进入21世纪以来,世界性的水危机逐渐凸现,水资源紧缺和水环境退化已经成为人类社会生存发展的制约因素。水环境退化的控制和恢复研究是市政环境工程领域的前沿课题。水环境恢复与维系的基础是建立起健康的社会水循环。水健康循环模型以及流域内城市应该具备的健全水循环系统,即“取水-输水-用户-再生水循环”反馈式水资源循环利用模式。 本文针对已有的水环境恢复研究基础,就其关键环节污水再生利用与再循环进行了系统研究。并从水资源战略的高度和产业发展角度分析论述了污水再生利用保障体系,建立了以风险评价为基础,经济、政策、技术三为一体的保障体系。 本研究首先针对污水再生利用过程中化学污染物质和病原微生物引起的健康风险问题,根据我国城市污水及再生水的水质特性开展理论研究和数学分析。对典型城市污水及再生水中污染物质的分布规律进行了深入考察；结合各种再利用方式,分析了污染物的暴露途径；在吸取国外经验和国内试验的基础上,进行了主要污染物的剂量-反应关系分析；建立了适合我国国情的城市污水再生利用化学物质和病原微生物健康风险评价模型。考虑我国污水回用的实际情况,选择三种常用污水回用途径：城市绿化(包括公园绿化、道路浇洒等)、农田灌溉(包括浇灌蔬菜、水果等)和景观娱乐(包括游泳等全身接触情况)进行评价,分析确定了不同回用用途的再生水暴露途径和暴露量,作为污水再生利用健康风险评价的基础。根据毒理学、流行病学资料确立的化学污染物的致癌强度系数和参考剂量,建立了化学物质风险评价的计算模型,运用Monte-Carlo方法,对不同回用途径的再生水造成的致癌风险和躯体毒害风险进行了计算分析。建立了污水再生回用病原微生物的健康风险评价方法和评价模型。 进行污水再生利用的经济体系分析,必须对该产业的各个参与者分别进行研究,因此本文重点在于解决以下方面的问题。第一,从再生水需求者的角度出发,采用意愿调查法获得居民对再生水的态度和支付意愿,进而构造再生水的支付意愿函数和总和需求函数。第二,从再生水供给者的角度出发,在分析污水再生利用成本和效果/效益的基础上,采用费用-效果/效益分析方法研究污水再生利用的经济可行性。再生水的定价策略也是供给研究的重要内容,本文在理论分析的基础上提出了再生水定价的可行方案。 从污水再生利用产业政策制定者的角度出发,研究激励政策和约束政策的制定。激励政策包括水资源规划、需求政策、供给导向政策和投资激励政策；约束政策则包括质量监管、价格管制、财务管制、市场进入壁垒管制和垄断管制。系统分析了我国污水再生利用的发展模式和战略步骤,并就大连市的实际情况进行了理论分析。从有关技术层面出发,构建污水再生利用的规划设计、工艺技术方案和水质标准体系三个环节的技术保障体系。城市污水再生利用规划是污水再生利用工程有效实施的保障技术关键环节之一。从技术角度对规划的原则、思路进行的介绍,并结合北京市情况予以详细分析。就污水再生利用主要技术工艺进行了系统分析和比较,针对不同要求提出了建议性的工艺方案。污水再生利用标准定位和制订过程实际上是一个技术问题,标准的有效性、可操作性是污水再生回用发展的保障条件。就相关标准的现状和结构进行了分析,并强调了水质标准的可操作性,同时结合现有研究成果对现有标准体系的构建提出了改进方案。 本研究尝试建立以产业分析与风险研究为基础确立经济价格体系、政策机制体系、技术保障体系三为一体的安全保障体系。推动污水再生利用高速发展,进而解决水健康循环的关键环节问题。本课题研究建立的保障体系对整个污水再生利用产业的相关方面全面研究论述将对其均衡、健康发展起到重要的作用,也为相关理论和实用技术的发展提供基础。