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《天津大学》 2012年
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既有给水管网输配淡化海水水质稳定性控制研究

黄纯凯  
【摘要】:随着城市的可持续发展,海水淡化水的利用将成为许多城市尤其是沿海城市多水源综合利用的发展趋势。由于海水淡化水具有碱度低、硬度低的特点,使得海水淡化水利用既有管网输配的过程中,经常会出现“红水”和“黄水”现象;在新管网输配过程中,经常会出现防腐层腐蚀严重以及某些水质指标超标的现象,严重影响当地生产生活用水安全。因此,淡化水在既有管网中的安全稳定输配对于饮用水的安全保障具有重要的意义。本文以管网中具有代表性的铸铁管为研究对象,以控制水质稳定性为研究目标,系统深入地研究了不同水质变化对管网中铁释放的影响。 首先,使用扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDAX)和X射线衍射分析(XRD)对给水管网中灰口铸铁管和焊接钢管上的管内壁腐蚀管垢进行外观特征、微观形态、化学元素组成和化合物构成等物理化学特征分析。结果发现管垢外部平滑而致密,内部为疏松多孔结构。铁是管垢最重要的化学组成,管垢基本上由各种含铁的化合物组成。焊接钢管管垢腐蚀表层可能的化学组成为α-FeOOH和γ-FeOOH,硬壳层主要的化学组成为Fe3O4,疏松多孔层主要的化学组成为α-FeOOH和Fe3O4,管垢的特征取决于管材本身特性、水质条件、水厂处理工艺和管网水力条件。 其次,通过动态管网的模拟试验,改变自来水和淡化水的掺混比、pH值等水质指标,重点分析水质指标对总铁含量的影响。结果表明,铁的释放量与停留时间和水温呈正相关关系,与pH值、碱度和硬度呈负相关关系。同时还进行了动态管网的连续停留试验和水源切换试验,结果证明采用自来水和淡化水掺混进入旧的管网中,然后在对其进行调质的方法是可行的;应急切换水源对管网中干管水样的浊度和总铁浓度影响不大,没有出现水质波动和水质恶化的情况。 本文还建立了动态管网中铁释放的经验统计模型以及动力学模型。统计模型中的全回归和逐步回归模型的预测精度分别为86.9%和89.1%;依据管网中可能的铁释放反应,建立铁释放的反应动力学模型,从铁释放动力学模型的总体预测情况来看,该模型预测值的平均相对误差约为15.74%,能够基本满足对管网中铁释放的预测要求。 最后,本研究还进行了淡化水在新的水泥砂浆内衬球磨铸铁管网输配的模拟试验,试验结果表明,为了保证淡化水在管网中的安全输配,pH值应保持在8.0左右较为合适;硅酸盐溶解速率随总碱度和总硬度的上升而逐步降低,应适当的提高其总碱度和总硬度;同时应适当的控制其余氯的浓度,应控制到在1.0mg/L左右较为合适。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU991;P747

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