污水再生处理工艺水质模拟与风险管理研究

【摘要】：污水再生利用是解决水资源短缺和水环境污染问题的重要途径,保障水质安全是污水再生利用的关键问题。再生水水源污水厂二级出水中污染物成分复杂,可能含有多种病原微生物和化学污染物,经深度处理后仍存在水质安全风险。再生水厂自身操作运行条件的波动性也是出水水质风险的来源之一。此外,再生水水质标准的日益严格对保障再生水水质达标提出了挑战。因此,如何在科学系统地评价再生水厂水质风险基础上制定实用有效的风险管理策略,已经成为保障我国再生水安全迫切需要解决的问题。本研究针对我国再生水安全管理面临的上述问题,以再生水厂水质模型为核心工具,构建了再生水厂水质风险评价与管理的方法学。该方法学能够模拟和评价再生水厂进水水质和工艺运行参数等对出水水质风险的影响,从进水到各工艺单元的全过程识别水质风险关键控制指标,从而为制定实用有效的再生水厂水质风险管理策略提供支持。本研究开发了机理性再生水厂水质模型,该模型能够模拟COD、NH3-N、粪大肠菌群、余氯、遗传毒性和雌激素效应沿超滤、臭氧和氯消毒工艺单元的变化。基于现场数据进行参数识别和模型验证。结果表明,模型具有较好的模拟效果和高比例的灵敏参数,且参数数值与文献值基本吻合,因此,模型具有较高的可靠性。本研究应用模型对清河再生水厂开展水质风险评价与管理案例研究。根据相关再生水水质标准确定常规指标水质风险评价标准,根据毒性效应当量物质预测无效应浓度推算出再生水厂出水毒性效应限值,作为毒性效应水质风险评价标准。应用再生水厂水质模型模拟出水水质的概率分布,并结合水质风险评价标准,评价再生水厂出水水质风险。结果表明,清河再生水厂出厂水存在一定水质风险,且NH3-N、遗传毒性和雌激素效应的风险较高。依据区域灵敏度分析的方法,识别水质风险的关键控制指标,进而从设定污水厂二级出水的污染物控制目标、优化再生水厂工艺运行参数等方面制定水质风险管理策略。 【关键词】：再生水厂 水质 模型 风险管理
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 研究目标与内容9-10
• 1.3 论文结构10-12
• 第2章 污水再生处理工艺水质模型研究进展12-23
• 2.1 污水再生处理工艺概述12
• 2.2 超滤工艺水质模型12-16
• 2.2.1 机理模型13-15
• 2.2.2 经验模型15-16
• 2.3 臭氧工艺水质模型16-18
• 2.3.1 机理模型16-17
• 2.3.2 经验模型17-18
• 2.4 氯消毒工艺水质模型18-20
• 2.4.1 机理模型18-20
• 2.4.2 经验模型20
• 2.5 污水再生处理工艺集成模型20-21
• 2.6 与研究需求的差距分析21
• 2.7 小结21-23
• 第3章 再生水厂水质模拟与风险管理的方法学23-34
• 3.1 方法学概述23-28
• 3.2 超滤工艺水质模型28-30
• 3.3 臭氧工艺水质模型30-31
• 3.4 氯消毒工艺水质模型31-33
• 3.5 小结33-34
• 第4章 再生水厂水质模型参数识别和模型验证34-64
• 4.1 再生水厂现场监测34-39
• 4.1.1 再生水厂工艺概况34
• 4.1.2 现场监测方案34-35
• 4.1.3 监测结果分析35-39
• 4.2 超滤工艺水质模型参数识别和模型验证39-50
• 4.2.1 超滤工艺对COD的截留模型39-42
• 4.2.2 超滤工艺对粪大肠菌群的截留模型42-45
• 4.2.3 超滤工艺对遗传毒性的截留模型45-47
• 4.2.4 超滤工艺对雌激素效应的截留模型47-50
• 4.3 臭氧工艺水质模型参数识别和模型验证50-55
• 4.3.1 臭氧工艺对COD和粪大肠菌群的去除模型50-53
• 4.3.2 臭氧工艺对遗传毒性和雌激素效应的去除模型53-55
• 4.4 氯消毒工艺水质模型参数识别和模型验证55-63
• 4.4.1 氯消毒工艺对COD、NH3-N和粪大肠菌群的去除模型55-60
• 4.4.2 氯消毒工艺对遗传毒性和雌激素效应的去除模型60-63
• 4.5 小结63-64
• 第5章 再生水厂水质风险管理案例研究64-74
• 5.1 水质风险评价标准64-65
• 5.2 再生水厂参数65
• 5.3 再生水厂水质风险模拟与评价65-67
• 5.4 水质风险关键控制指标识别67-70
• 5.5 水质风险管理策略70-72
• 5.6 小结72-74
• 第6章 结论与建议74-77
• 6.1 结论74-75
• 6.2 建议75-77
• 参考文献77-83
• 致谢83-85
• 个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果85

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