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投加不同碱性药剂对管网铁释放的影响

环境科学研究 2015年第1期28卷 134-140页

作者：王刚亮鲁智礼石宝友宛云杰孙慧芳顾军农王东升中国科学院生态环境研究中心中国科学院饮用水科学与技术重点实验室北京100085 华北水利水电大学环境与市政工程学院河南郑州450011 北京市自来水集团有限责任公司北京100031

针对不同水源切换可能使管网铁释放增加而引起黄水的问题,搭建了管网模拟中试系统,比较了投加3种不同碱性药剂对管网铁释放的影响.结果表明：1投加NaHCO3调节进水碱度,当进水碱度为94-251 mg/L（以CaCO3计）时,增加进水碱度能够有效抑... 详细信息

针对不同水源切换可能使管网铁释放增加而引起黄水的问题,搭建了管网模拟中试系统,比较了投加3种不同碱性药剂对管网铁释放的影响.结果表明：1投加NaHCO3调节进水碱度,当进水碱度为94-251 mg/L（以CaCO3计）时,增加进水碱度能够有效抑制管网系统的铁释放,并且出水中ρ（TFe）（TFe为总铁）达到GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》（〈30 mg/L）.2p H为7.83-9.01时,采用投加NaOH调节进水p H对管网铁释放无明显抑制作用甚至有所促进;而投加Ca（OH）2调节进水pH虽然能够在一定程度上抑制管网铁释放,但抑制效果有限,不能保证出水中ρ（TFe）达标.3当进水中ρ（SO42-）较低时,试验后期停止投加Na HCO3或Ca（OH）2后,管网系统铁释放能够维持在较低水平;但当进水中ρ（SO42-）较高时,停止投加Na HCO3或Ca（OH）2后,管网铁的释放又会明显升高.

关键词：水源切换碱度 NaHCO3 NaOH Ca(OH)2 SO42- 铁释放

流速变化与水质扰动耦合影响下的给水管网铁释放研究

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流速变化与水质扰动耦合影响下的给水管网铁释放研究

作者：许真西安建筑科技大学

学位级别：硕士

目前,钢管和铸铁管仍是我国给水管网中使用最多的两种管材。铁质管道在长期使用的过程中会发生腐蚀并积累在管壁上,当管道内水质或水力条件发生突变时,腐蚀管垢与水体之间的稳态被破坏,导致铁释放到水中,造成饮用水的二次污染。本文以... 详细信息

目前,钢管和铸铁管仍是我国给水管网中使用最多的两种管材。铁质管道在长期使用的过程中会发生腐蚀并积累在管壁上,当管道内水质或水力条件发生突变时,腐蚀管垢与水体之间的稳态被破坏,导致铁释放到水中,造成饮用水的二次污染。本文以给水钢管和铸铁管为研究对象,分析了两种管道腐蚀垢的物理化学特性,利用静态和动态模拟实验系统,探究了p H、碱度和硫酸根离子(SO)三种水质参数以及流速变化对给水管网铁释放的影响,并在此基础上,建立了水流停滞条件下水质参数变化与总铁释放之间的多元多项式回归模型。本研究旨在为给水管网铁污染防控提供科学依据,主要研究结果如下:(1)钢管的腐蚀垢多呈球状,为黄褐色,较松散,铸铁管的腐蚀垢呈褐色瘤状结构,较厚实;实验后,水流停滞条件下,两种管道的腐蚀垢结构更为松散,且存在较多的孔洞,水流流动条件下,腐蚀垢可见断裂结构,还可见明显分层。(2)两种管道的初始腐蚀垢均由多种元素组成,铁(Fe)是含量最高的元素,钢管和铸铁管相比含有较多的硅(Si)元素,铸铁管中铝(Al)含量比钢管多,其他元素含量组成占比很少;水流停滞和水流流动条件下,钢管和铸铁管中的Fe元素占比均上升,钢管中钙(Ca)元素占比增幅明显,铸铁管中Si元素含量有明显上升。(3)钢管和铸铁管的初始腐蚀垢主要都是由针铁矿(α-Fe OOH)、纤铁矿(γ-Fe OOH)和磁铁矿(FeO)组成;实验后腐蚀垢晶体多样性增加,钢管中方解石(Ca CO)的出峰点增加,铸铁管中生成了石英(Si O)。(4)水流停滞状态时,在不同的实验条件下,前10～15 d,钢管和铸铁管出水总Fe浓度均不断上升,之后出水总Fe浓度逐渐下降并达到稳定。当p H=6.5、碱度=200 mg/L(以Ca CO计)、SO=250 mg/L时,钢管的出水总Fe浓度达到最大值,为2.22 mg/L;当p H=7.5、碱度=100 mg/L Ca CO、SO=250 mg/L时,铸铁管的出水总Fe浓度达到最大值,为2.19 mg/L。同样条件下,钢管的出水总Fe浓度高于铸铁管管道。建立的总Fe多元多项式回归模型显示,钢管中各参数对总Fe浓度影响程度为:p H>SO>碱度,而铸铁管中则为:SO>p H>碱度。(5)水流流动状态时,钢管和铸铁管的出水总Fe浓度随时间不断升高,且钢管中总Fe浓度远高于铸铁管,当p H=7.5、碱度=100 mg/L Ca CO、SO=250mg/L、流速=0.12 m/s时,钢管和铸铁管的出水总Fe浓度达到最大值,分别为2.17mg/L和0.59 mg/L。钢管系统内,p H、碱度、SO以及流速对出水总Fe浓度均有显著影响,各因素的显著性排序为:碱度>流速>SO>p H。铸铁管系统内,p H、碱度以及SO对出水总Fe浓度的影响极其显著,流速具有显著影响,各因素的显著性排序为:p H>碱度>SO>流速。

关键词：给水管网腐蚀垢铁释放流速变化水质扰动

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灰口铸铁管输配淡化海水铁释放控制

中南大学学报（自然科学版） 2017年第12期48卷 3170-3176页

作者：杨玉龙谷立芹荆伟恩李聪张可佳王磊浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

以灰口铸铁管管段为研究对象,运用管段反应器,研究淡化海水在市政管网输配过程中,灰口铸铁管内壁铁释放现象及探讨如何控制铁释放。研究结果表明:管龄约10 a的灰口铸铁管内壁管垢的主要组成物质为Fe_3O_4,α-FeO(OH)和γ-FeO(OH);采用... 详细信息

以灰口铸铁管管段为研究对象,运用管段反应器,研究淡化海水在市政管网输配过程中,灰口铸铁管内壁铁释放现象及探讨如何控制铁释放。研究结果表明:管龄约10 a的灰口铸铁管内壁管垢的主要组成物质为Fe_3O_4,α-FeO(OH)和γ-FeO(OH);采用投加磷酸盐、调整自来水与淡化海水的混掺比及增加硬度的方式控制输配淡化海水过程中的铁释放,其中1 mg/L的磷酸钠对管段内壁铁释放表现出一定的抑制作用,总铁质量浓度平均降低20%,磷酸氢二钠抑制铁释放效果最好;将自来水与淡化海水混掺后进入灰口铸铁管,对于减缓管段铁释放具有一定作用,并且淡化海水比例越低,总铁质量浓度越小;当水中硬度为200 mg/L和300 mg/L时,总铁质量浓度分别减少43%和50%左右;三因素对灰口铸铁管反应器铁释放减缓作用的影响程度从大到小依次为混掺比、硬度、磷酸氢二钠。

关键词：淡化海水灰口铸铁管铁释放磷酸盐混掺比硬度

pH、碱度和缓蚀剂对抑制给水管网铁释放的效果研究

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给水排水 2021年第S01期47卷 422-427页

作者：蒋境辛卓航邹苏红赵梦珂李子林刘海星曾翰大连理工大学水利工程学院大连116024 深圳水务集团研发中心深圳518000

铸铁管是我国给水管网中使用最广泛的管材,其管壁的腐蚀问题会导致"黄水"现象,造成龙头水水质异常,因此如何抑制铁释放问题成为研究热点。以无内衬铸铁管为研究对象,搭建了给水管网动态装置,模拟真实给水管网环境,研究了初始腐蚀过程中... 详细信息

铸铁管是我国给水管网中使用最广泛的管材,其管壁的腐蚀问题会导致"黄水"现象,造成龙头水水质异常,因此如何抑制铁释放问题成为研究热点。以无内衬铸铁管为研究对象,搭建了给水管网动态装置,模拟真实给水管网环境,研究了初始腐蚀过程中腐蚀物质的结构成分及微观形貌,分析了pH值、碱度及缓蚀剂等因素对铁释放的影响。试验结果表明,管壁腐蚀初期,管垢的主要组成成分为α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe_(3)O_(4);pH在6.5~8.5,总铁释放量先减小后增大,在7.8时,总铁释放量最小。pH过低会促进Fe^(2+)生成,pH过高会促进氢氧化铁胶体生成;调高碱度对抑制给水管网铁释放有明显的效果。随着碱度的增加,FeCO_(3)不断生成,阻止了管垢中的Fe^(2+)向水中释放,管网中总铁释放量逐渐降低;由于初期腐蚀管垢为多孔结构,使得投加正磷酸盐缓蚀剂对抑制给水管网铁释放未起到效果,聚磷酸盐缓蚀剂与管壁上Fe^(2+)发生螯合作用,促进了铁的释放。试验结果为合理选用抑制给水管网铁释放的措施提供理论支持。

关键词：给水管网动态模拟铁释放 pH调节碱度调节缓蚀剂

水源水质对地下水管网铁释放的影响和控制技术研究

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中国给水排水 2020年第23期36卷 52-57,63页

作者：赵蓓李林彬赵云鹏李礼北京市自来水集团有限责任公司北京100031 北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京100044 中交公路规划设计院有限公司北京100010

针对水源水质变化时,地下水供水区域管网可能出现"黄水"的问题,选取北方某市长期输送地下水的管道,通入两种水质差异较大的实际地表水厂出水进行模拟中试。研究发现,输送地下水的管道的管垢层薄,晶体铁氧化物以针铁矿为主,磁铁矿与针铁... 详细信息

针对水源水质变化时,地下水供水区域管网可能出现"黄水"的问题,选取北方某市长期输送地下水的管道,通入两种水质差异较大的实际地表水厂出水进行模拟中试。研究发现,输送地下水的管道的管垢层薄,晶体铁氧化物以针铁矿为主,磁铁矿与针铁矿的质量比为0. 09,管垢稳定性差。实验结果还表明,通入拉森指数(LR)为1. 72的地表水后,管道出水浊度和总铁增加量高于通入拉森指数为0. 37的地表水,氯化物和硫酸盐浓度高、拉森指数大的地表水对该类地下水管道的管垢影响较大。通过预先提高通水游离余氯浓度对管道进行氧化稳定处理,可有效减少铁释放,降低发生"黄水"的风险。

关键词：地表水地下水管垢铁释放拉森指数

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氧化还原电位作为铁释放监测参数的中试研究

浙江大学学报（工学版） 2015年第4期49卷 769-775页

作者：蒋伟柳景青叶萍李杭加浙江大学市政工程研究所浙江杭州310058 嘉兴市嘉源给排水有限公司浙江嘉兴314000

对东部某市实际管网中2个管网中试的铸铁管管垢样品进行扫描电镜(SEM)、能谱扫描(EDS)和X射线衍射(XRD)分析.结果表明,两点管垢的物理化学特性相似;管垢表面均为受创硬壳层;主要组成元素为Fe、O、C,主要组成物质为Fe3O4、FeOOH等铁氧化... 详细信息

对东部某市实际管网中2个管网中试的铸铁管管垢样品进行扫描电镜(SEM)、能谱扫描(EDS)和X射线衍射(XRD)分析.结果表明,两点管垢的物理化学特性相似;管垢表面均为受创硬壳层;主要组成元素为Fe、O、C,主要组成物质为Fe3O4、FeOOH等铁氧化物.通过中试对不同季节下水流停滞后氧化还原电位(ORP)与铁释放的相关性进行研究,并将其与溶解氧(DO)和浊度的铁释放相关性进行对比.结果表明,即使管垢条件相似,出厂水在运输过程中的水质条件变化仍能导致铁释放出现明显差异;不同季节中同一管道所产生的铁释放存在差异.ORP可以作为铁释放的监测指标;当ORP>200mV时,表明铁释放受到控制,基本没有溶解性铁释放;当ORP铁释放量大,会产生溶解性铁释放.ORP的铁释放相关性优于溶解氧.

关键词：铁释放氧化还原电位溶解氧浊度

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水中氯离子和腐植酸对管网铁释放的影响

浙江大学学报（工学版） 2013年第8期47卷 1321-1328页

作者：高玖藜柳景青张土乔李聪蒋伟浙江大学土木工程学系浙江杭州310058

为研究腐蚀钢管管垢层物理化学特征和管网水质条件对供水管网中铁释放现象的影响,对管龄为10～15a钢管的管垢样品进行扫描电镜(SEM)、能谱扫描(EDS)和X射线衍射(XRD)分析,利用室内管段反应器模拟水力停滞时管网水环境,研究停滞10h内,含... 详细信息

为研究腐蚀钢管管垢层物理化学特征和管网水质条件对供水管网中铁释放现象的影响,对管龄为10～15a钢管的管垢样品进行扫描电镜(SEM)、能谱扫描(EDS)和X射线衍射(XRD)分析,利用室内管段反应器模拟水力停滞时管网水环境,研究停滞10h内,含不同浓度的氯离子、腐植酸、溶解氧的管网水对铁释放量的影响.结果表明,管垢层表面为受创硬壳层,腐蚀瘤内部具有多孔松散特点,管垢主要元素组成为Fe、O、C,主要物质组成为Fe3O4、FeOOH和FeCO3等铁氧化物.水中氯离子和腐植酸浓度与管段总铁释放量均存在正相关关系.氯离子引起的铁释放形式主要为沉淀态铁,占总体比例85.02%以上,出水浊度与总铁释放量变化一致,最高为45.5.在腐植酸存在的情况下,铁释放中的沉淀态铁比例大幅下降,最高为39.39%,平均为20.41%,在低溶解氧浓度情况下,水中总铁浓度与溶解态铁浓度比正常溶解氧浓度时高54.9%和67.7%.

关键词：氯离子腐植酸溶解氧铁释放给水管网

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硫酸根浓度突变对给水管网铁释放的影响

清华大学学报（自然科学版） 2013年第5期53卷 660-664页

作者：米子龙张晓健陆品品陈超汪隽顾军农清华大学环境学院北京100084 北京市自来水集团北京100192

针对水源频繁切换造成原水水质硫酸根质量浓度突变对给水管网铁释放的影响开展试验研究。选取北京市城区3个不同地区的管段,设计并制作管段模拟反应器,比较分析不同硫酸根质量浓度水质条件下、不同地区管段的铁释放情况。结果表明:硫酸... 详细信息

针对水源频繁切换造成原水水质硫酸根质量浓度突变对给水管网铁释放的影响开展试验研究。选取北京市城区3个不同地区的管段,设计并制作管段模拟反应器,比较分析不同硫酸根质量浓度水质条件下、不同地区管段的铁释放情况。结果表明:硫酸根质量浓度的大幅增加可导致黄水问题。给水管网铁释放量与硫酸根质量浓度具有显著相关性,当硫酸根质量浓度从25mg/L增加到180mg/L,相应的Larson指数从0.35增加到1.40时,8h滞留时间后管段出水浊度、色度的最大增加值分别约为6NTU和50度,总铁释放速率最大增加约2.00mg/(m2.h)。由此,确定了水源切换条件下,硫酸根和Larson指数对管垢铁释放的控制指标:硫酸根质量浓度铁质量浓度、浊度和色度)基本达标。

关键词：硫酸根给水管网铁释放黄水

基于动态模拟实验及多组分水质模型的给水管网铁释放研究

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基于动态模拟实验及多组分水质模型的给水管网铁释放研究

作者：蒋境大连理工大学

学位级别：硕士

城市供水系统中,管网水输配环节直接影响用户端的水质。铸铁管是输配水管网中使用最广泛的管材,其管壁的腐蚀问题会导致“黄水”现象,造成龙头水水质异常。因此如何抑制铁释放问题成为研究热点,但目前控制铁释放的措施研究尚少有针对我... 详细信息

城市供水系统中,管网水输配环节直接影响用户端的水质。铸铁管是输配水管网中使用最广泛的管材,其管壁的腐蚀问题会导致“黄水”现象,造成龙头水水质异常。因此如何抑制铁释放问题成为研究热点,但目前控制铁释放的措施研究尚少有针对我国南方管网水质低碱度、低硬度特征而提出。本论文以南方某市给水管网为目标对象,以探索抑制给水管网铁释放的有效措施为目标,首先基于历史数据,统计分析给水管网铁释放的变化特征,解析了多指标对铁释放的变化的影响规律;其次,搭建给水管网动态模拟装置,开展水质分析实验,解析p H值、碱度及缓蚀剂等因素对铁释放的影响;最后,基于实验数据率定验证了多组分管网水质模拟模型,利用模型进一步开展了管网铁释放的规律研究。基于南方某市供水管网监测数据,采用水质达标率、综合指数评价法、主成分分析法以及相关性分析等方法对管网水水质的达标状况以及指标间的相互影响规律进行分析。结果表明,研究区中四个分区的综合水质达标率均在98%以上,大部分地区管网水质指数基本位于0～0.5区间内,表明管网水质状况优良,可放心饮用。根据铁与其他指标的相关性分析可得出:铁与p H、总硬度、游离氯和总氯间存在明显负相关关系,与浑浊度存在明显正相关关系。结合管网水达标率分析、风险分析以及铁与其他指标的相关性分析,针对铁存在超标风险的情况,开展抑制给水管网铁释放的有效措施研究。以无内衬铸铁管为实验对象,创新地搭建了给水管网动态模拟装置。研究了初始腐蚀过程中腐蚀物质的结构成分及微观形貌,分析了p H值、碱度及缓蚀剂等因素对铁释放的影响。实验结果表明:(1)p H在6.5-8.5范围内,总铁释放量先减小后增大,在7.8时,总铁释放量最小;(2)调高碱度对抑制给水管网铁释放有明显的效,随着碱度的增加,管网中总铁释放量逐渐降低;(3)由于南方的饮用水中硫酸盐浓度较低,使得投加正磷酸盐缓蚀剂对抑制给水管网铁释放的效果微弱。聚磷酸盐缓蚀剂与管壁上Fe发生螯合作用,促进了铁的释放。最后,为进一步明确不同p H、碱度条件以及管网运行时间对管网铁释放的抑制作用,研究搭建了管网多组分水质模拟模型,并基于前述实验数据对模型进行率定校正,使得模型能够较准确地模拟总铁释放随碱度的变化。结果表明:随着管网运行时间增加,铁离子的浓度逐渐增多,但其铁释放速率逐渐减小,这是由于随着管网中Fe和溶解氧反应的进行,铸铁管内溶解氧被消耗,从而使得铁释放反应逐渐稳定;当p H为6-8.5时,Fe的浓度均比Fe浓度大,铁释放主要是以Fe的形式存在。

关键词：铁释放管网动态模拟 EPANET 多组分水质模型