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多级消毒对城乡统筹供水管网中DBPs及水质生物稳定性影响研究

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多级消毒对城乡统筹供水管网中DBPs及水质生物稳定性影响研究

作者：王柯东南大学

学位级别：硕士

截至2018年,江苏省已基本实现城乡统筹区域供水乡镇全覆盖,传统单级消毒方式无法保障长距离、长水龄输配水条件下镇村管网水质持续稳定,镇村段管网水有可能发生余氯不达标和微生物检出现象,因此需要研究多级消毒技术以进一步保障城乡统... 详细信息

截至2018年,江苏省已基本实现城乡统筹区域供水乡镇全覆盖,传统单级消毒方式无法保障长距离、长水龄输配水条件下镇村管网水质持续稳定,镇村段管网水有可能发生余氯不达标和微生物检出现象,因此需要研究多级消毒技术以进一步保障城乡统筹区域供水管网的水质稳定。本文研究了多级消毒对城乡统筹供水管网水中消毒副产物生成及水质生物稳定性的影响,优化了多级消毒策略以保障镇村供水管网末梢水质生物稳定。针对省域内不同原水、不同处理工艺典型城市城乡供水管网水质进行调研,分析管网水质变化规律,考察多级消毒对管网水质的影响,重点关注多级消毒前后管网水中消毒副产物与水质生物稳定性变化。同时,基于管网数学模型对实际供水管网进行的模拟结果,对多级消毒策略进行优化研究。在冬、夏两季分别对江苏省内三大水系(长江、淮河、太湖)代表性城乡供水管网的水质进行跟踪调研,结果显示,不同流域城市的供水管网水质存在一定差异,总体上以长江水为原水的管网水质优于以太湖水、淮河水为原水的管网水质。三大流域管网水质指标中,浊度均表现出随管线延长而上升的趋势,长江、淮河流域调研管线末段出现余氯不达标和菌落总数检出现象,管网水中三氯甲烷(Trichloromethane,TCM)呈现先上升后稳定再下降的趋势。此外,管网水生物可降解溶解性有机碳(Biodegradative Dissolved Organic Carbon,BDOC)和可同化有机碳(Assimilable Organic Carbon,AOC)均表现出随管线延长而先上升后下降的趋势,沿程含量受原水季节性波动影响较小。对净水厂而言,经过深度处理工艺后出厂水中溶解性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)含量明显降低,消毒副产物(Disinfection by-products,DBPs)的生成量减少,表明采用深度处理工艺有助于提升出厂水水质。在采用多级消毒的镇村供水管网中,随着管线延长,管网水中COD和UV逐渐下降,三卤甲烷(Trihalomethanes,THMs)含量先上升后保持稳定,而卤乙酸(Haloacetic Acids,HAAs)含量则是先上升后下降。多级消毒管线沿程管网水中BDOC和AOC沿程先升高后降低,且管线沿程含量高于出厂水。沿程管网水中微生物检出频率较低,末梢段水中余氯含量满足标准要求,表明多级消毒可以有效保障镇村管网水中余氯浓度,但也存在管网水中消毒副产物增多和水质生物稳定性变差的风险。此外,多级消毒前后管网水中有机物特性发生改变,分子量供水管网水力水质模型,调整管道初始海曾-威廉C值进行水力模型校核,控制节点压力模拟值与实测值误差在0.02 MPa以内。基于准确的水力模型进一步构建管网余氯衰减和三卤甲烷生成的水质模型,控制水质监测点模拟值与实测值误差在30%以内。通过模拟多级消毒方案的调整,以保障管网末梢余氯达标和减少三卤甲烷生成为目标,优化多级消毒的点位设置和分级消毒剂投加量,提出适合Y镇供水管网的最佳多级消毒方案。

关键词：城乡统筹供水管网水质多级消毒消毒副产物生物稳定性

城乡统筹区域供水管网中消毒副产物生成规律及影响因素研究

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城乡统筹区域供水管网中消毒副产物生成规律及影响因素研究

作者：夏岩东南大学

学位级别：硕士

近年来,城乡统筹区域供水正在兴起,但长距离复杂供水管道中DBPs的生成及分布规律研究鲜有报道。本文以盐城市城乡统筹区域供水工程为依托,以保障长距离输水水质安全性为目标,开展了长距离输水条件下管网中DBPs的生成及分布规律的研究工... 详细信息

近年来,城乡统筹区域供水正在兴起,但长距离复杂供水管道中DBPs的生成及分布规律研究鲜有报道。本文以盐城市城乡统筹区域供水工程为依托,以保障长距离输水水质安全性为目标,开展了长距离输水条件下管网中DBPs的生成及分布规律的研究工作。首先开展了水厂出厂水水质特征研究以及盐城地区供水管网关键节点DBPs浓度水平研究,并就其出厂水水质特征,探究了 8个关键因素对管网水中DBPs生成水平的影响;此外,本文模拟了实际长距离供水管网的运行情况,研究了管网中DBPs的生成变化规律。对于盐城地区出厂水水质监测分析,主要结论如下:2014～2017年间,城东水厂出厂水浊度、CODMn、温度、pH、余氯水平、菌落总数以及氨氮浓度水平基本符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中的限值。由于地理及水源位置,其原水中溴化物含量较高且Mn含量超标严重,处理后虽可以达到生活饮用水卫生标准,但仍应作为盐城地区特征水质指标予以关注。2014～2017年间,出厂水总THMs浓度呈逐年下降趋势,其组成均以DBCM、TBM为主;2016年3月～2017年2月间,出厂水中HAAs浓度在4.05～10.27 μg/L范围内,以MBAA、TCAA及DBAA为主,总体呈现夏季高冬季低的特点。研究期内,THMFP在95.24～201.57 μg/L范围内变化,HAAFP则在43.03～286.24μg/L范围内变化,季节性变化明显。2016年,盐城地区供水管网中四个监测点的THMs总量较2014、2015年有明显的下降,这与水厂出水水质的改善以及管网的更新有关;三年间,对四个采样点的DCAA及TCAA含量进行了 6次监测,结果显示,其含量处于较低水平,DCAA浓度均低于0.01 mg/L,TCAA浓度均低于0.001 mg/L。考察了停留时间、加氯量、TOC、pH、温度、Mn2+和Br-、管材等因素对供水管网中DBPs生成的影响,主要结论如下:管网中THMs含量随停留时间的延长先增加后趋于稳定,其组成以DBCM、TBM为主;HAAs含量呈现先增加后降低的趋势,其组成以TCAA及DBAA为主。管网中DBPs含量随加氯量的增加而增加,且高氯代DBPs所占的比例也随之增加。TOC浓度的增加会引起管网水中DBPs的增加,各组分浓度也随之增加。提高pH值对管网中四种THMs的生成均有促进作用,碱性及酸性条件下HAAs的生成量均高于中性,主要表现在DCAA的生成差异上。温度的升高对DBPs的生成量具有促进作用,对BDCM、DBCM、DCAA及MJBAA生成的影响较为显著。Mn2+对THMs的生成具有一定的促进作用,而对HAAs的生成则无明显影响。Br-浓度的升高有利于管网水中DBPs的生成,其浓度的增加会提高DBPs的溴代程度。UPVC管中DBPs生成量最多,其次为镀锌钢管、球墨铸铁管,PE管最少,球墨铸铁管及UPVC管中有利于Br-THMs的生成、镀锌钢管则更加有利于TCM及TCAA的生成。长距离供水管网中余氯衰减遵循指数衰减关系,管网中THMs生成量随着HRT的延长先增加,后基本趋于稳定;HAAs的生成量随HRT的延长先增加后减少。THMs及HAAs的组成以DBCM、TBM、TCAA及DBAA等溴代、高卤代DBPs为主,这与当地水质有关。二次加氯在保证水质生物稳定性的同时会导致管网水中DBPs含量的进一步升高,且会提高氯代DBPs所占的比例。主干管高流速状态下管网中THMs的最大生成量低于低流速状态,但组成情况类似,均以DBCM和TBM为主,主要差别体现在TBM含量差异上;而主干管流速差异对管网中HAAs含量无明显影响,且主干管流速差异对HAAs的构成影响较小,均以TCAA及DBAA为主。

关键词：城乡统筹供水长距离输水管网消毒副产物

城乡统筹区域供水管网的水质生物稳定性及影响因素研究

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城乡统筹区域供水管网的水质生物稳定性及影响因素研究

作者：张晓东南大学

学位级别：硕士

经过净水厂处理的饮用水通过城乡统筹供水管网输送到千家万户,这期间管网内细菌会利用水中的有机营养基质生长繁殖,造成用户龙头水微生物不安全。本文以盐城地区实际管网作为研究对象,开展了实际管网水质变化规律及细菌多样性研究,并在... 详细信息

经过净水厂处理的饮用水通过城乡统筹供水管网输送到千家万户,这期间管网内细菌会利用水中的有机营养基质生长繁殖,造成用户龙头水微生物不安全。本文以盐城地区实际管网作为研究对象,开展了实际管网水质变化规律及细菌多样性研究,并在此基础上,通过实验室小试和中试试验研究,研究了各影响因素对管网水质生物稳定性的影响。对于出厂水及实际管网点的水质监测分析,主要结论如下：各检测点中pH、浊度、余氯、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐以及菌落总数均满足我国生活饮用水卫生标准,仅CODMn存在部分超标,超标率为12.7%;各管网监测点水质之间的差异主要是由于各点的位置及工况条件不同;各管网点浊度、余氯、耗氧量以及细菌总数大小与温度变化有一定关系,温度较高时水体浊度、菌落总数较高,余氯、耗氧量较低;浊度与菌落总数的相关性显著;余氯与细菌总数表现出一定的负相关性;耗氧量和菌落总数存在一定正相关性;所监测的四个管网点的水质均处于生物稳定性状态。对于管道主体水中的余氯衰减研究,主要研究结论如下：初始余氯浓度以及pH与余氯衰减系数成负相关关系,即初始余氯浓度（或pH）越高,余氯衰减系数越小;初始TOC浓度以及温度与余氯衰减系数成正相关关系,即初始TOC浓度（或温度）越高,余氯衰减系数越大。对于生物稳定性小试研究,采用的是新旧管段试验,通过磁力搅拌器提供一定剪切力,主要结论如下：不同初始余氯下生物可降解溶解性有机碳BDOC随时间变化趋势一致,均是随停留时间延长,BDOC先降低然后升高最后再降低的趋势;初始余氯投加量越高,BDOC值相同的停留时间下含量越小,生物稳定性越高;不同pH下BDOC变化趋势与上述一致,并且pH越高,BDOC值相对越低,水质生物稳定性越高;管材对水中BDOC含量有较大影响,新管的BDOC值明显低于旧管,新镀锌钢管略低于新PE管,旧镀锌钢管略低于旧铸铁管说明新的镀锌钢管最有利于减少BDOC。对于管网水质生物稳定性中试研究,采用的是中试装置中不同工况条件下的管环（包括不同管材以及相同管材通过阀门调节不同流速）,主要研究结论如下：中试管网中不同管材（或流速）下BDOC含量整体随时间呈下降趋势,异养菌数（HPC）整体呈上升趋势;在试验开始阶段BDOC降解较快,主要是由于余氯的氧化分解作用;试验中后期阶段,水中余氯耗尽,BDOC降解相对较慢,主要是由于微生物的氧化分解作用;实验后期, BDOC含量较低时,HPC数量趋于平衡;五种管环中除钢管环中BDOC含量及HPC在整个实验阶段相对较小,PE管环中BDOC浓度及HPC相对较大,其他几种管材之间的差异不明显;流速越大,水中余氯浓度衰减越快,水中B DOC含量相对较高,导致HPC也较高。对5个样品（包括样1：城西出厂水;样2：城东出厂水;样3：加压泵前水;样4：加压泵后水;样5：实际管网管壁生物膜）进行高通量测序,结果如下：5个样品中共检测到25个菌门,430个菌属,说明5个样品均具有较高的细菌多样性;1-4号水样的优势菌门有一定的相似性,表明水厂出厂水、管网水中的优势菌门是相同的,主要包括;厚壁菌门（Firmicutes）、蓝藻门／叶绿体（CyanobacterialChloroplast）、变形菌门（Proteobacteria）、.放线菌（Actinobacteria）、浮霉菌（Planctomycetes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）,5号生物膜样品稍有不同,不含蓝藻门;1-5号样品在属水平上的丰度最大的优势菌属是肠球菌属（Enterococcus）;五个样品香农指数高低分别为样2＞样1＞样3＞样5＞样4;基于Bray-Curtis指数计算的样本之间的树图,2号、3号和4号样最为相似,聚为一小类,1号样类间距较大,显示在较远的分支上,5号样出现在最远的分支上。

关键词：城乡统筹供水生物稳定性余氯衰减生物可降解溶解性有机碳（BDOC）细菌多样性

城乡统筹区域供水管网的水质化学稳定性及影响因素研究

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城乡统筹区域供水管网的水质化学稳定性及影响因素研究

作者：张守凤东南大学

学位级别：硕士

近年来,随着国家对农村地区发展问题重视程度的提高,各地纷纷出台相关政策将城乡统筹区域发展作为重要讨论问题,将实现城乡一体化作为发展目标。水质问题作为城乡统筹区域发展的重要支撑要素,会对城乡地区居民的生产生活产生重大影响。... 详细信息

近年来,随着国家对农村地区发展问题重视程度的提高,各地纷纷出台相关政策将城乡统筹区域发展作为重要讨论问题,将实现城乡一体化作为发展目标。水质问题作为城乡统筹区域发展的重要支撑要素,会对城乡地区居民的生产生活产生重大影响。现有对城乡统筹区域水质的研究大多集中在管网水质指标的分析方面,对管网水质化学稳定性方面的研究很少。为保证用户龙头水质达标,对城乡统筹区域下供水管网中水质化学稳定性的影响因素研究迫在眉睫,这对于提高管网水质具有重要意义。本论文在总结国内外对城乡统筹区域供水管网水质化学稳定性研究的基础上,在盐城地区设置试验点,现场调研、分析该地区管网水质化学稳定性现状;在此基础上利用新构建的管网水质控制模拟中试试验装置,并结合小试试验,研究不同水质条件下,供水管网中水质化学稳定性变化情况。主要研究内容包括：（1）盐城地区供水系统管网水质化学稳定性调查;（2）供水管网铁释放规律;（3）供水管网水质化学稳定性的影响因素。为了解盐城地区供水系统的管网水质化学稳定性现状,对该地区的管网水进行水质调研。根据盐城市城东水厂、城西水厂的供水范围,选择两个水厂的出厂水、以及供水片区内的四个管网点作为本文的调研对象,分析总结盐城地区供水管网水质化学稳定性状况。调研了解到盐城地区的水厂出厂水、管网点的水具有腐蚀性,夏季和秋季的水质腐蚀性比冬季和春季的小,并且每年8～10月份的时候,水质腐蚀性较弱,可能有结垢的倾向。另外,该地区所选用的供水管材大多为球墨铸铁管,水中存在的一些离子会破坏管网内壁,造成管壁腐蚀,引起铁的释放,导致“黄水”等水质问题。为研究供水管网的铁释放规律,采用单因素试验的方法,研究pH、碱度、初始余氯浓度、管材、浊度等对供水管网中铁释放的影响。研究发现,pH越高,碱度越大,余氯浓度增加,铁的释放量会相对越低。管材对铁释放的影响较大,新管网中铁释放量变化微小。对于旧球墨铸铁管和旧镀锌钢管,随着时间的推移,铁的释放量会逐渐增加。水中铁含量增加的同时,浊度也会增加。对于铁质管材,浊度的高低可以作为判断管网水中铁含量是否超标的一个辅助指标。利用SPSS软件进行相关性分析,得出各因素对供水管网中铁释放影响大小的排序为：浊度＞Cl-＞SO42-＞UV254＞碱度＞余氯＞pH。为研究供水管网水质化学稳定性的影响因素,利用管网水质控制模拟中试试验装置,并结合小试装置,研究pH、碱度、初始余氯浓度、管材、流速等因素对水质化学稳定性的影响。研究发现,调节管网水中的pH和碱度、投加消毒剂可以达到改善水质化学稳定性的目的。对于中试的几种管材,饱和指数IL变化范围-1.00～0.20,稳定指数IR介于7.30～8.60之间,随着反应时间的推移,饱和指数IL逐渐变大,稳定指数IR逐渐下降,水质的腐蚀性逐渐减弱。钢塑管、UPVC管、PE管的水质化学稳定性比球墨铸铁管、镀锌钢管的好。流速不同时,随着反应时间的推移,饱和指数IL逐渐上升,稳定指数IR逐渐降低,水质的腐蚀性逐渐减弱。当流速在0.28-0.69m/s的范围内时,流速越大,饱和指数IL更趋近于零,稳定指数IR偏小,水质的腐蚀性减弱。

关键词：城乡统筹供水供水管网化学稳定性铁释放饱和指数

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积极推进城乡统筹供水实现农村饮水安全

农业科技与信息 2016年第24期 41-41,51页

作者：郭专想甘肃水利机械化工程公司甘肃兰州730000

整个地球有百分之七十的表面积是海洋，储水量是极其大的。但是对于可用的淡水资源，我们却是极度缺乏的。而且不少国家和地区都面临着淡水资源紧缺的问题。从另一个角度来看，淡水紧缺不仅仅是饮水问题，而是由淡水缺乏引发的一系列问... 详细信息

整个地球有百分之七十的表面积是海洋，储水量是极其大的。但是对于可用的淡水资源，我们却是极度缺乏的。而且不少国家和地区都面临着淡水资源紧缺的问题。从另一个角度来看，淡水紧缺不仅仅是饮水问题，而是由淡水缺乏引发的一系列问题。在这样的一个大背景下，我国农村饮水安全也不能够得到全面保障。为了解决这一系列问题，我们有必要积极推进城乡统筹供水政策的实施。

关键词：城乡统筹供水饮水安全意义

镇村供水管网水中有机物特性及水质生物稳定技术研究

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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：吴倩东南大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：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