某市给水管网中铁释放现象影响因素与控制对策分析

针对某市管网水中铁浓度的变化规律进行了系统的研究,确定了管垢向管网水中释放出的铁是管网水中铁超标的主要原因.研究中发现铸铁管和镀锌钢管中管垢的主要化学组分为铁.在给水管网中,管网水的溶解氧和余氯浓度低时,对应的管网水中铁释放现象严重,其原因是还原条件使管垢表面的致密钝化层被破坏,造成二价铁的大量释放.根据试验结果提出了给水管网中铁释放和“红水”现象的控制对策.     

模拟给水管网中管壁生物膜生成特性

使用2 台不同设计参数的生物膜培养反应器(RAB)模拟不同管径的实际管网,研究了生物膜生成特性及规律.结果表明,2 个反应器具有相似的生物膜生成特性.在反应器运行初期,挂片水平分区的4 部分(M₁、M₂、M₃、M₄)生物量的平均值没有明显的差别,但运行4d 后,挂片上部(M₁、M₂)和下部(M₃、M₄)生物量变化明显,下部较上部高出1~2 个数量级;对挂片垂直分区的2 个部分(X、Y)运行5d 后,X 区生物量是迎水区Y 区的2~3 倍.在相同的进水条件下,不同反应器生物膜达到最大生物量的时间基本一致,不同设计参数的RAB 具有相似的模拟实际管网的性能.     

给水管网中余氯浓度对颗粒物表面细菌附着的影响

为解析余氯浓度对颗粒物表面细菌附着的影响,以给水管网细菌为研究对象,开展其在不同余氯浓度条件下的附着实验.结果表明,低浓度氯(0~0.5 mg·L~(-1))会促进细菌在针铁矿表面的附着,而高浓度氯(0.5~3.0 mg·L~(-1))抑制了细菌的表面附着.通过定量测定及激光共聚焦显微镜的观测发现,当氯浓度为0.5 mg·L~(-1)时,聚集体总细菌数、胞外聚合物(EPS)含量均达到最大.研究结果揭示了余氯浓度调控着细菌EPS的分泌,进而影响细菌在给水管网中颗粒物表面的附着.     

北京市模拟给水管网管壁微生物膜群落分析

以北京市模拟给水管网管壁微生物膜为研究对象,采用HPC(异养菌平板计数)和PCR-SSCP(单链构象多态性)方法,分析模拟给水管网管壁微生物膜异养菌数目和微生物群落结构.结果表明,在相同流速条件下,镀锌钢管的管壁微生物数量约为PVC管的5倍.在相同材质的镀锌钢管内,死水区的HPC计数量约为0.6m·s-1,是流速区的1/5.计数结果的差异可能与不同材质表面的光滑度及流速造成微生物生长所需的氧气和营养基质不同有关.而不同材质和不同流速区微生物群落的SSCP电泳图谱则显示为一样,均在相同位置出现同样条带.测序结果显示, SSCP电泳图中的3条带与蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus, GenBank登录号为AB190077)、假单胞菌(Peudomonas sp.yged143, GenBank登录号为EF419342)和未分类细菌(Bacterium UASWS0134, GenBank登录号为DQ190347)的同源性分别为100%、99%和94%.测序结果的一致性可能与取样点为同一模拟管网,距离比较接近,不同微生物容易在其中流动和转移有关.而潜在致病菌蜡状芽孢杆菌和假单胞菌的存在则提示应该更加重视饮用水的微生物安全性.     

给水管网中重金属释放的控制方法研究

供水管网中重金属的释放和富集严重影响饮用水的水质,威胁居民的健康。介绍了管道物理清洗的5种方法和原理,并对河南省某市管网进行截管并分析其管壁内生长环的成分,在此基础上,利用小试试验模拟单向冲洗法和刮管法研究去除管道中重金属的方法和效果。研究结果表明:河南省某市自来水管道中有严重的腐蚀现象,成为影响管网水质稳定的潜在威胁,单向冲洗法和刮管法对管壁生长环中重金属的去除有很好的效果,可用于指导管网运营管理。     

水源更换对给水管网水质的影响研究

为了研究水源更换对给水管网水质的影响,对北方A市水源更换过程中管网水质理化指标进行了监测分析.通过33 h的监测发现,由于水源水质不同造成管网水质化学不稳定,管网水水质部分指标发生了明显的下降,pH从7.54降到7.18,碱度从188　mg·L^-1降到117 　mg·L^-1,氯化物从310 　mg·L^-1降到132 　mg·L^-1（以Cl^-计）,电导率从0.176　S·m^-1降到0.087 　S·m^-1,钙离子和镁离子略有下降分别为15 　mg·L^-1和11 　mg·L^-1,这些都是由于滦河水质与黄河水质不同造成的;余氯在换水过程中发生了较复杂的变化,主要是由于水源更换造成耗氯量增加以及夜间用水量少造成管网水输配时间长引起的;pH、碱度、余氯的变化使得管网水中铁的含量增加,最高达到0.4 　mg·L^-1,超出饮用水标准规定的0.3 　mg·L^-1.通过分析水源更换过程中水质的变化,提出了控制管网水质稳定的方法主要有提高pH、增加碱度、投加缓蚀剂和严格保证出厂水及管网水水质指标特别是余氯等.     

给水管网中耐氯分枝杆菌的灭活特性及机制研究

近年来,在饮用水管网中检测到耐受消毒剂的微生物,对于饮用水安全造成威胁.课题组由南方某城市自来水管网中分离出1株耐氯的产黏液分枝杆菌(Mycobacteria mucogenicum),并对其灭活特性和耐氯机制进行了研究.使用自由氯、一氯胺和二氧化氯对其进行消毒实验,测定CT值.99.9%灭活产黏液分枝杆菌时,自由氯的CT值为(76.25±47.55)mg·min·L-1,一氯胺为(1 396±382)mg·min·L-1,二氧化氯为(13.5±4.9)mg·min·L-1.采用透射电镜对产黏液分枝杆菌的消毒过程进行观察,发现消毒后细菌结构疏松,细胞器层次变得不清晰,核心肿胀溶解.产黏液分枝杆菌具有较好的疏水性,测定其表面疏水率为37.2%,远高于其他细菌,使得亲水性消毒剂不易进入细菌内部,是其耐受含氯消毒剂的原因之一.     

丙烯酰胺降解细菌的质粒检出及生长特性研究

从化工厂的活性污泥中筛选出具有降解丙烯酰胺能力的细菌12株,经鉴定均为不动杆菌属。碱裂解法抽提显示质粒检出率为75%,并在质粒量上有所差异。在实验室条件下,这些菌株中对丙烯酰胺的最大耐受力可达40mg/mL;12株菌株都对氨苄青霉素有抗性,而对链霉素、卡那霉素、庆大霉素及氯霉素无抗性;在以丙烯酰胺为唯一碳源的无机盐培养基中,菌株DAW01在30℃,108γ/min旋转式摇床振荡培养6d后,对丙烯酰胺降解能力可达45.01%。     

PE内衬技术在给水管网维修方面应用的探讨

诸多因素造成目前城市的给水管网 ,除了不断新建外还必须对原有管道进行更新、改造。但是更新改造原有管网异常棘手 ,我们通过市场开发与技术研究 ,认为PE内衬技术具有无可比拟的优越性 ,是解决这一问题的最佳途径     

给水管网铁颗粒物对全氟化合物的富集及对消毒副产物的影响

给水管网中普遍存在铁颗粒物,对水中微量污染物可能产生富集作用,然而铁颗粒物对全氟烷基和多氟烷基物质(PFASs)的富集机制及其水质健康风险仍有待深入研究.本文探究了Fe(II)生成铁颗粒物的过程中对PFASs的富集性能,发现在铁离子原位形成铁颗粒物的过程中,对长碳链全氟化合物的富集性能比短碳链全氟化合物更高.对PFASs的富集导致铁颗粒物粒径增大,未加入PFASs的样品反应后颗粒物平均粒径约为8.03μm,反应后除全氟丁磺酸组之外其他样品粒径均在10.6μm以上.此外,还发现4种PFASs存在下均能提升铁颗粒物对消毒副产物生成的促进作用,全氟辛酸、全氟辛磺酸、全氟丁酸、全氟丁磺酸存在下消毒副产物的生成量分别提升了35.5%±1%、63.3%±0.4%、41.6%±0.5%、18.1%±0.1%.消毒副产物浓度和铁颗粒物粒径呈现良好的线性正相关,线性拟合系数R²为0.8546.X射线衍射表征表明,PFASs提升了铁颗粒物晶体中FeOOH的含量.由此可见,铁颗粒物对PFASs的富集能够促进给水管网中消毒副产物的生成,从而进一步加剧水质风险.     

供水管网铁释放的影响因素相对重要性分析

供水管网的铁释放问题近年来日益受到关注.影响供水管网铁释放的因素众多,本研究选取了pH、溶解氧(DO)、碱度(Alk)、硬度、氯离子(Cl~-)、硫酸根(SO_4~(2-))、温度(T)和水力停留时间(HRT)这8个影响因素,利用逐步回归和偏相关分析,建立了铁释放的非线性幂指数模型,并用标准化回归系数和偏相关系数比较了这些因素的相对重要性.结果表明,铁释放模型拟合效果良好;用标准化回归系数衡量影响因素相对重要性时,SO_4~(2-)、HRT、Cl~-和T是相对重要的因素,相对重要性排序为SO_4~(2-)≈HRTCl~-T;用偏相关系数衡量时,HRT、SO_4~(2-)、Alk、Cl~-和T是相对重要的因素,排序为HRTSO_4~(2-)AlkCl~-T.综合两种系数的分析结果,HRT、SO_4~(2-)和Cl~-是本研究条件下相对重要的因素,T和Alk的相对重要性视实际情况变动.     

上海市供水管网中异养菌生长水平及相关指标变化

以上海市某水厂实际供水管网为研究对象,对其管网水中异养菌生长水平和其它相关物理、化学指标的变化规律进行了检测分析.结果表明,在所研究供水管段中,悬浮水中所含细菌主要是以有机物为营养的异养菌;随着供水距离延长,悬浮水中BDOC逐渐增加,伴随异养菌数量和浊度呈增加趋势;在研究管段中,悬浮水中各形态氮的变化表明水中存在一定的亚硝化作用,而且亚硝酸盐含量同异养菌具有相同的升高变化趋势;管网水中总磷含量与异养菌数量也随供水距离延长同时增加.     

给水管网中管内壁腐蚀管垢特征分析

使用扫描电镜(SEM)、X荧光光谱分析(XRF)、X射线衍射分析(XRD)以及X光电子能谱(XPS)对给水管网中铸铁管和镀锌钢管上的管内壁腐蚀管垢进行微观形态、化学组成、晶体结构和化合物构成等物理化学特征分析.发现管垢外部平滑而致密,内部为多孔结构.铁是管垢最重要的化学组成,管垢基本上是含铁的化合物.外层管垢可能的化学组成是α-FeOOH、γ-FeOOH、α-Fe₂O₃、γFe₂O₃、FeCl₃等三价铁化合物,而内层管垢则为Fe₃O₄、FeCl₂、FeCO₃等二价铁及二价铁与三价铁共同存在的化合物.管垢的特征取决于管网水力条件、水质条件和管材本身特性.     

给水管网中铁释放现象的影响因素研究

在实验室静态试验下,定量分析了给水管网中无机化学水质参数对铁释放现象的影响,包括酸碱条件、氧化还原条件和无机离子等不同类别的水质参数.研究发现,铁释放速率都随着pH值、碱度和氧化剂浓度的升高而降低,随着氯离子浓度的升高而升高.根据管网的一般条件,提出了控制铁释放现象的理论临界释放速率计算公式.根据理论临界铁释放速率,达到控制管网铁释放现象的必要条件时,管网水质条件满足的要求为pH大于7.6,碱度大于150 mg/L,溶解氧浓度大于2 mg/L,氯离子浓度小于150 mg/L.     

Iron stability in drinking water distribution systems in a city of China

A field study on the estimation and analysis of iron stability in drinking water distribution system was carried out in a city of China. The stability of iron ion was estimated by pC-pH figure. It was found that iron ion was unstable, with a high Fe （OH）3 precipitation tendency and obvious increase in turbidity. The outer layer of the corrosion scale was compact, while the inner core was porous. The main composition of the scale was iron, and the possible compound constitutes of the outer scale were α-FeOH, γ-FeOOH, α-Fe2O3, γ-F2O3, FeCl3, while the inner were Fe3O4, FeCl2, FeCO3. According to the characteristics of the corrosion scale, it was thought that the main reason for iron instability was iron release from corrosion scale. Many factors such as pipe materials, dissolved oxygen and chlorine residual affect iron release. Generally, higher iron release occurred with lower dissolved oxygen or chlorine residual concentration, while lower iron release occurred with higher dissolved oxygen or chlorine residual concentration. The reason was considered that the passivated out layer of scale of ferric oxide was broken down by reductive reaction in a condition of low oxidants concentration, which would result more rapid corrosion of the nine and red water phenomenon.     

饮用水中几种细菌计数方法的比较

比较采用不同培养基的平板计数(Plate Counts,PC)方法,以及不同荧光染色剂的显微镜直接计数方法与常规计数方法的差别.研究认为,常规平板计数方法并不能准确反映饮用水中实际存活的细菌数量;吖啶橙直接计数(Acridine Orange Direct Counts,AODC)的结果最高,较常规平板计数方法高出3～4个量级;活细菌直接计数(Direct Viable Counts,DVC)中,DVC-N.A.、DVC-CTC和DVC-BacLight等计数方法的结果较常规平板计数结果高出2～3个量级.以地表水为水源的水厂出水中活细菌数占总细菌数的比例在10%左右.     

城市供水管网生物膜中氨氧化细菌对氯胺消毒效果的影响

供水管网中微生物生长和生物膜形成可对管网水质和运行造成重要影响.利用MPN-Griess方法检测了上海某供水系统生物膜中氨氧化细菌的数量,分析了管网中氨氧化细菌与管网水中硝化作用和消毒剂之间的相关性.通过室内实验分析了氨氧化细菌和异养菌对氯胺消毒剂的抗性和消耗影响.结果表明,管网中氨氧化细菌数量(以生物膜干重计)在1.0×102～4.3×１０⁵ MPN/g之间,与氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮浓度的相关系数分别为-0.563、 0.603和-0.563;与总氯和一氯胺浓度的相关系数分别是-0.659和-0.571.氨氧化细菌对氯胺消毒剂的抗性明显高于异养菌,对氯胺消毒剂的消耗能力也强于异养菌.     

水源切换引起给水管网黄水问题原因分析

针对水源切换造成黄水问题的原因开展试验研究.对水源切换前后原水水质进行分析,连续3个月跟踪监测出现黄水问题用户出水水质变化,利用XRD、SEM和EDS对出现黄水问题管段的管垢进行分析.利用试验室模拟反应器,比较不同水质下管材腐蚀速率及管垢铁释放速率.结果表明,水源切换后新水源水化学组分的较大变化,特别是硫酸盐浓度的大幅度增加是引发黄水问题的主要原因.拉森指数从原来的0.4左右增加到1.7～1.9,水源切换后数天内部分管网用户出水出现黄水问题.发生黄水问题地区的管垢致密壳层较为脆弱,在高浓度硫酸盐水质条件下,容易发生溶解破坏.通过反应器模拟试验,对于旧铸铁管,高浓度硫酸盐对管垢铁释放的影响要大于对管材基质腐蚀的影响.拉森指数与铁释放速率具有相关关系,随着拉森指数的增加,铁释放速率升高;对于旧铸铁管,其相关关系为非线性.由于出现黄水问题的管段管垢稳定保护层被破坏,即使随后管网水拉森指数降低到0.6左右,黄水问题仍持续较长时间.