【摘要】： 本論文是國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)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(duì)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(xiǎn)問題，根據(jù)我國(guó)城市污水及再生水的水質(zhì)特性開展理論研究和試驗(yàn)研究。對(duì)典型城市污水及再生水中污染物質(zhì)的分布規(guī)律進(jìn)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(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(guó)國(guó)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(xiǎn)評(píng)價(jià)模型；通過生物示蹤劑試驗(yàn)等先進(jìn)手法評(píng)價(jià)了各種處理工藝對(duì)病毒的去除效果。論文的主要工作及其成果包括以下幾個(gè)方面： 1．對(duì)典型的城市污水二級(jí)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(jìn)行了檢測(cè)分析，根據(jù)大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)各種污染物的分布規(guī)律進(jìn)行深入考察，通過非參數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)二級(jí)處理水和再生水中所有污染物的濃度都近似服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，從而可用對(duì)數(shù)正態(tài)分布對(duì)污染物濃度的出現(xiàn)頻率進(jìn)行量化描述，為健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用累積概率分析方法，對(duì)再生水水質(zhì)安全保證率進(jìn)行了評(píng)價(jià)，二級(jí)處理水中化學(xué)污染物和病原微生物符合標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于微生物指標(biāo)，必須采用消毒處理工藝才能保證較高的安全保證率。 3．對(duì)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(cè)指標(biāo)，對(duì)幾種常用的污水再生處理工藝對(duì)病毒的去除效果進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明氯消毒對(duì)病毒去除效果較差，混凝沉淀過濾和超濾工藝對(duì)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(duì)病毒去除率可達(dá)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(duì)病毒的去除率可以達(dá)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(xiǎn)。對(duì)病原菌去除試驗(yàn)結(jié)果表明臭氧消毒、氯消毒和 超濾處理對(duì)污水中大腸菌可以完全去除;混凝沉淀過濾對(duì)大腸菌的去除率在3109 左右。常用處理工藝對(duì)病毒的去除效果往往低于對(duì)大腸菌的去除效果，且病毒對(duì)氯 消毒和臭氧消毒的耐受性比大腸菌更強(qiáng)。 4.考慮我國(guó)污水回用的實(shí)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(jìn)行評(píng)價(jià)，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(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。三種回用用途人體對(duì)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(qiáng)度系數(shù)和參考劑量， 建立了化學(xué)物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的計(jì)算模型，運(yùn)用Monte一Carfo方法，對(duì)不同回用途徑的 再生水造成的致癌風(fēng)險(xiǎn)和軀體毒害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了計(jì)算分析，結(jié)果表明二級(jí)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(xiǎn)的 范圍在10一氣10一s/a之間，低于國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(Ic砂)推薦的最大可接受年風(fēng) 險(xiǎn)水平5.0x10一5/a，說明污水再生利用造成的致癌風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)范圍在10一1氣10、之間，遠(yuǎn)小于國(guó)際上公認(rèn) 的可忽略風(fēng)險(xiǎn)水平10一氣10-v/a，說明污水再生利用對(duì)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(cè)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(dāng)作強(qiáng)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(xiǎn)評(píng)價(jià)方法和 評(píng)價(jià)模型。運(yùn)用Monte一Carlo模擬方法對(duì)病原體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(duì)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(jìn)行了敏感性分析，發(fā)現(xiàn)病毒去除率對(duì)風(fēng)險(xiǎn)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(duì)再生 水的暴露次數(shù)和暴露量對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算結(jié)果影響很小，本論文中糞大腸菌濃度是實(shí) 際檢測(cè)數(shù)據(jù)，病毒的去除率也是試驗(yàn)實(shí)測(cè)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(duì)風(fēng)險(xiǎn)值的影響很小，因此本研究進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算分析是可行 的。運(yùn)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(xiǎn)，對(duì) 保證回用水安全所要求的病毒去除率進(jìn)行了計(jì)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：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(duì)風(fēng)險(xiǎn)值的影響大小從圖7.42中可以看出，去除率R變化時(shí)，相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)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(duì)風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)值變化的絕對(duì)值為9.29xl了，糞大腸菌濃度變化引起的風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)值變化范圍在10一“水平，去除率對(duì)風(fēng)險(xiǎn)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(gè)變量對(duì)風(fēng)險(xiǎn)不確定性的貢獻(xiàn)大小是相對(duì)的，當(dāng)去除率R不確定性減小時(shí)，如當(dāng)去除率R分布變?yōu)?均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差仍為扭，a)=(5，1.5)，僅其上下限變?yōu)?4，6)時(shí)，作出各變量90%和10%分位數(shù)下風(fēng)險(xiǎn)的變化范圍如圖7.48，可以看出，此時(shí)糞大腸菌濃度變?yōu)轱L(fēng)險(xiǎn)不確定性的主要影響因素。風(fēng)險(xiǎn)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(duì)風(fēng)險(xiǎn)值的影響大小7.7城市污水再生利用病原體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的建立由于污水中病原微生物種類繁多，世界各國(guó)對(duì)指示水體衛(wèi)生狀況的病原微生物指標(biāo)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(duì)于病毒和寄生蟲(隱抱子蟲、賈第蟲)則規(guī)定較少。目前，我國(guó)污水回用相關(guān)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)微生物指標(biāo)規(guī)定總大腸菌和糞大腸菌為常規(guī)的檢測(cè)項(xiàng)目，病毒和其它病原原生動(dòng)物由于檢測(cè)困難，檢測(cè)費(fèi)用昂貴而很少檢測(cè)。隨著污水再生利用的擴(kuò)大，人們對(duì)城市污水中的病毒造成的風(fēng)險(xiǎn)日益關(guān)注，因此建立符合我國(guó)實(shí)際的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法是十分必要和實(shí)用的

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2798419