現(xiàn)代膜分離技術(shù)幾乎能100%地篩濾污水中的病原菌和病毒，而其它溶解性營養(yǎng)成分則被大部分保留。因此，污水直接經(jīng)膜過濾后的出水實(shí)際上就是一種植物生長所需的"營養(yǎng)液"。作為一種新的污水資源化方式，介紹了膜分離技術(shù)直接過濾污水后農(nóng)灌的思路、國際研究動態(tài)，并闡述這一途徑對有效解決我國水環(huán)境問題所帶來的啟示。

        由于全球性水資源短缺問題，污水城市資源化與雨水城市利用等問題已引起人們的廣泛關(guān)注。污水城市資源化與雨水城市利用雖目標(biāo)為非飲用水，諸如沖洗廁所、澆灑道路、灌溉綠地、沖洗車輛、補(bǔ)充水景、建筑用水等場合，但滿足水質(zhì)要求一般需要二級以上的處理程度。為滿足水質(zhì)要求而被去除的污染物通常為懸浮物、濁度、有機(jī)物、病原菌/病毒，甚至還包括氮、磷等植物性營養(yǎng)元素。 
    
        在污水資源化問題上，過去人們雖然也提倡過污水農(nóng)灌，但現(xiàn)在似乎很少有人對此再感興趣，其中不少理由顯得有些牽強(qiáng)。無論怎樣，農(nóng)業(yè)是人類活動中最大的耗水用戶，對水質(zhì)需求在全部用戶中也最低。如此說來，與其將污水中所謂污染物質(zhì)去除后再直接或間接配合施肥灌溉農(nóng)田，倒不如將污水中對農(nóng)作物生長有益的有機(jī)物、氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分保留下來，讓它們與水一道作為"營養(yǎng)液"灌溉農(nóng)田。實(shí)際上，生活污水（或城市污水）中只有病原菌和病毒才稱得上是對人體健康構(gòu)成危害的成分。只要以適當(dāng)處理方式將污水中的病原菌和病毒去除殆盡，污水便能直接灌溉農(nóng)作物。這樣一來，不僅實(shí)現(xiàn)了水、肥資源的雙重生態(tài)循環(huán)，還能省去為去除有機(jī)物與氮、磷而必需的二三級處理工藝。可見，污水在去除病原菌和病毒后直接灌概農(nóng)田不失為一種經(jīng)濟(jì)、有效且接近生態(tài)的資源化方式。 
    
1　適合農(nóng)灌的污水與病原菌去除方法 
   
        與傳統(tǒng)的土地處理法不同，此處污水灌溉農(nóng)田限定為生活污水（或嚴(yán)格控制的城市污水），并限定僅在農(nóng)作物生長期實(shí)施灌溉，以確保營養(yǎng)物（即污水中的污染物）主要通過作物吸收而轉(zhuǎn)化。為此，象硝酸鹽氮污染地下水這樣的環(huán)境問題便不易出現(xiàn)。對農(nóng)作物生長而言，污水含鹽量是需要特別注意的有害成分，因?yàn)楦鞣N農(nóng)作物對水中鹽分的耐受程度是不一樣的。 
   
        因此，被選擇用于污水灌溉農(nóng)田的適當(dāng)技術(shù)除要求有完全的病原菌和病毒去除能力外，也應(yīng)具有一定的脫鹽效果。在此方面，膜分離技術(shù)具有明顯優(yōu)勢，只要所選擇的膜孔徑恰當(dāng)，不但病原菌/病毒能夠被較為完全的篩濾，一部鹽分也能被脫除。研究發(fā)現(xiàn)，即使是微濾膜也能對細(xì)菌和病毒起到良好的分離效果。例如，一體式中空纖維膜（膜孔徑0.1 μm）處理生活污水，其膜過濾出水中大腸菌群數(shù)小于1 個(gè)/mL。研究人員把孔徑為0.03 μm（超濾）和0.1 μm（微濾）的膜過濾出水進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，膜孔徑的大小對病毒的去除影響不大，二者出水中的病毒濃度在同一個(gè)數(shù)量級上，運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)病毒含量都在10 PFU/mL。由此可見，直接用超濾或微濾膜過濾污水，完全可能達(dá)到去除細(xì)菌和病毒的目的。隨著制造工藝的提高和市場發(fā)展的趨勢，膜分離技術(shù)的性能已變得越來越好，膜的價(jià)格也越來越低。為此，有人已將膜分離技術(shù)喻之為"21世紀(jì)的水處理技術(shù)"。污水直接膜過濾用于農(nóng)業(yè)灌溉的原理見圖1。 
 

    
2　膜分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用范圍 
    
        繼膜分離技術(shù)自20世紀(jì)60年代被引入污水處理領(lǐng)域以來，它們的應(yīng)用范圍基本上分三種類型，且均與生物處理配合使用，屬于兩種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合: 
    
        (1)固液膜分離-生物處理方法采用超濾（UF）或微濾（MF）膜組件截留生物污泥并使之回流生物反應(yīng)池； 
    
        (2)氣體滲透膜用于生物處理反應(yīng)池，實(shí)現(xiàn)無氣泡氧轉(zhuǎn)移給細(xì)菌利用。同時(shí)，膜也用作生物膜生長的支撐介質(zhì)，使氧透過介質(zhì)膜從一側(cè)轉(zhuǎn)移至生物膜，而營養(yǎng)物從另一（液體）側(cè)向生物膜轉(zhuǎn)移； 
    
        (3)提取膜（非多孔性硅樹脂膜）工藝被設(shè)計(jì)用于從有毒工業(yè)廢水中提�。ㄞD(zhuǎn)移）可降解的有機(jī)污染物，供后續(xù)的生物處理單元降解。 
    
        膜分離技術(shù)直接用于過濾原污水的研究與應(yīng)用還不多見，目前僅在韓國、澳大利亞和荷蘭等地進(jìn)行過相關(guān)的試驗(yàn)。其中，只有荷蘭正在進(jìn)行的試驗(yàn)以膜直接過濾原污水用于農(nóng)業(yè)再循環(huán)利用為目的。 

3　污水膜過濾效果與應(yīng)用前景分析 
    
        荷蘭研究人員使用孔徑為0.03 μm管狀膜，進(jìn)行了直接過濾城市污水的試驗(yàn)；試驗(yàn)用原水水質(zhì)為：SS 142～235 mg/L, 濁度 98～192 NTU, COD 430～740 mg/L, BOD 155～280 mg/L, 總氮 43～93 mg/L, 總磷 4.4～10.5 mg/L。試驗(yàn)結(jié)果表明，在膜的污水通量達(dá)100 L/(m2·h·bar)(1 bar=105 Pa）的情況下，對懸浮物、濁度、有機(jī)物、營養(yǎng)元素、細(xì)菌、病毒等的去除率分別為：懸浮物99.99%，濁度99.99%，COD 60%，BOD 50%，總氮20%，總磷40%，K+ 20%，Cl-10%，細(xì)菌99.99%，病毒99.99%。從試驗(yàn)結(jié)果看，經(jīng)膜直接過濾后的污水是僅含溶解性植物營養(yǎng)物質(zhì)的無（病原）菌無（�。┒�、透明度很高的液體，是一種名副其實(shí)的植物"營養(yǎng)液"。 
    
        荷蘭研究人員在他們試驗(yàn)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)作物生長對水分與肥分的特定需求參數(shù)，進(jìn)行了污水灌溉農(nóng)田時(shí)作物生長期間水分與肥分的物料平衡計(jì)算。以半干旱地區(qū)種植小麥、大豆、玉米三種旱作作物為例，來自一個(gè)5000當(dāng)量人口城鎮(zhèn)污水經(jīng)膜直接過濾后可灌溉10 hm2面積的土地，并提供充足的作物養(yǎng)分。 
    
        參照我國生活污水（或城市污水）水質(zhì)特征，對比現(xiàn)行《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-92 ），膜直接過濾后的污水完全可以滿足旱作作物灌溉水質(zhì)需要，甚至有可能用于水作作物和蔬菜種植。中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水量占全國總用水量的80%以上，同時(shí)，農(nóng)作物生長對肥料的需求也非常大，因此，污水農(nóng)業(yè)資源化潛力巨大。綜合中國水資源短缺與水污染并存的水環(huán)境現(xiàn)狀以及資源匱乏與財(cái)力有限的現(xiàn)實(shí)，污水直接膜濾后灌溉農(nóng)田不失為一種經(jīng)濟(jì)有效的污水處理與利用方式，特別適合小城鎮(zhèn)分散式處理。 
    
        在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的今天，生態(tài)經(jīng)濟(jì)（或循環(huán)經(jīng)濟(jì)）將逐漸在全球成為主要經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，它是21世紀(jì)世界各國環(huán)境保護(hù)必然的戰(zhàn)略選擇，因?yàn)樗苡行У鼗猸h(huán)境與發(fā)展之間的尖銳矛盾。經(jīng)過工業(yè)革命近300年的消耗之后，可供人類利用的自然資源已經(jīng)所剩無幾，人類必須尋求新的發(fā)展道路，生態(tài)經(jīng)濟(jì)正是最重要的選擇之一。新的文明時(shí)代必然伴隨著新產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，廢物/水再利用產(chǎn)業(yè)的興起就是人類社會步入環(huán)境文明時(shí)代的重要標(biāo)志，是歷史發(fā)展的必然趨勢。污水直接膜過濾能達(dá)到"去除糟粕，保留精華"的目的，它的研發(fā)創(chuàng)意便直接源于生態(tài)經(jīng)濟(jì)的思想，它能最大程度地促使水分與養(yǎng)分的循環(huán)和持久利用。

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