給水管網余氯衰減規(guī)律及影響因素研究.pdf

1、給水管網是城市水循環(huán)的重要組成部分。研究城市給水管網中水質變化的規(guī)律，提高給水的安全可靠性已成為21世紀水工業(yè)的難點和熱點問題之一。而消毒不論在水處理過程中，還是在管網輸送過程中，都對保持水質具有不可或缺的作用。國際上使用最廣泛的飲用水消毒劑是液氯，因為它價格便宜，消毒效率高，而且可以為給水管網提供一定的余氯濃度以防止細菌再生長。因此，對氯衰減規(guī)律的預測及模擬等方面的研究具有重要意義。
　　給水管道在長年的運行中，沿管道內壁會逐漸

2、形成不規(guī)則的環(huán)狀混合物，稱之為“生長環(huán)”，它是給水管道內壁由沉淀物、銹蝕物、黏垢及生物膜相互結合而成的混合體。水沿著管壁流動的過程中，并不是直接沿著管壁表面流動，而是沿著管道內壁的“生長環(huán)”進行流動，因此，生長環(huán)是造成管網水質變化的主要原因。
　　本課題以保證給水管網的水質安全為研究目的，通過動態(tài)、靜態(tài)實驗，較為全面地探討了余氯衰減規(guī)律。通過指數擬合對余氯衰減實驗得到的數據進行擬合分析。實驗中發(fā)現，余氯衰減與下列幾種因素成正相關關

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成負相關關系。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模型的密切關

4、系，在水力模型基礎上，在分析和掌握給水管網余氯狀況的前提下，構建余氯衰減模型。
　　針對當前余氯衰減模型普遍存在的局限性，提出并驗證了一種實用的氯衰減半經驗數學模型——速率系數可變模型（Variable Rate Coefficient，VRC）?；趯τ嗦人p影響因素的全面分析，結合實際工程中的情況，VRC模型的建立重點考慮溫度、投氯量及二次加氯。VRC模型包含X0，κ0，kmin和α四個參數，模型基于雙分子二級反應動力學速率方

5、程，同時定義了一個微分方程來描述κt隨時間的變化，通過二者結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，調整初始氯濃度，減小誤差。采用6組余氯衰減數據集對 VRC模型、一級模型以及由 Boccelli等人建立的二級模型進行校核并比較三個模型的模擬結果。本研究將 SCE法用于給水管網的研究和應用，采用SCE法進行余氯衰減模型的校核，實驗結果表明：SCE法的校核結果很好；VRC模型6組數據