污水再生处理工艺PPCPs去除过程模拟及生态风险评价

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1、污水再生处理工艺PPCPs去除过程模拟及生态风险评价(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：李抒苡指导教师:杜鹏飞教授二○一七年六月ModelingtheRemovalofPPCPsinWastewaterReclamationProcessesandTheirEcologicalRiskThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMast

2、erofScienceinEnvironmentalScienceandEngineeringbyShuyiLiThesisSupervisor:ProfessorDuPengfeiJune,2017摘要摘要随着医药业、洗护业、畜牧和水产养殖业的发展，药品和个人护理用品（Pharmaceuticalsandpersonalcareproducts,PPCPs）作为一类新兴环境污染物日益引起重视，污水处理和再生设施作为PPCPs的重要来源也成为风险管控的关注对象。然而，传统的污水二级处理工艺对PPCPs

3、去除作用甚微，因此再生水深度处理工艺对PPCPs的去除效果成为重要研究主题。本研究基于北京清河再生水厂现场数据，开发了包括臭氧氧化工艺模块和氯消毒工艺模块的再生水厂机理型水质模型。为进一步突破观测数据局限，本研究还建立了臭氧氧化和氯消毒工艺的QSAR（QuantitativeStructureActivityRelationship）模型，可用于描述PPCPs反应速率常数和其理化性质参数间的定量关系。在上述基础上，本研究基于再生水处理工艺模型和QSAR模型的蒙特卡洛模拟对各种PPCPs出水浓度的高低进

4、行初步判断，并以卡马西平（Carbamazepine,CAR）为例，基于北京市本地物种敏感度分布（Speciessensitivitydistribution,SSD）模型，具体评价再生水用于补给地表水体时PPCPs产生的生态风险。本研究的再生水厂机理型水质模型能较好模拟14种PPCPs、TOC、NH3-N和余氯沿臭氧氧化和氯消毒工艺单元的变化。识别所得参数值与文献值吻合程度较高，且参数的灵敏与否与反应特性相符合。因此，本研究的再生水厂水质模型可靠程度较高，可用于案例再生水厂的PPCPs水质模拟。QS

5、AR模型回归系数可根据反应机理合理解释，且利用外部数据对模型进行验证的结果表明，模型可在一定范围内较好地预测PPCPs在臭氧氧化和氯消毒工艺中的二级反应速率。PPCPs生态风险评价结果表明，清河再生水厂出水中CAR对生态系统存在一定风险。本研究用区域灵敏度分析法识别水质风险关键控制指标，进而从再生水厂进水CAR浓度、臭氧和氯投量控制入手制定水质风险管理策略。关键词：再生水厂；机理模型；QSAR；生态风险IAbstractAbstractWiththedevelopmentofpharmaceutica

6、lindustry,nursingindustry,animalhusbandryandaquaculture,theincreasingloadofpharmaceuticalandpersonalcareproducts(PPCPs)ontheenvironmenthasbecometheresearchfocus.Wastewatertreatmentandreclamationprocesses,asPPCPs’mainsources,havealsogainedattentioninterm

7、sofriskmanagement.However,thetraditionalwastewatersecondarytreatmentprocesscontributeslittleonPPCPsremoval.Therefore,theeffectofwastewaterreclamationprocessesontheremovalofPPCPshasbecomeanimportantresearchtopic.BasedonthefielddataofQingheWastewaterRecla

8、mationPlant(QWRP)inBeijing,thispaperdevelopedakineticmodelforozonationandchlorinationprocesses,whichcanwellsimulatetheconcentrationsof14PPCPs,TOC,NH3-Nandresidualchlorinealongthetwoprocess.Inordertofurtherbreakthelimitationsofthe