給水管網(wǎng)余氯衰減規(guī)律及影響因素研究.pdf

1、給水管網(wǎng)是城市水循環(huán)的重要組成部分。研究城市給水管網(wǎng)中水質(zhì)變化的規(guī)律，提高給水的安全可靠性已成為21世紀(jì)水工業(yè)的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題之一。而消毒不論在水處理過程中，還是在管網(wǎng)輸送過程中，都對(duì)保持水質(zhì)具有不可或缺的作用。國(guó)際上使用最廣泛的飲用水消毒劑是液氯，因?yàn)樗鼉r(jià)格便宜，消毒效率高，而且可以為給水管網(wǎng)提供一定的余氯濃度以防止細(xì)菌再生長(zhǎng)。因此，對(duì)氯衰減規(guī)律的預(yù)測(cè)及模擬等方面的研究具有重要意義。
　　給水管道在長(zhǎng)年的運(yùn)行中，沿管道內(nèi)壁會(huì)逐漸

2、形成不規(guī)則的環(huán)狀混合物，稱之為“生長(zhǎng)環(huán)”，它是給水管道內(nèi)壁由沉淀物、銹蝕物、黏垢及生物膜相互結(jié)合而成的混合體。水沿著管壁流動(dòng)的過程中，并不是直接沿著管壁表面流動(dòng)，而是沿著管道內(nèi)壁的“生長(zhǎng)環(huán)”進(jìn)行流動(dòng)，因此，生長(zhǎng)環(huán)是造成管網(wǎng)水質(zhì)變化的主要原因。
　　本課題以保證給水管網(wǎng)的水質(zhì)安全為研究目的，通過動(dòng)態(tài)、靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，較為全面地探討了余氯衰減規(guī)律。通過指數(shù)擬合對(duì)余氯衰減實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，余氯衰減與下列幾種因素成正相關(guān)關(guān)

3、系：水溫、TOC濃度、水中氧的消耗、三鹵甲烷、氨氮濃度。初始氯濃度和管徑與主體水余氯衰減系數(shù)成負(fù)相關(guān)關(guān)系。此外，二次加氯后水樣中余氯的衰減速率明顯小于原水樣的衰減速率。對(duì)于不銹鋼管、PVC管、球墨鑄鐵管三種管材而言，球墨鑄鐵管余氯衰減速率最大。在普通鑄鐵管中，管徑越大衰減系數(shù)受流速的影響越小，受 pH值的影響越大，余氯的衰減主要發(fā)生在與管壁的反應(yīng)中，pH值是影響普通鑄鐵管中余氯衰減的主要因素。
　　分析了水力模型和水質(zhì)模型的密切關(guān)

4、系，在水力模型基礎(chǔ)上，在分析和掌握給水管網(wǎng)余氯狀況的前提下，構(gòu)建余氯衰減模型。
　　針對(duì)當(dāng)前余氯衰減模型普遍存在的局限性，提出并驗(yàn)證了一種實(shí)用的氯衰減半經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)模型——速率系數(shù)可變模型（Variable Rate Coefficient，VRC）?；趯?duì)余氯衰減影響因素的全面分析，結(jié)合實(shí)際工程中的情況，VRC模型的建立重點(diǎn)考慮溫度、投氯量及二次加氯。VRC模型包含X0，κ0，kmin和α四個(gè)參數(shù)，模型基于雙分子二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速率方

5、程，同時(shí)定義了一個(gè)微分方程來描述κt隨時(shí)間的變化，通過二者結(jié)合來模擬氯的衰減過程。首先確定 X0的值，κ0、kmin和α的值由SCE法得到，使用局部搜索法，調(diào)整初始氯濃度，減小誤差。采用6組余氯衰減數(shù)據(jù)集對(duì) VRC模型、一級(jí)模型以及由 Boccelli等人建立的二級(jí)模型進(jìn)行校核并比較三個(gè)模型的模擬結(jié)果。本研究將 SCE法用于給水管網(wǎng)的研究和應(yīng)用，采用SCE法進(jìn)行余氯衰減模型的校核，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：SCE法的校核結(jié)果很好；VRC模型6組數(shù)據(jù)