镇村供水管网水中有机物特性及水质生物稳定技术研究
作者单位：东南大学
学位级别：硕士
导师姓名：朱光灿
授予年度：2019年
主 题：城乡统筹供水 镇村管网 有机物特性 消毒副产物 生物稳定性
摘 要：近几年来,江苏省大力建设城乡统筹区域供水工程,但长距离供水管网水中有机物特性和水质生物稳定性的变化规律却鲜有报道。本文以探究镇村供水管网水中有机物特性变化规律、保障管网水质生物稳定性为目标展开研究工作。首先在Y市选取两个典型乡镇,调研其镇村供水管网基本特征,并分析其管网水的常规水质指标、有机物指标、微生物指标的沿程变化规律,在此基础上基于中试试验装置探究不同加氯方式对长距离输水管网水中有机物特性的影响,并确定水质生物稳定性的关键影响因子。在枯水期(1月)、丰水期(6月)、平水期(9月)对乡镇管网水质调研分析,得出主要结论:两个乡镇管网末梢水中的余氯与浊度存在不达标的现象。溶解性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)和UV季节性变化明显,呈现冬季高夏季低的变化规律,耗氧量则与之相反。管网水中的消毒副产物(Disinfection By-Products,DBPs)以三卤甲烷为主,呈现夏季高冬季低的分布规律,消毒副产物生成势(Disinfection By-Products Formation Potential,DBPsFP)则与之相反。DBPs和DBPsFP呈现出随管网沿程降低的趋势。应用软件统计分析显示:DOC与耗氧量有着显著的负相关,而DOC和UV呈显著正相关,并且三卤甲烷生成势(Trihalomethanes Formation Potential,THMsFP)、卤乙酸生成势(Haloacetic Acids Formation Potential,HAAsFP)均与DOC有着显著的正相关性。在中试装置中对长距离输水管网水中有机物特性的变化规律展开研究,同时考察了余氯、浊度、流速、管材、温度对管网水质生物稳定性的影响,主要结论如下:在单次加氯条件下,管网水中的DOC随着投氯量的增加而上升,中性亲水性有机物在四类有机物组分中始终保持较高的占比,其他组分有机物变化规律不明显。在实验开始时水中占比最多的为小于1 kDa的小分子有机物,随着实验进行,大于3 kDa的有机物占比逐渐上升。随着初始加氯量的增加,大分子有机物增多的过程被延缓。值得注意的是,投氯量为0.60 mg/L时,DBPsFP的总量最小,极性亲水性有机物是DBPsFP的主要来源,其次为疏水性有机物。在水中有余氯的情况下,中性亲水性有机物是引起生物不稳定的主要因素,其次为疏水性有机物。在多级加氯条件下,每次补加氯后DOC与UV持续升高,中性亲水性有机物始终为水中占比最大的有机物组分。氯投加量为1.60 mg/L时,极性亲水性有机物显著增加。此外,投氯量为0.60 mg/L时,水中占比最多的为小于1 kDa的小分子有机物,分子量大于100 kDa的有机物几乎不存在;投氯量为1.0 mg/L时,分子量区间在3-10 kDa的有机物占比最多;投氯量为1.60 mg/L时,分子量在10-100 kDa区间的有机物占比较大,这说明加氯量对水中有机物分子量的分布有较大影响。就水质生物稳定性而言,在单级加氯的情况下,投氯量的增加对可同化有机碳(Assimilable Organic Carbon,AOC)的提高并不显著,但能够明显增加生物可降解溶解性有机碳(Biodegradative Dissolved Organic Carbon,BDOC)的含量;而在多级加氯的情况下,AOC与BDOC随停留时间持续增加;浊度的增加会提高AOC和BDOC,且浊度越高,异养菌记数(Heterotrophic Plate Count,HPC)的增长速率越快;AOC与BDOC在四种管材中表现为,PE管最高,钢管其次,然后为镀锌钢管,球磨铸铁管最低。HPC在四组管材中呈现的规律是:PE管球磨铸铁管镀锌钢管钢管;随着流速的增加,管网水中的AOC也相应增加,同时BDOC上升;温度的升高会导致水中DOC升高,AOC与BDOC的值也相对上升。根据研究结果统计分析表明:THMsFP与AOC呈显著正相关性;多级加氯的投氯量和流速对管网水中的AOC有着较为显著的正相关性;同时多级加氯的投氯量和浊度均与BDOC有显著的正相关性。
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