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本文调查了北京四座不同处理规模、不同处理工艺以及不同回用途径的再生水厂,通过实地走访、文献调研、专家调查等方法,收集了再生水厂处理工艺、处理规模、运行数据等基本资料,结合现场采样及实验室实际分析,研究了以下内容:再生水处理工艺对不同污染物的去除效果;再生水质回用途径适应性分析;利用主成分分析法综合评价再生水水质状况;结合层次分析法和模糊数学理论对再生水处理工艺综合效益做出综合评价分析。本研究对于科学合理地选择再生水处理工艺,减少工艺选择的盲目性和失误;最大限度地发挥再生水厂的技术、经济、社会和环境效益;促进城市污水资源化健康发展均具有工程应用价值和指导作用。主要研究成果如下:
1.采用标准指数法分析再生水质回用途径适应性。混凝+沉淀+过滤工艺出水最适合用作城市杂用水,微絮凝+过滤+紫外消毒+出水补ClO2工艺出水可用于景观环境补水,超滤膜工艺出水基本可以用作景观环境用水、城市杂用水和工业用水,反渗透(RO)工艺出水可用作高品质再生水。四种工艺出水均不适合用于地下水回灌。
2.四座再生水厂进出水中均检测到了消毒副产物前体物。水厂进水中含有类富里酸和类蛋白,未发现类腐殖质。水厂工艺对消毒副产物前体物有一定的去除效果,但出水中仍残留一定量类富里酸,此类物质具有较强的消毒副产物生成潜能,当出水加氯消毒时易产生氯消毒副产物,不利于出水的安全回用。
3.四座水厂出水中检测到了邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)两种环境激素。其中,DBP浓度满足景观环境用水标准,而不满足地下水回灌标准,DEHP浓度满足地下水回灌标准。常规工艺对DBP和DEHP去除效果不明显;膜工艺对两种物质的去除效果相对较好,但也没有达到理想状况。
4.利用主成分分析法基于SPSS软件得到影响再生水水质的第一主成分是反映感官性能的指标和COD指标的综合,第二主成分是环境激素类指标和氨氮指标,并得到水厂出水水质的综合得分,全面反应了水质的优劣情况。其中,RO工艺出水水质得分最低,出水水质最好,其次为超滤膜工艺和混凝+沉淀+过滤工艺,微絮凝工艺出水水质最差。为后续进行再生水处理工艺的综合效益评价打下了良好的基础。
5.建立了一套综合评价再生水处理工艺综合效益的评价方法和数学理论。采用层次分析法建立评价指标体系,并确立了各项指标权重。其中,专家们最重视工艺的环境效益,其次为技术性能,最后是经济指标。以四座再生水厂为实例,发现在此指标体系下,RO工艺和超滤膜工艺综合效益相对较高。
本文在再生水中DBP和DEHP分析方法、标准指数法分类评价再生水质回用途径适用性、以及采用主成分分析法综合评价再生水水质的研究在国内外相关领域具有新颖性。