基于动态模拟实验及多组分水质模型的给水管网铁释放研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:juliediar
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城市供水系统中,管网水输配环节直接影响用户端的水质。铸铁管是输配水管网中使用最广泛的管材,其管壁的腐蚀问题会导致“黄水”现象,造成龙头水水质异常。因此如何抑制铁释放问题成为研究热点,但目前控制铁释放的措施研究尚少有针对我国南方管网水质低碱度、低硬度特征而提出。本论文以南方某市给水管网为目标对象,以探索抑制给水管网铁释放的有效措施为目标,首先基于历史数据,统计分析给水管网铁释放的变化特征,解析了多指标对铁释放的变化的影响规律;其次,搭建给水管网动态模拟装置,开展水质分析实验,解析p H值、碱度及缓蚀剂等因素对铁释放的影响;最后,基于实验数据率定验证了多组分管网水质模拟模型,利用模型进一步开展了管网铁释放的规律研究。基于南方某市供水管网监测数据,采用水质达标率、综合指数评价法、主成分分析法以及相关性分析等方法对管网水水质的达标状况以及指标间的相互影响规律进行分析。结果表明,研究区中四个分区的综合水质达标率均在98%以上,大部分地区管网水质指数基本位于0~0.5区间内,表明管网水质状况优良,可放心饮用。根据铁与其他指标的相关性分析可得出:铁与p H、总硬度、游离氯和总氯间存在明显负相关关系,与浑浊度存在明显正相关关系。结合管网水达标率分析、风险分析以及铁与其他指标的相关性分析,针对铁存在超标风险的情况,开展抑制给水管网铁释放的有效措施研究。以无内衬铸铁管为实验对象,创新地搭建了给水管网动态模拟装置。研究了初始腐蚀过程中腐蚀物质的结构成分及微观形貌,分析了p H值、碱度及缓蚀剂等因素对铁释放的影响。实验结果表明:(1)p H在6.5-8.5范围内,总铁释放量先减小后增大,在7.8时,总铁释放量最小;(2)调高碱度对抑制给水管网铁释放有明显的效,随着碱度的增加,管网中总铁释放量逐渐降低;(3)由于南方的饮用水中硫酸盐浓度较低,使得投加正磷酸盐缓蚀剂对抑制给水管网铁释放的效果微弱。聚磷酸盐缓蚀剂与管壁上Fe2+发生螯合作用,促进了铁的释放。最后,为进一步明确不同p H、碱度条件以及管网运行时间对管网铁释放的抑制作用,研究搭建了管网多组分水质模拟模型,并基于前述实验数据对模型进行率定校正,使得模型能够较准确地模拟总铁释放随碱度的变化。结果表明:随着管网运行时间增加,铁离子的浓度逐渐增多,但其铁释放速率逐渐减小,这是由于随着管网中Fe和溶解氧反应的进行,铸铁管内溶解氧被消耗,从而使得铁释放反应逐渐稳定;当p H为6-8.5时,Fe3+的浓度均比Fe2+浓度大,铁释放主要是以Fe3+的形式存在。
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