【摘要】：本論文為國家自然科學(xué)基金重點項目“城市污水生態(tài)回用及水環(huán)境質(zhì)量保障”和國家科技重大水專項課題“缺水城市雨污水再生處理和不同途徑用水的關(guān)鍵技術(shù)研究與工程示范”的專題研究內(nèi)容。論文針對全球城市化進程引發(fā)的城市水資源短缺和水環(huán)境污染問題,從“污水是重要水源”出發(fā),以可持續(xù)城市水環(huán)境系統(tǒng)建設(shè)為最終目標(biāo),開展了城市污水再生利用系統(tǒng)的構(gòu)建理論與方法研究。論文從解決城市缺水和水環(huán)境污染的主要途徑入手,分析了城市污水再生利用在解決城市水問題中的優(yōu)越性和必要性;在總結(jié)城市污水再生利用技術(shù)和系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出了城市污水再生利用系統(tǒng)構(gòu)建的基本思路,并在此基礎(chǔ)上建立了城市污水再生利用系統(tǒng)的基本框架;通過對集中式和分散式兩種系統(tǒng)模式的系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)管理和系統(tǒng)建設(shè)的分析,明確了兩種系統(tǒng)的不同作用分別體現(xiàn)為“量”和“面”兩個方面,提出了集中式-分散式優(yōu)化組合的系統(tǒng)模式;通過系統(tǒng)分析和模型建立,形成了以“潛力分析-水量平衡-物料平衡-模式優(yōu)選-技術(shù)選擇”為主線的城市污水再生利用系統(tǒng)構(gòu)建典型流程,提出了傳統(tǒng)城市水系統(tǒng)的改良和優(yōu)化方案,建立了基于費用-效益分析方法的城市污水再生利用項目技術(shù)經(jīng)濟評價方法;理論成果應(yīng)用于典型案例研究,形成了不同尺度、不同模式的系統(tǒng)構(gòu)建實踐體系。論文的主要工作及其成果包括以下方面: 1.針對全球城市化短缺和水環(huán)境惡化的普遍問題,分析了新水源開發(fā)、城市節(jié)水和非常規(guī)水資源利用等解決途徑的不同特征和實施效果,明確了城市污水再生利用在緩解城市缺水和改善水環(huán)境中的必要性和重要作用,提出了城市污水再生利用是構(gòu)建水的良好循環(huán)的關(guān)鍵途徑、解決城市缺水的主要途徑和改善城市水環(huán)境質(zhì)量的有效途徑。 2.在總結(jié)國內(nèi)外城市污水再生利用技術(shù)和系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出了未來的發(fā)展趨勢主要集中在新技術(shù)、新法規(guī)和新系統(tǒng)三個方面。突破城市污水“達標(biāo)排放”的建設(shè)理念,通過連續(xù)的水量、穩(wěn)定的水質(zhì)、低廉的成本和靈活的方式的分析,驗證了“污水是城市重要淡水資源”的連續(xù)性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和靈活性的四大顯著特點和優(yōu)勢,提出了通過城市污水再生利用系統(tǒng)的構(gòu)建,實現(xiàn)污水的再生、再利用和再循環(huán),真正達到污水作為城市新增“第二水源”緩解城市缺水的目的。 3.從城市終端用戶著手,全面梳理了城市污水回用的主要途徑,歸納為生態(tài)回用、農(nóng)業(yè)回用、工業(yè)回用、市政回用、室內(nèi)回用和其他回用6個方面。通過現(xiàn)有傳統(tǒng)城市供排水系統(tǒng)的起源、發(fā)展和主要構(gòu)成的分析,理清了該系統(tǒng)“單向直流、末端處理”的明顯特性,總結(jié)了系統(tǒng)在水資源浪費、污染物排放、水體污染、水文循環(huán)、規(guī)劃理念、管理方式等方面的問題和弊端。 4.引入可持續(xù)水環(huán)境系統(tǒng)建設(shè)理念,從城市內(nèi)部、城市與水體、城市與流域三個不同空間尺度總結(jié)了城市水系統(tǒng)可持續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)和基本原則,明晰了城市污水再生利用系統(tǒng)構(gòu)建對擴展城市水資源、減少城市水污染、豐富城市水系統(tǒng)的巨大促進作用,提出污水再生利用是城市建設(shè)和水環(huán)境建設(shè)的重要內(nèi)容。形成了城市污水再生利用的系統(tǒng)框架,框架主要構(gòu)成包括城市水系統(tǒng)體系、再生利用模式體系、回用途徑體系、系統(tǒng)評價和約束體系四個方面。 5.從系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)管理和系統(tǒng)建設(shè)三個主要方面對城市污水再生利用的集中式系統(tǒng)和分散式系統(tǒng)進行了綜合研究和評價,明確了兩種模式在城市污水再生利用系統(tǒng)中的不同作用,分別體現(xiàn)為“量”和“面”兩個方面,即集中式系統(tǒng)的重點是提高污水再生率和回用規(guī)模,分散式系統(tǒng)的重點是擴大再生利用覆蓋面;以此為基礎(chǔ),提出了“優(yōu)水優(yōu)用、水盡其用”、“點面結(jié)合、優(yōu)勢互補”的集中式-分散式組合優(yōu)化系統(tǒng)的建設(shè)和管理方案。 6.以城市污水的處理規(guī)模、再生率和城市用水總量、再生水使用率為參數(shù)建立了城市污水再生利用的潛力模型;建立了系統(tǒng)的總體水量平衡和污染物物料平衡方法及模型;建立了系統(tǒng)模式選擇的技術(shù)經(jīng)濟方法和模型;提出了污水再生處理技術(shù)的選擇方法、過程和標(biāo)準(zhǔn);以此為基礎(chǔ),提出了城市污水再生利用系統(tǒng)構(gòu)建的典型流程。 7.提出了城市污水再生利用系統(tǒng)建設(shè)的最終目標(biāo)是“最小排放”和“最大利用”,圍繞此目標(biāo),研究了傳統(tǒng)城市水系統(tǒng)的優(yōu)化方案,提出了基于城市整體水系統(tǒng)的“水系集成規(guī)劃”模式和“以用戶為導(dǎo)向(End Use Need)”的多元化建設(shè)和管理模式。 8.分析了不同污水再生利用途徑的主要經(jīng)濟效益體現(xiàn),建立了以凈效益(NBV)為指標(biāo)的費用-效益擴展經(jīng)濟評價模型;從直接效益和間接效益兩方面重點對城市污水再生利用的經(jīng)濟效益進行了研究和建模,明確了效益的主要構(gòu)成包括:自然資源效益、人力資源效益、環(huán)境效益;利用簡化方式對污水再生利用的環(huán)境效益進行了量化模型的建立,為城市污水再生利用的效益分析提供了實用工具,避免了潛在效益的低估。 9.理論研究成果和模型應(yīng)用于城市污水再生利用的典型案例分析和評價,實施了西安市城市污水再生利用、西安思源學(xué)院污水再生利用和西安綠地世紀(jì)城住宅小區(qū)污水再生利用的系統(tǒng)構(gòu)建,形成了不同尺度、不同系統(tǒng)模式的系統(tǒng)構(gòu)建實踐體系。 在我國,城市污水再生利用事業(yè)正在快速發(fā)展,但污水再生利用系統(tǒng)的構(gòu)建研究還處于起步階段,尤其缺乏系統(tǒng)的理論框架和方法體系。建立符合我國國情的城市污水再生利用系統(tǒng)構(gòu)建理論和方法體系,具有重要的理論意義和實用價值。本論文的研究成果為城市污水再生利用系統(tǒng)建設(shè)的決策、實施和管理提供了理論依據(jù)和參考,促進城市污水資源化的順利推進。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X703

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 侯志剛;;水資源規(guī)劃對城市的影響敏感度分析[J];民營科技;2014年09期

2 唐蓮;劉超;;基于供需平衡的城市污水再生利用潛力預(yù)測[J];節(jié)水灌溉;2014年11期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 陳小虎;城市再生水項目PPP融資模式應(yīng)用及風(fēng)險研究[D];西安建筑科技大學(xué);2013年

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本文編號：2628546