基于闭塞水的饮用水输配系统腐蚀特性研究

发布时间：2020-06-16 13:11

【摘要】：在过去的5个世纪里,铸铁管道在城市饮用水输配系统中依旧发挥着不可替代的作用。但是由于管道的老化以及腐蚀,不仅会造成饮用水输配过程中的能量损失,也会造成饮用水在输配过程中受到二次污染。随着社会经济的发展,居民的生活水平显著提升,人们对于饮用水的要求也越来越高。因此调控饮用水水质,控制铸铁管道腐蚀是水工业迫切需要解决的难题。饮用水输配系统中除输送的主体水外,在使用多年的铸铁管道的管垢中还存在闭塞水,闭塞水由于其低pH值,高阴离子浓度,高金属离子和厌氧等的特点,使得闭塞水在老化管道的腐蚀过程中起到至关重要作用。本文从闭塞水的角度出发,研究了球墨铸铁管道在闭塞水和主体水中的腐蚀过程,结果发现主体水和闭塞水的管垢都是从不稳定的管垢向稳定的α-Fe_2O_3转化,闭塞水中会产生一种铜绿(Green Rust)的管垢,这种管垢极不稳定。采用模拟闭塞电池装置研究了闭塞水中Fe、Mn、Cu和Cr的行为,以及闭塞水中Fe和Mn的来源。结果表明,闭塞水中Fe和Mn发生富集,而闭塞水中Cu和Cr随时间逐渐降低。闭塞水中的Fe和Mn可迁移到主体水中,导致主体水的污染。闭塞水中的Fe和Mn主要来自金属管道的腐蚀,管垢对闭塞水中Fe的向外迁移有一定的阻碍作用,但对Mn的迁移阻碍较小。闭塞水的存在会对饮用水造成污染,那么对于闭塞水金属离子的迁移的影响因素研究是必不可少的。本文通过响应面分析法研究主体水中水质参数对主体水和闭塞水中金属离子浓度变化值的影响发现,主体水中Fe、Mn浓度变化值以及闭塞水中Mn浓度的变化值会随着氯离子和硫酸根浓度的增加而增加,受pH值的影响不显著。闭塞水中的Fe浓度变化值除了与氯离子和硫酸根浓度呈正相关外,还与pH值呈负相关。本文通过相关性分析研究了不同水质判断指数与主体水和闭塞水中金属离子浓度的关系。研究发现,只有Larson-Skold指数(LR)最能反映主体水和闭塞水中Fe和Mn浓度的变化值。为评估饮用水质对管道的腐蚀和结垢潜力,本文利用全国59个地区的饮用水样品分析了Fe浓度与Langelier饱和指数(LSI),Ryznar稳定性指数(RSI),Larson-Skold指数(LR)和侵蚀性指数(AI)的相关性,同样证实Fe浓度与LR有显著的正相关性,因此,通过LR的值来评估饮用水的腐蚀性更符合我国饮用水输配系统。通过健康风险模型评估了饮用水中的金属离子对人体健康造成的风险,致癌重金属元素风险值大小表现为CrCdSrFeMn,其中Cr金属占总风险的97.1%,应该对Cr优先控制。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU991.38

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本文编号：2716088