城市供水系统水质安全性与余氯控制的研究

【摘要】： 随着生活水平的提高、社会经济的迅速增长、国际化进程的推进，人们对城市供水管网水质与人体健康问题的认识也在不断加深，饮用水水质的安全性引起了人们越来越多的关注，成为当前水质研究的重要课题之一。水质安全性包括化学安全性和生物安全性。氯消毒是确保水质生物安全性的重要措施之一，但加氯后水中会产生致癌的消毒副产物，降低了水的化学安全性。所以，研究余氯、消毒副产物及生物稳定性，对提高供水系统的水质安全性至关重要。 以西安市供水系统为研究对象，利用近年来的水质资料，通过聚类分析对供水系统进行了分区，以分析水质的变化；建立了方差分析、综合评价指标和极大不相关分析的三步筛选法筛选指标，剔除了对聚类分析产生干扰的指标，改善了聚类分析效果。 在水质分区的基础上，分析了供水系统消毒副产物DBPs和生物可降解溶解性有机碳BDOC的分布状况及变化规律，结果表明西安市供水系统的消毒副产物均低于国家现行水质标准的限值，但生物稳定性较差，供水系统需要通过足够的余氯浓度来确保水质安全性。此外，综合分析BDOC在水处理工艺、管网及静态实验中的变化，根据其变化机理，提出BDOC在整个供水系统中的变化分为8个阶段，并分析了各阶段的变化规律和原因。 根据余氯静态实验结果，提出余氯衰减过程可分为两种类型，即一阶段型和两阶段型，两阶段型又可以根据两阶段的衰减速率大小分为先快后慢型和先慢后快型，且两阶段型余氯衰减的分割时间不是固定值，它与初始浓度及总有机碳等因素有关。 通过理论推导证明，按照节点流量折算方法进行管网简化后，其水力计算的水流时间与实际水流时间不符，建议在管网系统水质动态模拟中要引进水流时间折算系数。 从余氯衰减成因的角度，提出将供水系统余氯动态衰减模型分解为余氯初始浓度和水体衰减因子、传质因子、腐蚀因子、扩散因子、脱附因子乘积的形式，有助于加深对余氯衰减机理的理解和衰减模型的求解。 在压力、余氯连续监测实验和水流跟踪实验的基础上，建立并验证了曲江水厂西向供水管线的余氯动态衰减模型，利用该模型进行了曲江水厂出厂水最低余氯浓度的预测，以便水厂合理加氯，其表达式为： c_0=(0.1408Turb+0.1011)e~(0.1668t)