《給水管壁鬆散沉積物形成機制與控制方法研究》是依託同濟大學，由張永吉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：給水管壁鬆散沉積物形成機制與控制方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張永吉
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
一般認為，給水管壁上附著的生物膜和腐蝕物對水中有機物、微生物的富集，以及在水流波動和水質變化下的脫落和釋放是造成給水管網水質問題的重要原因。在前期給水管壁生物膜控制研究基礎上，發現在管壁生物膜和腐蝕物與管網水接觸處，存在一層鬆散沉積物，這類物質具有結構疏鬆、與管壁結合不緊密的特點，在水流較小波動時就會從管壁上脫落下來，更容易引起管網水質污染。目前國內外關於管壁鬆散沉積物的研究還缺乏系統性。本項目針對管壁鬆散沉積物為對象開展關鍵技術研究，以管壁鬆散沉積物的形成規律與結構特性、鬆散沉積物的溶出特性及對管網水質的影響等為研究重點，通過技術攻關，形成管壁鬆散沉積物的控制方法，為保障給水管網水質提供理論依據和技術支持。
結題摘要
城市給水管網是一座龐大管式生化反應器，儘管大多數自來水廠出廠水水質能達到國家生活飲用水水質標準，但是由於自來水在給水管網中發生了各種複雜的物理、化學和生物變化，造成了管網水質二次污染，用戶端水質仍然會出現超標的問題。除了人們較為熟知的管垢和生物膜，給水管壁鬆散沉積物的脫落也是造成管網水質問題的一個重要原因，目前國內外對管壁鬆散沉積物的研究還不夠深入與系統。 試驗結果表明，水中的顆粒物質附著在給水管壁上會形成鬆散沉積物，鬆散沉積物成分由有機物和無機物組成，有機物量占3.59%（以TOC計），其餘為無機物，其中CaCO3（32.26%）、SiO2（14.51%）、FeOOH（10.42%）和Al(OH)3（6.43%）所占比例較大。鬆散沉積物具有易形成、易脫落的特點，當給水管道管壁的剪下力小於0.33 Pa，則管壁均有鬆散沉積物形成；當剪下力大於0.94 Pa時，管壁的鬆散沉積物脫落比較完全。當水體不流動或流速極小時，微生物極易在管壁鬆散沉積物上附著生長繁殖，並脫落進入水體中使菌落總數超標。水中懸浮菌數量在一定程度上和反應器內壁上的活菌數呈正相關關係，生長曲線滯後約10 d。 人工投加顆粒物、金屬離子和有機物來探究鬆散沉積物的吸附性能，試驗發現鬆散沉積物對水中的高嶺土顆粒、Fe3+、Cu2+和腐植酸分子都有不同程度的吸附能力，其中對高嶺土顆粒和Fe3+的吸附能力較強，對Cu2+和腐植酸分子的吸附能力較弱。當水的剪下力增大時，已吸附的物質會脫落並重新回到水體中。一般來說，投加的高嶺土顆粒、Fe3+、Cu2+、腐植酸的量越大，則鬆散沉積物對其的吸附量也越大，水流擾動時所產生的脫落量也相應地變大。相比於一次性投加上述物質，當試驗以連續投加的方式進行時，鬆散沉積物對投加物的吸附量通常更大。 將增加超濾工藝的試驗組與不設超濾工藝的對照組進行對比，發現自來水中所含的各類雜質在經過超濾處理之後均有不同程度的降低，在反應器中沉積速度和沉積量明顯小於未經超濾處理的自來水；分析沉積物中的各類物質成分，也相應的有不同程度的降低；不同水力條件下的出水所含的各種元素濃度和各粒徑顆粒物數量均有所降低。超濾可以去除大部分懸浮活菌，卻不能有效去除水中的溶解態有機物，導致超濾組反應器壁上和出水中的細菌量雖然低於未超濾組反應器，但仍持續高於100 CFU/mL的國家標準。
