给水管网生长环成因试验与防治对策研究

摘要

给水管网是城市供水的重要组成部分，管道的卫生状况将直接影响供水水质的好坏。水在流经给水管网的过程中会发生一系列的物理、化学、电化学和微生物学的作用，致使沿管道内壁逐渐形成下部较厚上部较薄的不规则的环，即生长环，使水受到二次污染。生长环的存在不仅影响了水的浊度及色度等感官水质指标，影响了管道的通水能力，同时也为细菌滋生提供了良好的场所。因此从控制生长环的角度出发来控制管网水质，保证供水安全具有很重要的实际意义。 本论文通过对不同年代、不同管径的市政管网中的铸铁管段内的生长环进行了物理、化学及微生物测试，得出结论：生长环比表面积较大，内部具有孔隙结构，横截面分层清晰，存在致密层及疏松层。经XPS及XRD检测，发现生长环的主要成分为针铁矿(α-FeOOH)、纤铁矿(γ-FeOOH)及FeS。经微生物检测发现含有铁细菌、硫酸盐还原菌及大肠菌群的存在。应用EDS能谱仪对生长环的内中外层进行分析，发现在生长环上靠近水体处的Si含量较高，这是由于管道后沉淀造成的；而在靠近管壁及中间层S含量较高，则是由于在内部厌氧区域厌氧菌硫酸盐还原菌占优势，其腐蚀产物FeS含量较高。 在物质分析的基础上又进一步研究了生长环的成因、去除及防治对策。成因从沉积物及腐蚀两个方面分析。去除则从高压水射流冲洗和气—水冲洗两方面进行了研究。防治对策则根据实验论证了pH值、有机物浓度、防护涂料及管材等对生长环的影响。并提出将管网水中pH值控制在8.0～8.4左右，BDOC值控制在0.213mg/L以内的控制方案。选用内衬TPN涂料或环氧树脂涂料的铸铁管比未涂衬的铸铁管中的卫生状况好。对铸铁管、不锈钢管、PVC管、玻璃钢管等的对比实验研究发现不锈钢管及玻璃钢管管壁细菌总数生长较缓慢。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1概述

1.1.1给水管网现状

1.1.2给水管道内生长环的危害

1.1.3国内外研究现状

1.2本课题来源和研究内容及意义

1.2.1研究课题来源

1.2.2研究内容

1.2.3研究意义

第2章实验检测方法

2.1扫描电镜的检测

2.1.1实验仪器和试剂

2.1.2测定过程

2.2 X射线衍射试验

2.2.1实验仪器和试剂

2.2.2操作条件

2.2.3测定过程

2.3 X射线荧光光谱分析

2.3.1实验仪器

2.3.2测定过程

2.4大颗粒固体的密度测定

2.4.1实验仪器

2.4.2测定过程

2.5生长环灼烧失重的测定

2.5.1实验仪器

2.5.2测定过程

2.6生长环内铁细菌的测定

2.6.1实验仪器和试剂

2.6.2测定过程

2.7硫酸盐还原菌的测定

2.7.1实验仪器和试剂

2.7.2测定过程

2.8细菌总数的测定

2.8.1实验仪器和试剂

2.8.2测定过程

2.9总大肠菌群的测定

2.9.1实验仪器和试剂

2.9.2测定过程

2.10 Fe2+、Fe3+测定

2.10.1实验仪器和试剂

2.10.2测定过程

2.11 比表面、孔径及孔容测试

2.11.1实验仪器和试剂

2.11.2测定过程

2.12 BDOC的测定

2.12.1试验仪器和试剂

2.12.2测定过程

第3章生长环结构及成因分析

3.1物理结构分析

3.1.1密度测试

3.1.2比表面积及孔容的测试

3.1.3横截面扫描电镜测试

3.2化学组成与性能测试

3.2.1生长环水分及灼烧失重测试

3.2.2 X射线衍射分析

3.2.3 X射线荧光光谱分析

3.2.4 Fe2+、Fe3+测试结果

3.3微生物检测

3.3.1细菌总数的测定

3.3.2总大肠菌群的测定

3.3.3铁细菌的鉴定

3.3.4硫酸盐还原菌的鉴定

3.4生长环形成原因分析

3.4.1沉积物的形成

3.4.2腐蚀产物的产生

3.5本章小结

第4章生长环的去除及防治

4.1生长环防治对策的研究

4.1.1 pH值的控制

4.1.2有机物的控制

4.1.3防护涂料的选择

4.1.4管材的选择

4.1.5建议

4.2生长环的去除

4.2.1高压水射流冲洗

4.2.2气—水脉冲清洗

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明及哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢