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水源切換對給水管網水質影響的研究

時間:2020年07月04日 所屬分類:推薦論文 點擊次數:

摘要:水源切換工程可能會造成供水管網中水質指標如鐵、濁度、色度超標的黃水問題,嚴重影響人們的日常生活;诖,本文先對給水管網水質穩定相關概念及水源切換引起的黃水問題進行概述,然后針對水源切換對水質影響選取某水廠進行了實驗,通過測得的結果分

  摘要:水源切換工程可能會造成供水管網中水質指標如鐵、濁度、色度超標的黃水問題,嚴重影響人們的日常生活;诖,本文先對給水管網水質穩定相關概念及水源切換引起的“黃水”問題進行概述,然后針對水源切換對水質影響選取某水廠進行了實驗,通過測得的結果分析出水源切換對水質的影響因素,最后提出了水源切換中水質惡化的控制策略,僅供參考。

  關鍵詞:水資源;水源;切換;水質;影響

給水排水

  引言:水資源短缺是制約我國很多地區經濟發展的主要因素。為了解決水源地出現突發性的污染事件,我國許多城市供水系統都配置了多個水源。不同水源水質差別很大,經過水廠相同工藝處理后,很多水質理化指標差異明顯,在對供水水源進行切換時,這種差異性會惡化水的質量,造成輸水管道表面腐蝕,出現“黃水”現象,嚴重的影響了水質,危害著人們的健康。

  水利論文投稿刊物:《給水排水》(月刊)曾用刊名:(建筑技術通訊)創刊于1964年,是中國建筑科學類中文核心期刊,中國科技論文統計源期刊。設有城市給排水,工業給排水,建筑給排水,施工、材料與設備,策略研討,科技信息綜述,標準規范交流園地,計算機技術,研究生論文摘要,信息市場等欄目。

  一、給水管網水質穩定與水源切換引起的"黃水"問題

  (一)概念

  水廠為用戶提供用水中供水管網是重要的環節,而且這一環節的配水系統也非常復雜。我國是人口大國,所以在水管網中水流的停留時間可達到幾個小時,甚至是幾天。管網水質穩定的相關概念是為了保障飲用水管網水質方面穩定性而提出來的。關于供水管網水質化學穩定性所給出的相關定義是管網水質傳輸對水質的影響,還有在分配過程中,各種化學反應帶給水質的一些影響,其中會腐蝕管網,有可能侵蝕水管,由于水中有一些不溶性物質,隨著它們的遷移,在管壁就會產生很多腐蝕的產物,而且水中還會加入一些消毒劑,還會生成一些消毒副產物。在我國大部分城市中的水質都不穩定,只有30多個城市地表水水質還處于穩定的狀態。

  目前相關人員已研究出兩種水質指標,能準確的評價管網中鐵的穩定。其中一種是傳統的判別指數指標。這項指標主要是基于碳酸鈣沉淀的溶解平衡而建立的,LSI、RSI、CCPP等都是該指標的內容。而這些指標參考的水質參數內容主要有硬度和堿度、PH值和游離二氧化碳等。觀察管網中水樣,“黃水”沒有呈現出溶解碳酸鈣的跡象,碳酸鈣沉積的跡象也沒有,就說明這個管網水有著一定的化學穩定性。傳統的判別指數指標主要是在供水行業判別水質穩定性上起著指導的做,而且判斷性的準確率很高。

  (二)水源切換引起的“黃水”問題

  水源切換后出現黃水的問題主要就是鐵的釋放。在管網中出現鐵釋放情況主要是由于水垢或是管網水之間相互作用而引起的。通過相關人員對管網中水的作用進行的研究分析得出,其作用能持續的腐蝕鐵管,最終會生成很多的水垢。在管道中的水垢含有腐蝕性離子,能夠在水中溶解余氯和氧,通過侵蝕最終釋放出了鐵。而在水中這些溶解的過程是反復的,鐵的釋放量是在不斷增加,從而在管道水中鐵含量也是在持續升高,同時相關的高濁度和色度也一同出現了。

  我國當下環境的污染程度一直處在嚴重階段,關于水污染的突發事件出現的較為頻繁。關于我國飲用水水質的安全方面主要有保護水源、不斷優化和強化飲用水的常規處理工藝、適當的增加深度飲用水處理工藝、有效的控制配水管網水質穩定性,從而保證用戶安全用水。

  近幾年我國水源切換的形式上在經濟的發展背景下增加了很多種類。我國南方和北方的水資源分布上存在著不均勻的現象,而且淡水資源短缺的現象越來越嚴重,很多城市都開始采用長距離引水工程,如南水北調項目;還有一些城市開始開發利用海水,通過淡化海水來獲取可飲用的水;從而形成了地下水、水庫水、地表水、海水淡化等很多供水模式,而且這些是可以根據季節或是周期來進行水源切換的供水模式。水源的不斷切換是引發原水水質產生化學成分變化的主要因素。通常水源在切換之前或是切換之后,水質與國家飲用水衛生的標準還是相符合的,不過由于多種水源來回切換,這些水源的水質所含有的化學成分有著一定的差異,而且所用的鐵管網材料穩定性不同,使得很多地區在水源切換后出現了黃水的現象,這也就是管網中鐵釋放的一種現象,造成了人們使用自來水的水質不斷下降。

  二、實驗方案與測試結果

  (一)實驗方案

  選取某城市的某一水廠,該水廠的處理工藝為常規處理,該水廠的水源有兩個:地表水源A水庫水源B,其中水源A為常用水源,水源B為備用水源,在水源A連續運行198天的情況下,關閉A的閘門,打開水源B,讓水源B的水進入該水廠的水處理構筑物進行處理。將監測點設置在離水廠5km處某小區的取樣點,監測間隔為1小時。監測從換水當日8點開始,到次日17點結束。

  (二)測試結果

  在水源切換過程后,濁度在1~4NTU之間,堿度從180mg/L下降至120mg/L,pH從7.6下降至7.13,鈣、鎂離子在切換過程中變化很小,余氯變化比較復雜,開始階段不斷下降,在換水15小時后達到最低,接著開始上升,到第二天15點達到最高值。

  在整個過程中,水中總鐵含量隨時間不斷上升,在10小時后出現峰值,持續一段時間后開始下降。其中峰值附近的超出國家飲用水標準,其他時間都低于0.3mg/L。

  三、水源切換對水質影響分析

  (一)pH的影響

  在一定溶解氧和水力條件下,增加pH有利于Fe(OH)2和Fe(OH)的生成,同時碳酸亞鐵和氫氧化亞鐵的溶解度隨pH的增加而下降。另外提高pH值能加快二甲鐵的氧化速率使管垢表面的鈍化層趨于穩定,所以增加pH有利于控制鐵的化合物而減少鐵的釋放。從測量結果來看,水源pH不同,導致切換后pH下降,從而引起管網水中鐵的含量。

  (二)余氯的影響

  余氯對管網鐵的釋放影響明顯,對于比較舊的輸水管道,如果余氯減少,水中鐵含量將升高。具體原因可以從管垢結構來分析,余氯有強氧化性,能保護管垢第一層不被破壞,從而使內部的二價鐵不會釋放出來。

  (三)堿度的影響

  在堿度較高的環境下,水中碳酸根離子較多,管壁的碳酸亞鐵含量較多,控制了鐵的釋放。當堿度下降時,水中碳酸根離子減少,平衡被打破,碳酸亞鐵溶解度增加,鐵的釋放量上升。從監測的數據來看,水源切換后,堿度下降,管網水的緩沖能力下降,從而導致含鐵化合物的溶解度增加。

  四、水源切換中水質惡化的控制策略分析

  通過以上測試結果和分析來看,對于切換水源導致的水質惡化現象,可以采取如下幾點控制策略。

  (一)調節酸堿度。從上面分析可以得出,提高pH可以抑制鐵的釋放。所以可以在水廠處理水的過程中,增加調節水廠pH的處理措施,同時調整出水的堿度,保證出廠水的穩定性。

  (二)添加緩濁劑。從國外研究資料來看,改善水質量的另一個有效途徑就是添加磷酸鹽。在水源切換時,如果在混合水中添加磷酸鹽,可以有效控制和降低腐蝕產物的產生,減輕水質惡化程度。

  (三)提高出水余氯。在水源切換過程中,可適當提高加氯量,加大對余氯的監測力度,保證管網水中余氯的含量。如果管網系統龐大,并且水中有機物含量較高,可以考慮采取多級加氯措施。

  五、結語

  供水管網是由不同材料、不同方向組成的配水系統。供水管網作為城市基礎設施的重要組成部分,一直影響著居民的正常生活。因此,有必要加強對城市供水管網現狀的分析,深入研究供水穩定性相關領域,了解其中存在的問題,不斷提高城市供水效率,以滿足對安全供水的需求。

  參考文獻:

  [1]林愛武,李玉仙,張磊,等.給水管網對黃河水源水質的適應性研究[J].中國給水排水,2014(21).

  [2]徐碩.水源切換對管網鐵釋放影響的模擬研究[D].華北水利水電大學,2013.

  [3]楊帆.給水管網鑄鐵管腐蝕層結構特征及其對水源切換適應性的研究[D].中國科學院研究生院,2012.

  [4]應沛倩,周睿旖.域外生態補償經驗的分析與借鑒[J].產業與科技論壇,2018,17(16):114-116.

  作者:李大為

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