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再生水消毒及输配的水质风险评价及管理

周广宇  
【摘要】:再生水在城市供水中所占比例不断上升,公众对再生水的水质安全性的关注也在日益增长。而再生水水质高度复杂、依赖于末端检测的被动管理方式,使其回用过程中的水质安全保障相当困难。针对这一问题,本文以对水质变化的深刻描述、对水质风险的完整评价为基础,以影响水质的关键指标的识别为核心,构建了‘预防性’的水质风险评价和管理方法框架,并分别针对真实的消毒工艺和输配管网进行了实践。 论文首先根据研究区域内的再生水回用实际,论述了城市杂用、工业回用和景观回用过程中必须关注的再生水水质指标,具体包括COD、BOD5、氨氮、粪大肠菌群、余氯和浊度项。继而,开发了消毒工艺和管网输配的水质模型,建立了描述多相间(内)的物质反应、交互过程的多组分反应动力学方程组。其涉及了所关注的水质组分在水相、生物膜和管壁相的物质反应和交互过程。 在模型参数率定中,本文以数值方法联合贝叶斯理论(MCMC, Markov ChainMonte Carlo方法)和随机过程(HSY, Hornberger-Spear-Young方法)的方式,分别率定了消毒和管网水质模型的参数,考虑了在水质模型在刻画真实、复杂反应体系时参数的不确定性。并根据结构性校验的原则,证实了模型和参数的可靠性。 在风险评价中,以空间分布的形式描述模型参数、变量初值、工艺工况的可变性,通过MC方法对所述分布的充分采样,完成工艺出水和管网节点的水质模拟,以获得的大量水质模拟结果反映当前工艺和管网的完整水质信息。以此为基础计算工艺出水的不合格风险概率、判断管网整体水质风险、与水量信息结合来评价管网水质风险的实际影响。克服了基于有限、离散检测数据的传统水质评价方法无法完整认识真实水质风险的局限。 基于水质模拟结果,以RSA(RegionalSensitivityAnalysis)方法识别工艺和管网的水质风险成因,量化原水水质、工艺工况的各项因素对水质风险的影响,识别消毒和输配环节水质风险的关键控制性因素,并论述水质风险的合理控制策略。指出应以污水再生回用流程各单元联动的方式,解决独立的水质风险,实现完整回用流程的水质管理。


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