本文選題：給水管網(wǎng)　切入點：鐵穩(wěn)定性　出處：《清華大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：南水北調(diào)和淡化海水等水源切換工程對我國城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn),可能造成給水管網(wǎng)中鐵、濁度、色度等水質(zhì)指標超標的黃水問題。本論文針對水源切換對給水管網(wǎng)水質(zhì)鐵穩(wěn)定的影響及控制技術(shù)展開研究,分析了水質(zhì)化學(xué)組分突變對給水管網(wǎng)鐵釋放的影響特性,提出了管網(wǎng)鐵穩(wěn)定性的水質(zhì)控制指標;建立了應(yīng)對水源切換引發(fā)管網(wǎng)黃水問題的控制技術(shù)體系,明確了水質(zhì)調(diào)節(jié)技術(shù)的控制參數(shù)及作用機理;闡釋了腐蝕性陰離子對管垢的侵蝕機理,揭示了水源切換引發(fā)管網(wǎng)鐵釋放的微觀機理;完善了給水管網(wǎng)鐵穩(wěn)定性控制理論,為保障多水源供水管網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定提供了重要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。主要結(jié)論如下:水源切換造成硫酸鹽和氯化物濃度突然增加對管網(wǎng)鐵穩(wěn)定性的影響作用效果顯著且響應(yīng)迅速,1-2天即可導(dǎo)致水質(zhì)惡化,且腐蝕性陰離子濃度越高,鐵釋放量越大。水源切換時,建議控制管網(wǎng)水中硫酸鹽濃度75mg/L,Larson指數(shù)(以摩爾濃度計)0.70;淡化海水需與常規(guī)水源勾兌使用,或采取相應(yīng)的后處理措施。通過實際管網(wǎng)用戶水質(zhì)跟蹤監(jiān)測和管段模擬反應(yīng)器試驗,定量研究了水源調(diào)配技術(shù)、酸堿調(diào)節(jié)技術(shù)(調(diào)節(jié)pH值和堿度)、氧化還原電位調(diào)節(jié)技術(shù)、緩蝕劑投加技術(shù)對管網(wǎng)鐵釋放的控制效果,探討了控制機理,并評價了技術(shù)經(jīng)濟性。在此基礎(chǔ)上,較全面構(gòu)建了應(yīng)對我國水源切換水質(zhì)化學(xué)組分突變引發(fā)管網(wǎng)鐵釋放的控制技術(shù)體系。根據(jù)腐蝕管垢內(nèi)外分層的理化特征和管段試驗,首次發(fā)現(xiàn)了基于消毒劑濃度調(diào)節(jié)氧化還原電位(ORP)對鐵釋放的控制機制,為控制管網(wǎng)鐵穩(wěn)定性提供了新思路。維持管網(wǎng)水中ORP≥300mV可有效抑制鐵釋放,ORP300mV時,管垢會發(fā)生還原反應(yīng),鐵釋放程度隨著離子強度的升高而顯著增強。游離氯比一氯胺可維持更高的ORP值,從管網(wǎng)鐵穩(wěn)定性角度,建議水廠將氯胺消毒改為游離氯消毒,并通過更換優(yōu)質(zhì)水源、增加深度處理工藝、對老舊管道定期沖洗噴涂、對二次供水設(shè)施補氯等措施維持管網(wǎng)水高余氯,以保障管網(wǎng)水質(zhì)鐵穩(wěn)定性。運用材料學(xué)分析儀器和晶體學(xué)理論,國內(nèi)外首次定量分析了腐蝕性陰離子對管垢晶態(tài)礦物成分(Fe3O4和FeOOH)的侵蝕特性,從機理上闡釋了水源切換引發(fā)管垢破壞及黃水問題的微觀機制,初步提出了陰離子侵蝕強度經(jīng)驗公式,并對Larson指數(shù)進行了修正。
[Abstract]:The South North Water Diversion Project, water desalination project handover has brought new challenges to China's urban water supply system, water supply network may cause iron, turbidity, water color and other water quality indicators exceed the standard problem. This thesis focuses on the influence of iron source switching water supply network stability and control technology research, analysis of the water chemical component mutation the influence of iron release characteristics of pipe network, proposed the quality control index of iron pipe network stability; control system was established to deal with water problems caused by water pipe network switch, the control parameters and the mechanism of water quality regulation technology; explains the corrosive anions on the erosion mechanism of pipe scale, reveals the source switching mechanism the network of iron release initiation; water supply network improve the iron stability control theory provides an important theoretical support for the stability of water quality in water supply network Basis and technical support. The main conclusions are as follows: water caused by switching the sulfate and chloride concentration increased suddenly effect on Guan Wangtie stability significant and rapid response, 1-2 days can lead to the deterioration of water quality, and the corrosive anion concentration is higher, the greater the amount of iron release water. When switching control suggestions in water sulfate concentration 75mg/L, Larson the index (molar concentration) 0.70; desalination using blending with conventional water sources, or take corresponding measures. By postprocessing the actual pipe network monitoring and tracking user water pipe reactor simulation test, the quantitative study of water allocation technology, technology (acid-base regulation to adjust the pH value and alkalinity), redox potential regulation technology corrosion inhibitor dosing technology, control effect of the iron pipe network release, discusses the control mechanism, and evaluation of technology and economy. Based on this, a comprehensive construction of Countermeasures The chemical composition of water source switching control system of pipe network caused by mutation of iron release. According to the physicochemical characteristics of corrosion of pipe scale inside and outside the stratification and pipe test, first discovered the disinfectant concentration regulation of redox potential (ORP) based on the control mechanism of iron release, provides a new way to control the network. To maintain the stability of iron pipe the water ORP 300mV can effectively inhibit the release of iron, ORP300mV, pipe scale will occur the reduction reaction, iron release degree increased with the ionic strength and significantly enhanced. Free chlorine than monochloramine can maintain higher ORP value, from the iron pipe network stability angle, proposed plant will change the free chlorine chloramine disinfection disinfection, and through change of water quality, increasing the depth of processing technology, the old pipe flushing regularly spraying, two water supply facilities to supplement chlorine and other measures to maintain the high water residual chlorine, in order to ensure the water quality stable. The use of iron material Material analysis instrument and the crystallographic theory at home and abroad for the first time, quantitative analysis of corrosive anions on the tube from the crystalline mineral scale (Fe3O4 and FeOOH) the water erosion characteristics, microscopic mechanism of tube scaling problems caused by switching failure and water interpretation from the mechanism, put forward the anion erosion empirical formula of strength, and the Larson index corrected.

【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU991.33

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