论文部分内容阅读
经供水厂处理后的饮用水中往往含有一定浓度的消毒剂,以抑制水传输过程中细菌的繁殖。当采用氯作为消毒剂时,氯与管道管壁接触可能发生化学反应,尤其是当输送管道为金属材质时,这种影响不容忽视。本论文针对饮用水加氯消毒的处理工艺,选取目前饮用水输送过程中常见的四种管材:铜管、PPR管、不锈钢管和镀锌管为研究对象,考察了水管管材对水质变化的影响及水质对管壁性质改变的作用。
了研究和正确反映水管材质对水质的影响,构建了一套结构简单、运行方便的动态实验装置。装置经反复改进,消除了各项干扰因素,保证了实验结果的真实可靠。在此基础上,对市政供水活性氯浓度下四种材质管路中主要水质指标的变化情况进行了考察。试验证明,各管中水质指标变化趋势基本相同,但是变化速度各有不同。随着时间增加,各管中均呈现出余氯浓度降低、溶解氧含量减少、IC值下降、pH值升高和金属管中有金属离子溶出等现象。分析表明各项指标变化相互影响,其中管材对活性氯消耗的影响最为明显。
以活性氯为重点考察对象,研究了不同入水条件下铜管和其他管材中活性氯的衰减规律。试验证明,铜管中余氯的分解主要受到初始pH值和活性氯投量的影响,流速对其也有一定作用。初始pH值和氯投量对PPR管、不锈钢管和镀锌管中余氯分解的影响不大,但是流速的影响较大。针对活性氯对金属管材腐蚀性较强的特点,重点考察了不同水质和运行条件对铜管和镀锌管中金属离子溶出的影响。结果表明,pH和氯投量对其影响较大,流速的增加缩短了最高离子浓度溶出的时间。臭氧的存在增加了铜管中铜离子的溶出,但使镀锌管中锌离子溶出降低。
选择铜管和PPR管作为典型的金属和非金属管材,考察了静置条件下两种管材中氯化消毒副产物的生成情况,并以玻璃管中的生成情况作为空白对照。管材对消毒副产物(DBPs)的生成影响较大,主要是由于其对活性氯消耗的影响不同所致。反应初期铜管和PPR管中的DBPs均高于玻璃管中的生成量,但是随着活性氯的消耗,两管中的DBPs反而低于玻璃管中的生成量。不同pH条件下,PPR管和玻璃管中DBPs的生成规律类似,但是铜管中却明显不同。在所研究的几种活性氯和溴离子投量下,三种管中DBPs的生成趋势基本一致,总体上玻璃管和PPR管中的生成量相近,铜管中的生成量较低。
为了了解管材对消毒副产物生成的影响,以铜管为研究对象,详细考察了氯化反应与铜管管壁形貌变化和铜离子溶出的关系,及其对水中消毒副产物生成的影响。采用XPS、SEM和EDAX等方法进行分析,结果显示,经氯化水浸泡后铜管表面的腐蚀层主要由Cu2O、CuO、Cu(OH)2或CuCO3组成。Cu2+、Cu2O和CuO都会影响活性氯的分解。铜管中活性氯的快速消耗主要由铜氧化物引起,Cu2+对活性氯分解的促进作用有限,但对DBPs的生成和分配产生影响。对于挥发性氯化消毒副产物THMs而言,当Cu2+浓度小于2.5 mg L-1时,随其浓度增加,对THMs生成的促进作用加强;当浓度大于2.5 mg L-1后,随其浓度增加,对THMs生成的促进作用减弱。对于非挥发性氯化消毒副产物,如其中最常见的两种卤乙酸TCAA和DCAA,随Cu2+浓度增加,TCAA逐渐降低,DCAA不断增加。Cu2O、CuO在高投量下对TCAA和DCAA生成和分配的影响,也是由于铜离子溶出所致。pH值会影响可溶性铜离子浓度,进而影响消毒副产物的生成。