不同材质管道输配再生水过程中水质变化规律研究

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随着水资源短缺的日益加剧,再生水回用被认为是解决水资源短缺问题的最经济、最实用的办法。管道输配再生水是再生水回用的必不可少的过程,再生水在管道输配过程中水质会发生变化,水质稳定性受到影响,导致出水水质无法达到再生水回用标准,进而影响再生水回用。因此,对再生水在管道中的水质变化进行研究,为保障再生水在运输过程中的水质安全与稳定性提供借鉴。本研究通过自制旋转挂片反应器模拟真实管道内的水力条件,探究了再生水在球墨铸铁、不锈钢、三种材质的管道中进行输送时,再生水的水质变化规律,分析了初始pH、氨氮、TOC、余氯浓度等因素对余氯的衰减规律的影响,以及不同水质因素对再生水输配过程中再生水的pH、氨氮、TOC、UV254、总铁及浊度变化的影响。同时,针对球墨铸铁管道在输配再生水过程中发生腐蚀的现象,进行了球墨铸铁挂片表面及腐蚀产物的表面特征分析。研究结果表明:(1)再生水在输配过程中余氯浓度随着停留时间的增加而降低,余氯衰减规律可用一级衰减动力学及改进一级衰减动力学模型进行拟合。拟合结果表明,总余氯衰减速率随初始氨氮浓度、初始pH的增加而减少,随初始TOC浓度的增加而增加;游离性余氯衰减速率随初始余氯浓度的增加而降低。在初始余氯浓度相同的条件下,游离性余氯在三个系统内的衰减速率大小为:球墨铸铁>不锈钢>PE,初始条件相同的情况下,总余氯在三个系统内衰减的速率大小为:球墨铸铁>不锈钢>PE。(2)不同初始条件下,再生水在输配过程中水质变化情况如下:pH在再生水输配192 h过程中变化规律整体呈现上升趋势,最终呈弱碱性。不同初始条件对pH的影响为:初始pH越高,pH上升幅度越小;初始氨氮浓度越高,pH上升幅度越大;初始TOC浓度越大,pH上升幅度越小;在不锈钢和PE两个系统中,初始余氯浓度增高,pH增幅上升,在铸铁系统中,初始余氯浓度增高,pH增幅下降。氨氮、TOC与UV254在再生水输配192 h过程中总体呈现下降趋势,不同初始条件可以影响氨氮、TOC、UV254的变化幅度。初始pH越低,氨氮、TOC、UV254降幅越小;对于铸铁挂片系统,初始氨氮浓度越高,TOC与UV254降幅越小,对于不锈钢和PE材质挂片系统,初始氨氮浓度越高,TOC与UV254降幅越大;初始TOC浓度越高,氨氮降幅越小;初始余氯浓度越高,氨氮、TOC、UV254降幅越大。(3)不锈钢系统与PE系统在试验进行192 h过程中浊度与总铁变化范围不大,且不同初始条件未对浊度与总铁的变化产生影响。而铸铁系统在试验进行过程中发生了腐蚀,在试验过程中有总铁的释放。pH越低、初始余氯浓度越高、初始氨氮浓度越高,总铁释放量越大。
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