城市供水系统水质变化对供水管网管道腐蚀影响的研究

摘要

当城市供水系统的水质发生变化时,水体与管壁之间的化学平衡被打破,将建立新的化学平衡状态,该过程会影响原有管网管道的腐蚀及铁释放情况,可能会使管网出现“黄水”现象,成为供水管网水质安全的隐患。本文针对供水管网水质变化对管道腐蚀的影响进行了以下研究:　　1)研究了T市管网内壁管垢的物理化学特性,对管道腐蚀后形成管垢的机理进行分析与讨论,得知管垢主要化学成分为FeCO3(菱铁矿)、FeOOH(羟基氧化铁)、FeO(OH)(针铁矿)、Fe3O4(磁铁矿)等物质。　　2)利用动态模拟方法,研究管网内管道腐蚀及铁释放的影响因素:包括氯离子浓度、硫酸根离子浓度、总碱度、pH、以及余氯含量等对铁释放速率的影响。实验结果表明:管道腐蚀及铁释放与氯离子浓度、硫酸根离子浓度呈正相关,与碱度及pH呈负相关,与余氯的相关性不明显。　　3)从单一水质指标改变引起化学稳定性指标变化的角度来分析各化学稳定性指标对对管道腐蚀的判断情况。结果发现:只有拉森指数LR能够在每次单因素实验中准确评价铁释放趋势,故选其作为判断管网中铁释放的依据。　　4)针对实际水源切换进行实验室模拟,研究不同水源进行切换供水时,管网水质、水质化学稳定性的变化规律,以及由此引起的管道腐蚀情况。实验结果表明:水源切换前后系统中铁浓度、浊度随时间增大,溶解氧、余氯明显衰减;铁释放量与硫酸根离子浓度、氯离子浓度呈明显的正相关,与总碱度并无明显相关性;拉森指数LR得出的结论与管道腐蚀实际情况相符,Ryznar稳定指数IR得出的结论与实际情况相悖。通过相关性分析可知:影响铁释放的水质指标按相关度由高到低依次为:氯离子浓度、电导率、硫酸根离子、总溶解性固体、总硬度、总碱度;化学稳定性指数中,只有拉森指数LR与铁释放高度相关。　　5)研究了投加磷酸盐、投加碳酸氢钠调整碱度、投加氢氧化钠调整pH等措施对管道腐蚀的控制技术。三种方法均为控制管道腐蚀的有效措施。

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1 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 国内外研究进展

1.3 研究内容

2 实验管道内壁管垢物理化学特性分析

2.1 取样与处置方法

2.2 管垢的宏观特征

2.3 管垢的微观形态分析

2.4 管垢的化学组成分析

2.5 本章小结

3 城市供水管网管道腐蚀及铁释放影响因素研究

3.1 材料与方法

3.2 结果与讨论

3.4 本章小结

4 水质化学稳定性指数对城市供水管网铁释放的评价研究

4.1 化学稳定性指标的选择

4.2 化学稳定性指标的变化对管道腐蚀判断

4.3 本章小结

5 水源切换对管道腐蚀的影响

5.1 材料与方法

5.2 原水水质对比分析

5.3 水源切换引起的管网水质变化

5.4 水源切换引起水质化学稳定性变化对管道腐蚀的影响

5.5 铁释放与各水质指标、各水质化学稳定性指数的相关性分析

5.6 本章小结

6 供水管网管道腐蚀控制措施研究

6.1 投加磷酸盐对管道腐蚀的控制

6.2 调节碱度对管道腐蚀的控制

6.3 调节pH值对管道腐蚀的控制

6.4 本章小结

7 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

致谢

参考文献

附录：研究生学习期间发表的论文