服务水回用的先进废水处理技术

气候变化和全球人口稳步增长导致淡水供给压力越来越大，进一步凸显管理宝贵水资源的重要性。除了节约用水，水回用工艺 —— 直接处理废水，使其达到饮用水水质标准 —— 正成为补充淡水供给的一项重大战略。

在过去十多年时间里，常见水回用应用包括工业循环冷却过程、厕所冲洗用水和绿地灌溉用水。然而近年来，伴随着水处理技术创新，提高了饮用回用方式的可行性和安全性 —— 包括直接和间接饮用回用 —— 在市政污水处理领域内迅速推广普及。

首先采用传统水处理方法，去除回用水中较大颗粒度的固体和微生物；随后，运用先进的水处理技术，针对性清除残留的微小颗粒物和病毒污染物。需要采用过滤、反渗透和消毒等工艺，确保符合严格的饮用回用水质标准。

通常，通过过滤去除悬浮固体颗粒物、细菌和大分子有机物。过滤介质可以是砂子、粒状介质和细孔滤膜。

膜过滤一直都是饮用水处理的主要手段，加压污水，迫使水流流动通过细孔滤膜，从而去除污染物。膜孔尺寸按需调整，通常需要使用不同型号的滤膜，随着下游工艺的逐步推进，孔径会逐步减小。

微滤常用于三级水处理的初级处理工序，孔径范围在0.1至10微米之间。超滤（UF）滤膜的孔径在0.01至0.1微米之间，能够彻底有效去除悬浮固体颗粒物、细菌和多种病毒。这两类过滤工艺使用的滤膜都相当于物理屏障，污染物残留粘附在滤膜表面，只有净水可以流过滤膜。随着时间的推移，滤膜表面黏附的污染物会逐渐增多，因此需要定期安排反冲洗，以保证过滤效率，防止滤孔堵塞，确保水顺利流过滤膜。

纳滤膜孔径约为0.001微米，属于更加精细的过滤过程。纳滤的滤膜孔径非常细小，能够滤除更多种类的污染物，包括有机溶解物、钙镁等硬度离子、杀虫剂和部分重金属。纳滤通常介于超滤与反渗透（RO）工艺之间，有助于进一步净化后的水质，为后续反渗透处理减轻负担，无需消耗大量能量去除溶解盐。

对于水的纯度至关重要的应用场合，比如在直接饮用回用和许多工业应用场合中，可以使用反渗透膜去除细小污染物。滤膜孔径约为0.0001微米，可以滤除营养盐、矿物质、痕量污染物、细菌和病毒。反渗透膜孔径非常小，并且需要克服渗透压，反渗透工艺需要耗费大量能量，泵送加压后的水，使其顺利通过滤膜。

由于滤膜孔径细小，反渗透系统一般采用错流过滤方式，即过滤渗透液流过滤膜，而被污染的浓缩液则被直接排入至容器中。在错流过滤中，浓缩液会带走滤膜上的污染物黏附，保持足够的湍流流速，防止滤膜表面堵塞。

浓缩液中包含有营养盐和其他无法通过滤膜的化合物。为了提高水回用收率，反渗透系统通常分成多级处理阶段，一个阶段的浓缩液会流过第二阶段的反渗透膜，或者直接通过最初的滤膜回收。

完成过滤后直接进入消毒处理，消毒通常是三级水处理的最后一道工序。水处理的常见消毒方法有氯消毒法，以及紫外线和臭氧等高级氧化消毒法。它们可以灭活残留病原体，包括细菌、病毒和原生动物，确保符合严格水质要求。

水回用项目成功落地实施离不开先进的水处理技术，同时还需要细致的过程控制，严格监测给水水质，完善健全维护制度。过程控制系统必须能够持续监测并适时调整水处理参数，确保水质稳定，同时还必须采取环保措施，防止污染物渗入，破坏水处理效果。

各国政府都意识到水回用在保障用水安全方面的作用日益重要，法规体系也迅速发展健全。尤其是间接饮用回用和直接饮用回用，许多地区都公布了审批许可流程，明确了水回用项目的具体要求，解决了公众对系统安全的顾虑和担忧。随着水处理技术的发展进步，法规监管体系也随之不断调整，持续推动创新，同时保障公众健康，保护环境完整性。

可持续行动直接关乎未来的水资源安全，持续加大研发、基础设施、公共教育投资，确保子孙后代能够获得可持续的水资源。