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给水管网水质化学稳定性判定指标及控制技术研究进展

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文档简介:

·研究与探讨·CIT誊YANDTOWNWATERSUPPlLY誊懑—■■l镯—■宝●一,r给水管网水质化学稳定性判定指标及控制技术研究进展王冠杨晓亮。宋武昌潘章斌孙韶华贾瑞宝(1.山东建筑大学市政与环境工程学院,山东济南2500002.山东济南城市供排水水质监测中心,山东济南250021)摘要:针对当前城市供水管网水质化学稳定性研究现状,重点阐述了水质化学稳定性的定义、判定方法,并分析了水处理工艺对化学稳定性的影响,详细介绍了控制水质化学稳定性的技术方法,并提出了今后城市供水管网水质化学稳定性的研究重点与方向。关键词:给水管网化学稳定性“黄水”腐蚀引言近年来,随着饮用水处理技术的持续提升,城镇供水水厂的出厂水已基本达标,但出厂水进入市政管网仍旧会发生一系列的物理、化学反应,引起浊度、色度等指标恶化,造成了管网水质的二次污染[1J。美国科学家M.Edwards【2在2003年IWA年会的报告中指出给水管网中出现的各种水质问题将是对21世纪世界各国供水行业的极大挑战,并会逐渐成为人们的研究热点。1.化学稳定性的定义所谓化学稳定性的改变就是指管网水在输配水过程中,水中各种化合物之间或者化合物与管道内壁之间发生反应,使得管网水水质恶化和管道内壁结垢或腐蚀。管网水的化学稳定性较好,在水工业中被定义为既不溶解也不沉积CaCO【3J。给水管网的化学稳定性能在较长时问内表现的较为稳定,但水流状态和离子浓度的改变会引起稳定性的波动,特别是水中的腐蚀性离子。虽然人们正积极推广新管材的使用,但已有500多年使用史[41的铁质管材仍旧是使用率最高的材质。达标的出厂水在经过管网后浊度、色度及其他指标的超标大都由管道腐蚀引起,严重时还会引发“黄水”现象。管道腐蚀将直接影响到用户的身体健康、公众对供水系统的信心和供水成本圈2.给水管网化学稳定性判定指数给水化学稳定性的判定指数通常被分成两类:基于碳酸钙溶解平衡理论的指数和基于其它水质参数的指数嘲。2.1基于碳酸钙溶解平衡的指数2.1.1Langelier饱和指数饱和指数LSI由Langelier[7J提出,其计算方法为:LSI=pH-pHs其中pHs称作饱和pH值,指在CaCO,饱和平衡时的pH值。其判定方法为:当LSI<0时,CaCO未饱和,有腐蚀趋势;LSI>0时,CaCO过饱和,有结垢趋势;LSI=0时,既无结垢也无腐蚀趋势。该指数认为在某一水温下水体达到碳酸钙饱和状态时,pHs是一个定值。这样就可以根据pHs判断水中CaCO的溶解平衡,还能通过LSI值来调整实际pH值来控制水质稳定。但该理论没有考虑到水中悬浮杂质和腐蚀产物对结晶的诱导作用,也没有考虑到天然阻垢剂对结晶成长的阻碍和分散作用。由于水质自身和外界条件变化会引起平衡稳定点的飘移,并拓宽为一定范围的稳定区间,若能用实验手段测得实际pHs,将会提高判断的准确性【8一。LSI值在0附近时,容易得出与实际相反的结论;不同水样的相同LSI值并不代表相同的腐蚀程度和结垢程度[101~有研究成功地将饱和指数与铁腐蚀联系起来,但这不表明它适合所有控制腐蚀的方法,美国AWWA还一度建议在铁腐蚀方面应放弃这个指数[1”。2.1.2Ryznar稳定指数稳定指数RSI由Ryznart在LSI的基础上,根据大量实际工程资料与实验数据提出的半经验公式。其定义为:RSI=2pHs—pH其判定方法为:RSI值为4.0~5.0,水质严重结垢;5.0~6.0时,轻度结垢;6.0~7.0时,基本稳定;7.0~7.5时,轻度腐蚀;7.5~9.0时,严重腐蚀;9.0以上,极严重腐蚀。该指数的判定结果与实际较吻合,但存在城镇供水NO.3201569·研究与探讨·量的情况下,对水样pH值改变效果的大小顺序为NaOH>Ca(0H)2>Na2CO3>NaHCO3;高华升口等在投加饱和石灰水以及浓度为10g/L的Na2CO、NaOH和NH4OH来控制供水管网的腐蚀中发现,在相同的投量下,提高pH值的效果为NaOH>NH4OH>Na2CO3>饱和石灰水;美国加州的两个供水区利用曝气法,使水的pH值由6.1~6.3提高到了7.1~7.6。4.2投加缓蚀剂缓蚀剂的种类有三种:硅系、磷系及其混合物。磷系缓蚀剂主要包括正磷酸盐和聚磷酸盐,正磷酸盐常用的主要有Na3PO、N~HPO、和NaHPO,聚磷酸盐常用的主要有NasP30。。和NanP~O聚磷酸盐与钙生成的螯合物有一部分沉淀在金属表面,形成阴极保护膜来减缓腐蚀,但只有水中的钙离子浓度在60mg/L以上且有氧存在的条件下阴极保护膜才可形成;与此同时,在高温及碱性或酸性条件下聚磷酸盐容易与高浓度的钙离子生成正磷酸钙,比碳酸钙更难去除。所以,钙离子浓度较高的水环境下不宜使用聚磷酸盐缓蚀剂。M.SafiurRahman和GrahamA.Gagnon发现磷

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