南水北调水源切换对北京供水管网的影响及应对

发布时间：2017-04-29 01:09

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【摘要】：伴随北京市供水水源逐步切换为丹江口水源,水源水质的差异性容易引发管网水质的不稳定性,甚至出现“黄水”。主要影响因素包括管网水质条件、管网水力条件、水厂净水工艺、以及缓蚀剂的添加等。在研究分析丹江口水源水质特性的基础上,依次开展了把北京运行多年的管网运至丹江口试验基地连续通水的管网模拟试验和将丹江口经工艺处理后的水拉至北京,以静态泡管的模式间歇通入北京管网的原位管网试验,考察在水源切换条件下北京管网水质的变化规律,预估切换后出现“黄水”的可能性。分析认为丹江口水源腐蚀性较低,化学稳定性较好。当管网中的水体处于流动状态时,出现“黄水”的风险较小;如果水体较长时间处于停滞状态,个别区域可能出现总铁浓度和浊度轻微超标的现象。但在持续通水的情况下,这种现象会逐渐缓解并趋于稳定。在水源切换条件下,传统的用于评价管网稳定性的拉森指数和朗格利尔饱和指数方法存在一定局限性,应综合研究分析各水质条件对于管网稳定性的影响关系,建立更适用于水源切换条件下管网水质稳定性的评价方法。针对与管网水质稳定性以及腐蚀产物的释放密切相关的水质参数,提出以溶解氧、拉森系数、硝酸盐浓度和硬度4项指标表征的水质差异度。水质差异度表征切换前后水源水质的差异程度,其值越小,表明水质特征越接近,切换后管网水质的稳定性越好。通过对比应用水质差异度的评价方法预测出的管网水质稳定性与现场试验水质监测结果,认为在水源切换条件下,水质差异度的评价方法更为适用。相比传统评价方法,具有较直观、简便的优势。利用水质差异度的方法,结合现场试验,对北京管网“黄水”风险进行划分与标识。与此同时,可利用氧化还原电位作为管网腐蚀情况的辅助评价方法。当氧化还原电位不小于400mV时,不会促进管网管垢中铁的释放。短时“黄水”的应对,主要包括冲洗管网、启动净水厂应急调控技术等应急措施,日常应做好优化管网运行、强化管网水质监测、制定和演练应急预案等管理工作。切换时严格遵循少量起步,逐步加量的原则,确保供水管网的水质情况保持在总体可控的状态。
【关键词】：水源切换 管网稳定性 腐蚀 水质差异度
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV68;TU991.33
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 研究背景9-17
• 1.1 多水源条件下的水质稳定性9-11
• 1.2 南水北调工程实施的必要性11-13
• 1.3 水源切换与管网适配性研究的意义和任务13-17
• 第2章 研究动态17-31
• 2.1 水源切换对管网腐蚀的影响17-20
• 2.1.1 电化学腐蚀17-18
• 2.1.2 生物膜腐蚀18-20
• 2.2 管网腐蚀的危害20-22
• 2.2.1 影响管网水质20
• 2.2.2 影响管网消毒作用20-21
• 2.2.3 影响管壁结构21
• 2.2.4 增大管网微生物风险21-22
• 2.2.5 增大供水能耗22
• 2.3 管网腐蚀评价方法22-26
• 2.3.1 X射线衍射分析22-23
• 2.3.2 铁元素、铁氧化物以及总铁含量测定23
• 2.3.3 比表面积、孔容以及孔径分析23
• 2.3.4 电镜-X扫描射线荧光的能谱分析23-24
• 2.3.5 X射线荧光光谱分析24
• 2.3.6 管网化学稳定性评价24-26
• 2.4 管网水质稳定性分析模型26-27
• 2.5 生物迁移的影响与应对27-31
• 2.5.1 沼蛤27-29
• 2.5.2 藻类29-31
• 第3章 管网管垢稳定性的影响因素研究31-42
• 3.1 管垢的形成与结构31-34
• 3.1.1 管垢的形成31-33
• 3.1.2 管垢的结构33-34
• 3.2 管网腐蚀影响因素研究34-42
• 3.2.1 管网水质条件的影响34-39
• 3.2.2 水厂净水工艺的影响39
• 3.2.3 管网水力条件的影响39-40
• 3.2.4 磷酸盐缓蚀剂的影响40-42
• 第4章 南水北调水源与北京受水区管网适配性研究42-65
• 4.1 北京管网管材特性及分布42
• 4.2 丹江口水库水与北京现水源的化学稳定性分析42-50
• 4.2.1 硫酸根43-44
• 4.2.2 氯离子44-45
• 4.2.3 碱度45-46
• 4.2.4 pH46-47
• 4.2.5 拉森指数47-48
• 4.2.6 碳酸钙沉淀势48-49
• 4.2.7 小结49-50
• 4.3 丹江口管网模拟系统试验研究50-56
• 4.3.1 试验目的50-51
• 4.3.2 试验方法51-52
• 4.3.3 试验装置52-53
• 4.3.4 试验数据53-56
• 4.3.5 试验结论56
• 4.4 北京管网水源切换试验研究56-65
• 4.4.1 试验目的56
• 4.4.2 试验方法56-57
• 4.4.3 试验装置57
• 4.4.4 试验数据与分析57-63
• 4.4.5 试验结论63-65
• 第5章 管网稳定性评价方法的优化65-81
• 5.1 管网稳定性常规评价方法65-71
• 5.1.1 朗格利尔饱和指数65-67
• 5.1.2 拉森指数67-69
• 5.1.3 其他评价指数69-71
• 5.2 水质差异度评价方法的建立71-77
• 5.2.1 水质差异度评价方法的原理71-72
• 5.2.2 水质差异度评价方法的计算72-76
• 5.2.3 水质差异度评价方法的验证76-77
• 5.2.4 该评价方法与常规方法的比较77
• 5.3 结合水质差异度划分北京管网“黄水”风险等级77-79
• 5.4 应用氧化还原电位作为辅助评价方法79-81
• 第6章 管网腐蚀的应对措施与系统控制81-88
• 6.1 管网喷涂改造与优化运行81-82
• 6.2 优化供水调度和水量配置82-84
• 6.3 强化管网水质监测84-85
• 6.4 建立水质突发事故处置预案85-86
• 6.5 强化净水厂工艺86-88
• 第7章 结论88-93
• 7.1 研究结论88-91
• 7.1.1 管网腐蚀的影响作用88
• 7.1.2 丹江口水源水质特征88-89
• 7.1.3 丹江口水源水质对北京供水管网的影响89
• 7.1.4 水源切换后北京管网水质的稳定性89
• 7.1.5 水源切换后北京管网出现“黄水”的可能性89-90
• 7.1.6 常规管网稳定性评价方法的局限性90
• 7.1.7 水质差异度表征管网稳定性90
• 7.1.8 氧化还原电位评价管网稳定性90
• 7.1.9 水源切换条件下的应对措施90-91
• 7.2 问题及展望91-93
• 7.2.1 生物迁移对于管网稳定性的影响91
• 7.2.2 管垢稳定性与渐变性研究91-92
• 7.2.3 溶解性有机物在调水迁移中的转化规律92-93
• 参考文献93-97
• 致谢97-99
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果99

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本文编号：333913