本文依据系统优化、数理统计、水处理等理论方法,通过臭氧小试试验装置和处理规模为72m3/d的反渗透-臭氧-加氯中试系统的大量试验,对前后加氯、臭氧氧化、反渗透在处理再生水的脱色作用和余氯保留效果中的影响进行深入研究,得出温度对于臭氧氧化处理再生水的除色与杀菌能力的影响规律,用以指导再生水厂臭氧工艺的实际生产;提出反渗透-臭氧-加氯系统协同优化运行方案,在保证处理效果前提下,减少运行费用,实现经济效益;提出再生水厂远期扩建方案,保证出水水质,使得扩建成本与运行成本最优化。首先,取再生水厂进水、混凝沉淀出水、微滤出水作为原水进行臭氧氧化小试试验,分析水温对臭氧氧化处理再生水脱色与杀菌能力的影响,再用中试试验装置对其结果进行检验。试验结果表明,0℃以上时,随着水温升高臭氧处理再生水脱色效果越好,达到最佳温度后,反之;水质环境越差,污染越严重,脱色最佳温度越低;臭氧氧化不利于在高温下进行。其次,建立反渗透-臭氧-加氯系统的除色与出水余氯数学模型,提出反渗透-臭氧-加氯系统协同优化运行策略,建立优化模型。根据不同处理水量、原水水质等条件,优化确定最佳前后加氯量、臭氧投加量、勾兑比,降低运行成本。将最佳运行工况与实际运行工况进行对比,在保证出水水质达标的前提下,可降低运行成本8.40%~17.28%,经济效益显著。最后,在上述研究成果基础上,判定再生水厂必须扩建反渗透-臭氧-加氯系统才能保证远期10万吨规模时出厂水水质达标。并提出三种扩建方案,分别建立优化模型计算得出扩建后最小运行费用,用年成本法进行经济评价,经比较选定最优方案为:增加两台反渗透设备西门子BW365FR,臭氧设备保持不变,此时扩建的建设费用为500万元,年运行费用488.56万元,年成本约543.5万元。