再生水管网余氯衰减规律研究.pdf

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1、给水排水工程器WaterSupply&DrainageEngineering牛春晓，刘恋，汪长征(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)摘要：借鉴供水管网余氯衰减动力学模型研究经验。对再生水管网余氯衰减规律进行研究。通过静态试验和动态旋转挂片试验，对不同初始投加氯质量浓度、不同温度下的主体水衰减和管壁腐蚀衰减进行了模拟，确定了2种衰减的衰减系数。关键词：再生水管网；余氯；一级衰减模型；衰减系数中图分类号：TU991．33文献标志码：B文章编号：1009—7767(2015)01-0105一05StudyonAt

2、tenuationLawofResidualChlorineinReclaimedWaterNetworkNiuChunxiao，UuLian，WangChangzheng随着我国人口的增加和经济的增长。水量需求不断增加。而我国的水资源量逐渐减少，许多城市已严重缺水。近年来，再生水得到了广泛利用，从经济角度看，再生水成本低：从环保角度看，污水再生利用有助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。但与饮用水相比，再生水水质较差，氨氮、TOC等含量高。氯消毒剂消毒是保证再生水水质安全的重要途径，因此研究再生水管网余氯衰减规律对于保证消毒效果具有重要

3、意义。目前，对供水管网余氯衰减动力学模型的研究远多于再生水管网，其已形成了完整的体系【11。在研究再生水管网余氯衰减规律时可以借鉴供水管网的经验。影响余氯衰减的因素有很多，其中初始投加氯质量浓度和温度对其影响较大【21，因此选择这2种因素进行试验研究。1余氯衰减模型的确定余氯衰减主要由2部分组成，一部分被称为主体水衰减，即水中固有的有机物和无机物等物质对氯的消耗．主要为化学反应过程；另一部分是管壁腐蚀衰减【3】。根据“黑箱理论”，认为供水管网余氯衰减符合一级反应动力学方程，且已得到证实[41，因此该试验选择一级衰减动力学模型作为再生水管网余

4、氯衰减模型。研究主体水衰减和管壁腐蚀衰减，即确定主体水衰减系数鼠和管壁腐蚀衰减系数B。瓦由余氯同水中有机物、无机物的化学反应决定，具有稳定性，故符合一级反应动力学方程【习；K，的影响因素多且复杂，时效性差，而且再生水管网深埋地下，实际监测困难，因此采用旋转挂片试验进行模拟求得。试验假设余氯的衰减在管道内和管壁上同时发生．且均符合一级衰减动力学模型【6】。一级反应动力学方程如下：ct=Coe啦；(1)K=Kb+B。(2)式中：ct为t时刻余氯质量浓度；c0为初始余氯质量浓度；K为余氯衰减速率系数；t为时间。2主体水衰减2．1试验方案采用实验室

5、烧杯试验测定主体水衰减情况。余氯采用DPD分光光度法测定。挂片采用20号碳钢标准挂片。氯消毒剂采用10％的次氯酸钠溶液。试验步骤如下：1)对试验用器皿进行“氯饱和”处理；2)对烧杯进行避光处理：3)控制再生水温度为10、20、30℃，并投加10％的次氯酸钠溶液，调节初始投加氯质量浓度为3、7、13ms／L；4)于0．5、1、2,4、8、16、32、64h时间点测定水中余氯量，并记录。2．2初始投加氯质量浓度对主体水衰减的影响初始投加氯质量浓度对主体水衰减的影响见图1。从图1可以看出，9条曲线的变化规律基本一致。反应刚开始阶段，余氯出现急速衰

6、减，大约2h后衰减2015年$1期(1一)第33巷瘩荭敏客105器给水排水工程WaterSupply&DrainageEngineeringb)20℃图1初始投加氯质量浓度对主体水衰减的影响逐渐趋于平缓。这主要是由于主体水衰减与水中有机物和无机物有关，其相互之间的反应十分复杂。水中一部分物质易与氯发生反应．在反应初期其与氯的反应占主导地位，所以余氯出现急速衰减；当易与氯发生反应的物质消耗完之后．不易与氯发生反应的物质占主导．由于其与氯的反应速率相对较低，所以曲线呈现平缓降低的趋势。对9条曲线进行拟合，结果见表l。表1不同工况下主体水衰减拟合

7、结果注：y代表余氯质量浓度；z代表时间；R2代表相关系数通过拟合得出了9条曲线各自的K。和R2值。从拟合结果可以看出，无论在何种温度下，随着初始投加氯质量浓度的增加，鼠呈下降趋势，即鼠与初始投加氯质量浓度负相关。但在10℃时，3种初始投加氯质量浓度下余氯的总衰减量分别为2．05、2．90、3．63mgm；20℃时分别为2．17、4．20、6．24mg／L；30oC时分别为2．48、4．30、7．54mg／L。由此可见，不同温度下余氯的总衰减量与初始投加氯质量浓度正相关。出现这种情况的可能原因有2个：一是随着初始投加氯质量浓度的增加，在快速反

8、应阶段不易与氯发生反应的物质的作用得到106啼荭故求2015No．1(Jan．)V01．33加强，这在一定程度上抑制了反应的进行；二是该反应由多级反应组成。当初始投加氯质量浓度较