【摘要】： 本論文是國家自然科學(xué)基金重點項目“西部干旱缺水地區(qū)水資源再生利用研究”的專題之一，針對污水再生利用過程中化學(xué)污染物質(zhì)和病原微生物引起的健康風(fēng)險問題，根據(jù)我國城市污水及再生水的水質(zhì)特性開展理論研究和試驗研究。對典型城市污水及再生水中污染物質(zhì)的分布規(guī)律進行了深入考察；結(jié)合各種再利用方式，分析了污染物的暴露途徑；在吸取國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，進行了主要污染物的劑量—反應(yīng)關(guān)系分析；建立了適合我國國情的城市污水再生利用化學(xué)物質(zhì)和病原微生物健康風(fēng)險評價模型；通過生物示蹤劑試驗等先進手法評價了各種處理工藝對病毒的去除效果。論文的主要工作及其成果包括以下幾個方面： 1．對典型的城市污水二級處理水和混凝沉淀過濾、臭氧生物活性炭、超濾三種再生處理工藝出水中的化學(xué)污染物質(zhì)和病原微生物的濃度進行了檢測分析，根據(jù)大量的檢測數(shù)據(jù)對各種污染物的分布規(guī)律進行深入考察，通過非參數(shù)假設(shè)檢驗分析，發(fā)現(xiàn)二級處理水和再生水中所有污染物的濃度都近似服從對數(shù)正態(tài)分布，從而可用對數(shù)正態(tài)分布對污染物濃度的出現(xiàn)頻率進行量化描述，為健康風(fēng)險評價模型的建立奠定了基礎(chǔ)。 2．根據(jù)污水再生回用途徑的用水要求和回用水質(zhì)標準，運用累積概率分析方法，對再生水水質(zhì)安全保證率進行了評價，二級處理水中化學(xué)污染物和病原微生物符合標準要求的概率較低，不能保證回用要求；經(jīng)混凝沉淀過濾、臭氧生物活性炭和超濾工藝處理后再生水中化學(xué)污染物和病原微生物得到有效去除，保證率得到大幅度提高，對于微生物指標，必須采用消毒處理工藝才能保證較高的安全保證率。 3．對污水中倍受關(guān)注的病原微生物，采用柯薩奇(B3)病毒作為生物示蹤劑，以組織培養(yǎng)半數(shù)感染劑量TCID_(50)(Tissue culture infective dose_(50))為檢測指標，對幾種常用的污水再生處理工藝對病毒的去除效果進行了試驗研究，結(jié)果表明氯消毒對病毒去除效果較差，混凝沉淀過濾和超濾工藝對病毒的去除率約為2log，臭氧消毒可以有效的滅活污水中的病原菌和病毒，對病毒去除率可達4log左右，常規(guī)處理和臭 西安建筑科技大學(xué)博士學(xué)位論文 氧消毒聯(lián)用對病毒的去除率可以達到5一6109，能夠充分保證再生水回用的安全性， 有效控制病原體造成的健康風(fēng)險。對病原菌去除試驗結(jié)果表明臭氧消毒、氯消毒和 超濾處理對污水中大腸菌可以完全去除;混凝沉淀過濾對大腸菌的去除率在3109 左右。常用處理工藝對病毒的去除效果往往低于對大腸菌的去除效果，且病毒對氯 消毒和臭氧消毒的耐受性比大腸菌更強。 4.考慮我國污水回用的實際情況，選擇三種常用污水回用途徑:城市綠化(包 括公園綠化、道路澆灑等)、農(nóng)田灌溉(包括澆灌蔬菜、水果等)和景觀娛樂(包 括游泳等全身接觸情況)進行評價，分析確定了不同回用用途的再生水暴露途徑和 暴露量，作為污水再生利用健康風(fēng)險評價的基礎(chǔ)。三種回用用途人體對再生水的暴 露次數(shù)和每次的暴露量分別確定為每周兩次，每次In1L;每天一次，每次IOmL和 每年40次，每次100mL(只考慮夏季)。 5.根據(jù)毒理學(xué)、流行病學(xué)資料確立的化學(xué)污染物的致癌強度系數(shù)和參考劑量， 建立了化學(xué)物質(zhì)風(fēng)險評價的計算模型，運用Monte一Carfo方法，對不同回用途徑的 再生水造成的致癌風(fēng)險和軀體毒害風(fēng)險進行了計算分析，結(jié)果表明二級處理水直接 回用于城市綠化、農(nóng)業(yè)灌溉、景觀娛樂用途的三種暴露條件下造成的致癌年風(fēng)險的 范圍在10一氣10一s/a之間，低于國際輻射防護委員會(Ic砂)推薦的最大可接受年風(fēng) 險水平5.0x10一5/a，說明污水再生利用造成的致癌風(fēng)險處于可接受水平;非致癌化 學(xué)污染物造成的軀體毒害效應(yīng)的年風(fēng)險范圍在10一1氣10、之間，遠小于國際上公認 的可忽略風(fēng)險水平10一氣10-v/a，說明污水再生利用對人體健康的非致癌危害效應(yīng)是 可以忽略的。 6.根據(jù)污水中糞大腸菌檢測結(jié)果及其濃度分布函數(shù)，借鑒病毒與糞大腸菌的比 值為1:105的研究成果，將污水中所有的病毒當作強感染性的輪狀病毒并采用其 p一Pofsson劑量反應(yīng)關(guān)系式，建立了污水再生回用病原微生物的健康風(fēng)險評價方法和 評價模型。運用Monte一Carlo模擬方法對病原體健康風(fēng)險評價模型中的五種不確定 性因素糞大腸菌的濃度、再生回用工藝對病毒的去除率、糞大腸菌和病毒之間的比 例、年暴露次數(shù)和每次的暴露量進行了敏感性分析，發(fā)現(xiàn)病毒去除率對風(fēng)險值的影 響最大，其次為糞大腸菌的數(shù)量，去除率影響是后三種影響因素的10一25倍，糞大 腸菌的影響是后三種因素的3一8倍，而糞大腸菌和病毒之間比例關(guān)系、人體對再生 水的暴露次數(shù)和暴露量對風(fēng)險值的計算結(jié)果影響很小，本論文中糞大腸菌濃度是實 際檢測數(shù)據(jù)，病毒的去除率也是試驗實測數(shù)據(jù)，而糞大腸菌和病毒之間的比例關(guān)系、 暴露量和暴露次數(shù)對風(fēng)險值的影響很小，因此本研究進行的風(fēng)險計算分析是可行 的。運用概率數(shù)值分析方法，以10-2、10-5、1 04作為病原體感染可接受年風(fēng)險，對 保證回用水安全所要求的病毒去除率進行了計算分析，再生水回用于農(nóng)田灌溉，城 摘要 市綠化，病毒
【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】：2004
【分類號】：X820.4
【圖文】：

5.OE一050.0E+005.0E-051.OE-O41.SE一04圖7.42模型變量的變化對風(fēng)險值的影響大小從圖7.42中可以看出，去除率R變化時，相應(yīng)的風(fēng)險的變化范圍最大，其次為糞大腸菌濃度和它與病毒之間的比值。而暴露次數(shù)n和暴露劑量v對風(fēng)險值的變化影響最小。從表7.15可知，由去除率變化引起的風(fēng)險值變化的絕對值為9.29xl了，糞大腸菌濃度變化引起的風(fēng)險值變化范圍是3.09、10一”，而暴露次數(shù)n和暴露劑量v以及糞大腸菌和病毒之間的比值變化引起的風(fēng)險值變化范圍在10一“水平，去除率對風(fēng)險值變化的影響是后三種因素的10一25倍，糞大腸菌濃度的影響是后三種因素的3一8倍

各個變量對風(fēng)險不確定性的貢獻大小是相對的，當去除率R不確定性減小時，如當去除率R分布變?yōu)?均值和標準偏差仍為扭，a)=(5，1.5)，僅其上下限變?yōu)?4，6)時，作出各變量90%和10%分位數(shù)下風(fēng)險的變化范圍如圖7.48，可以看出，此時糞大腸菌濃度變?yōu)轱L(fēng)險不確定性的主要影響因素。風(fēng)險值一1.0E-050.0E+00l.OE~052.0E一053.OE一054.0E一05圖7.48模型變量的變化對風(fēng)險值的影響大小7.7城市污水再生利用病原體健康風(fēng)險評價方法的建立由于污水中病原微生物種類繁多，世界各國對指示水體衛(wèi)生狀況的病原微生物指標所作的規(guī)定也不盡相同，大多是以總大腸菌和糞性大腸菌作為替代參數(shù)，對于病毒和寄生蟲(隱抱子蟲、賈第蟲)則規(guī)定較少。目前，我國污水回用相關(guān)的水質(zhì)標準對微生物指標規(guī)定總大腸菌和糞大腸菌為常規(guī)的檢測項目，病毒和其它病原原生動物由于檢測困難，檢測費用昂貴而很少檢測。隨著污水再生利用的擴大，人們對城市污水中的病毒造成的風(fēng)險日益關(guān)注，因此建立符合我國實際的風(fēng)險評價方法是十分必要和實用的

【引證文獻】

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本文編號：2798419