質(zhì)管理目標、水質(zhì)管理措施、水質(zhì)監控與報告和水質(zhì)管理制度等方面規范了再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理內容和要求。
明確了再生水水質(zhì)管理的范疇,首次將風(fēng)險分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)(HACCP)體系引入我國再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理。提出了基于HACCP體系的再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理措施,包括風(fēng)險識別方法、關(guān)鍵控制點(diǎn)設置和管控要求、水質(zhì)異常應對措施、應急管理措施等內容。
提出了再生水廠(chǎng)水質(zhì)監控與報告要求,明確了水質(zhì)監控內容與要求、數據質(zhì)量保障方法和水質(zhì)報告制度。
03
水質(zhì)管理目標
再生水系統是一個(gè)復雜的非傳統供水工程,既具有污水處理系統的特征,又具有供水系統的特征。再生水系統構成復雜,包括水源、處理、儲存輸配、用戶(hù)端利用等環(huán)節(圖1)。再生水廠(chǎng)在再生水系統中起著(zhù)重要作用,其以污水或達標排放的污水處理廠(chǎng)二級出水為水源,生產(chǎn)和供給再生水。再生水廠(chǎng)通常包括進(jìn)水口、處理、儲存、出水口等單元,再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理目標應包括處理單元出水水質(zhì)、廠(chǎng)內儲存單元水質(zhì)、再生水廠(chǎng)出水水質(zhì)和用戶(hù)端水質(zhì)等關(guān)鍵環(huán)節。再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理是以水質(zhì)保障、控制和改進(jìn)為目的,對再生水廠(chǎng)處理工藝各關(guān)鍵環(huán)節根據水質(zhì)要求實(shí)施管理的過(guò)程。
圖1 再生水系統基本構成和流程
具體而言,針對某一處理單元,再生水廠(chǎng)應根據其后續處理單元的進(jìn)水水質(zhì)要求,確定其管理目標,以保證后續處理單元的穩定高效運行。例如,若采用反滲透處理單元生產(chǎn)A級再生水,由于反滲透膜孔徑小,極易堵塞且難以清洗,需要高水平的預處理。預處理單元一般包括:混凝沉淀、介質(zhì)過(guò)濾、超(微)濾等,預處理單元的水質(zhì)管理目標應符合其后續反滲透單元的進(jìn)水水質(zhì)要求。
針對廠(chǎng)內儲存單元,應根據再生水廠(chǎng)出水水質(zhì)要求,確定其管理目標。針對再生水廠(chǎng)出水水質(zhì),應根據用戶(hù)端水質(zhì)要求,并考慮管網(wǎng)輸配過(guò)程中的水質(zhì)變化(例如余氯的衰減和微生物的生長(cháng)等),確定其管理目標。再生水廠(chǎng)出水和用戶(hù)端水質(zhì)管控目標包括水質(zhì)指標以及各指標的達標率、波動(dòng)率等。水質(zhì)標準中規定的常規指標主要包括pH、生化需氧量(BOD)、化學(xué)需氧量(COD)、總懸浮固體、濁度、余氯、營(yíng)養物質(zhì)濃度、電導率、病原指示微生物濃度等。
但經(jīng)過(guò)深度處理后的再生水中仍含有一定量的有機物和微生物(包括病原微生物),在儲存和管網(wǎng)輸配過(guò)程中可能發(fā)生水質(zhì)劣化,威脅再生水的水質(zhì)安全性。因此,在滿(mǎn)足其相關(guān)水質(zhì)標準要求的基礎上,還需根據再生水用途和用戶(hù)要求,關(guān)注化學(xué)穩定性、生物穩定性、微量有毒有害污染物等水質(zhì)安全指標。例如,再生水用于工業(yè)利用冷卻水和洗滌用水時(shí),考慮結垢、腐蝕、生物滋生等潛在風(fēng)險,應重點(diǎn)關(guān)注NH3-N、氯離子、TDS、總硬度、SS、色度、化學(xué)穩定性等指標,循環(huán)冷卻水應考慮鹽度和硬度的控制。
當再生水同時(shí)用于多種用途時(shí),水質(zhì)可按最高水質(zhì)標準要求確定或分質(zhì)供水;也可按用水量最大用戶(hù)的水質(zhì)標準要求確定。個(gè)別水質(zhì)要求更高的用戶(hù),可自行補充處理達到其水質(zhì)要求。再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理目標需根據技術(shù)發(fā)展、最新研究成果、用戶(hù)變化情況和用戶(hù)反饋情況,及時(shí)調整和完善,包括水質(zhì)指標的增減及達標率、波動(dòng)率的調整等。
04
水質(zhì)管理措施
風(fēng)險分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)(HACCP)是一套預防性的安全管理體系,其主要內容包括識別危害可能產(chǎn)生的關(guān)鍵控制點(diǎn)、建立相關(guān)指標的關(guān)鍵限值、建立預防或減少相應危害的控制措施和驗證控制措施可以正常運行并進(jìn)行記錄等環(huán)節。HACCP原理基于預防性過(guò)程管理和質(zhì)量保證,其強調對潛在風(fēng)險及其產(chǎn)生的關(guān)鍵控制點(diǎn)(CCP)的識別、分析、評估和控制,從而消除或將潛在風(fēng)險降低到可接受水平。
HACCP體系最早用于食品行業(yè)的安全管理,現已在美國、加拿大、瑞士、法國、德國、澳大利亞等國家的城市飲用水系統安全保障體系中得到廣泛應用。國際標準化組織(ISO)頒布的《城鎮集中式再生水系統管理導則》(ISO 20760-2: 2017)國際標準中,也提出了基于HACCP原理的再生水系統風(fēng)險識別與水質(zhì)管理體系。
《水回用導則 再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理》首次將HACCP體系引入再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理。針對再生水廠(chǎng)水源水質(zhì)復雜多變、處理環(huán)節長(cháng)等特點(diǎn),為滿(mǎn)足再生水水質(zhì)安全保障需求,再生水廠(chǎng)應根據水源特點(diǎn)、處理工藝和水質(zhì)管理目標,基于風(fēng)險分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)(HACCP)體系,制定再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理措施。水質(zhì)管理措施包括風(fēng)險識別、CCP設置和管理、水質(zhì)異常應對措施、可持續改進(jìn)、應急管理等方面,其制定流程如圖2所示。再生水廠(chǎng)的潛在風(fēng)險、CCP監控指標及水質(zhì)異常應對措施示例如表1所示。當CCP的水質(zhì)指標和控制參數超出目標范圍時(shí),應及時(shí)采取應對措施,使其盡快恢復正常運行狀態(tài)。
圖2 再生水廠(chǎng)HACCP水質(zhì)管理措施制定流程
表1 再生水廠(chǎng)水質(zhì)管理措施示例
注:BOD=五日生化需氧量;CODCr=化學(xué)需氧量;DO=溶解氧;FC=糞大腸菌群數;MLSS=混合液懸浮固體濃度;MLVSS=混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度;NH3-N=氨氮;NO3-N=硝酸鹽氮;ORP=氧化還原電位;SS=懸浮物;SDI=淤泥密度指數;TC=總大腸菌群數;TN=總氮;TOC=總有機碳;TP=總磷。
此外,再生水廠(chǎng)可能受到緊急情況、突發(fā)事件、水源干擾或中斷等影響,為有效地應對突發(fā)事件或狀況可能對再生水水量和水質(zhì)造成的影響(例如極端氣候條件、自然災害、處理單元失效、管道錯接、疾病爆發(fā)等),應建立和完善水質(zhì)監測預警系統,制定水量和水質(zhì)突發(fā)事件應急預案并定期進(jìn)行應急演練。建立應急聯(lián)絡(luò )機制,提高事故響應速度和響應能力。當出現突發(fā)事件時(shí),應根據應急預案迅速采取有效的處理措施并及時(shí)上報。
在事故處置過(guò)程中,需兼顧水質(zhì)保障與水量穩定供應要求。再生水廠(chǎng)宜配備備用水源以應對緊急情況,保障再生水基本供水需求。例如,針對再生水工業(yè)利用,特定用戶(hù)(如工業(yè)冷卻用戶(hù)等)應設有備用水源或應急供水方案。當再生水水源可靠性不能保證時(shí),工業(yè)用戶(hù)可設置備用水源或應急供水方案。再生水水源水質(zhì)水量不穩定時(shí),工業(yè)用戶(hù)可設置再生水調節池,調節再生水水質(zhì)水量。在事故發(fā)生后,需進(jìn)行事故處理總結和資料積累,不斷完善應急預案。
編輯:王媛媛
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