二氧化氯在小型给水管网系统中的衰减规律研究

第16卷第26期2016年9月1671—1815(2016)26—0291—06科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineeringVo1．16No．26Sep．2016⑥2016Sci．Tech．Engrg．二氧化氯在小型给水管网系统中的衰减规律研究于玲红段浩洁李卫平李聪(内蒙古科技大学能源与环境学院，包头014010；浙江大学建工学院，杭州310058)摘要利用浙江大学大型给水管网水质综合模拟实验平台系统，研究了不同初始二氧化氯(CIO)浓度[0．5×10(ppm)、1．0X10(ppm)、2．0×10“(ppm)]、温度(20℃、25℃、30℃)、流速(0．5m／s、1．0m／s、1．5m／s)、管材(球墨铸铁管、PE管、不锈钢管)条件下，二氧化氯的衰减规律。建立了给水管网(球墨铸铁管)中的一级动力学衰减模型。结果表明，一级动力学衰减模型可以很好地模拟二氧化氯衰减特征，拟合度为R在0．9593—0．9852范围内。初始二氧化氯浓度在(0．5～2．0)×10I6(ppm)范围内时，管网中二氧化氯的衰减规律为C．=Coe-(O．。。Co”；温度在20～30℃范围内时，衰减规律为C=C。e。”””；流速在0．5～1．5m／s范围内时，衰减规律为C：C0C。不同管材条件下，在试验结束时，二氧化氯浓度趋于一致。通过试验的动力学衰减模型，可以更好的确定管网中的二氧化氯残留消毒剂量和二氧化氯二次加药泵站的位置。关键词二氧化氯给水管网系统衰减规律中图法分类号TU991．33；文献标志码A二氧化氯(C10)作为一种高效、广谱、安全、快速的灭菌消毒剂，在饮用水消毒领域具有非常广阔的应用前景；与目前应用最广泛的氯消毒剂相比，具有：①不会与水中的腐殖酸等有机物反应形成致癌物质三卤甲烷、卤乙酸等有机化合物；②不生成氯酚等臭味物质；③pH适应范围广；④作为一种强氧化剂，能充分氧化降解水中的有机物，降低水体的BOD值；⑤可以迅速有效的去除水中细菌、芽孢、病毒等微生物。因此，在欧洲和北美、加拿大、德国广泛使用C10作为消毒剂。我国由于2006年《生活饮用水卫生标准》才将C10列为消毒剂。受到C10制备技术和使用成本限制，在我国饮用水消毒领域推行使用缓慢。目前关于C10降解的研究主要集中在与有机物的反应动力学方向和单纯的CIO：衰减规律研究J，未涉及管网系统，尤其是C10在管网中的衰减规律。在使用C10：消毒时，要求在出厂水中保持一定的余量，维持持续的消毒能力，保证饮用水在管网输送过程中不被污染。因此，研究C10：在输水管网中衰减的主要影响因素和衰减规律，建立管网中衰减的动力学模型，具有非常重要的意义。1材料与方法1．1试剂二氧化氯粉末(纯度：>99％，山东西亚试剂有2016年5月9日收到通信作者简介：李卫平(1973一)，男，副教授。研究方向：生态水环境治理。E-mail：sjlwp@163．(3ore。限公司)；余氯粉包(HACH试剂)；甘氨酸(纯度：>99％，Aladdin试剂(上海)有限公司)。1．2仪器TOC．VCPH型总有机碳分析仪(日本Shimadzu公司)，HACHDR2800便携式紫外分光光度计。1．3装置实验装置为浙江大学大型给水管网水质综合模拟实验平台系统，如图1所示。该系统由水循环系统、动力系统、温控系统、测试系统以及钢构支架等组成。水循环系统由四个环路组成，本实验所选的是A环(球墨铸铁管)、B环(PE给水管)、C环(不锈钢管)、D环(球墨铸铁管)。环路均长约80m，管径为150mFIl。各环路均配有独立的动力、加药、检测、取样系统。给水管网循环示意图如图2所示。图1管网水质智能模拟综合试验平台Fig．1Waterqualityintelligentsimulationequipmentofwaterdistributionsystem实验用水可以由水箱里的自来水(来自杭州市政管网)提供，二氧化氯配制成溶液后由管网加药292科学技术与工程16卷l生物膜取样装置11生物膜取样口中央控制系统图2给水管网循环示意图Fig．2Schematicrepresentationofaloopofwaterdistributionsystem系统注入管网。温度由安装在每个环路的板式换热器以及总的风冷热泵来调节控制，从而保证循环回路中的水温恒定。此外，为实时获取管网的运行状态和水质参数，管网平台设有精确的在线监测系统。在线监测系统中水质参数包括余氯、pH、电导率、浊度等指标，管网状态参数有流量、流速、水压和水温。1．4试验用水试验中所用的水为杭州市自来水，试验水量为1850L左右，初始水质参数如表1所示。表1实验用水的基本水质参数Table1Basicwaterqualityparametersoftheexperiment