管網(wǎng)中基于余氯衰減的三鹵甲烷動(dòng)力學(xué)模型研究.pdf

1、氯作為消毒劑投入到水體中之后,一方面自身不斷衰減,導(dǎo)致管網(wǎng)末梢處余氯值不能滿足要求,另一方面余氯與水體中的某些有機(jī)物反應(yīng)生成以三鹵甲烷為代表的一類對(duì)人體有害的消毒副產(chǎn)物。這是目前氯化消毒面臨的兩個(gè)主要問題,雖然人們?yōu)榇碎_展了大量的研究工作,但仍然沒有行之有效的解決辦法,其中很大部分原因是研究手段的局限性,燒杯試驗(yàn)與實(shí)際情況的出入太大以及現(xiàn)場(chǎng)取樣的困難,都使得研究管網(wǎng)中的水質(zhì)變化規(guī)律變得異常困難,而浙江大學(xué)管網(wǎng)水質(zhì)模擬平臺(tái)的建立,很好的解

2、決了這一難題,為研究管網(wǎng)中的水質(zhì)變化規(guī)律提供了條件。本文即是在此平臺(tái)基礎(chǔ)上,開展了余氯衰減和三鹵甲烷生成等相關(guān)內(nèi)容的研究,并建立了管網(wǎng)中基于余氯衰減的三鹵甲烷動(dòng)力學(xué)模型。
　　 首先,從理論分析的角度給出了水體中余氯衰減和三鹵甲烷生成這二者之間的聯(lián)系,并在此基礎(chǔ)上建立了主體水中基于余氯衰減的三鹵甲烷動(dòng)力學(xué)模型。同時(shí)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),并采用編程擬合得到了最優(yōu)參數(shù)組合下的主體水余氯衰減修正模型,對(duì)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　

3、其次,通過燒杯試驗(yàn)確定了該三鹵甲烷動(dòng)力學(xué)模型相對(duì)Cl2和有機(jī)物的反應(yīng)級(jí)數(shù)m=n=1,并建立了三鹵甲烷生成能THMFP與總有機(jī)碳TOC之間的定量關(guān)系,極大的減小了模型建立的工作量,增強(qiáng)了模型的適應(yīng)性和靈活性。至此便建立起了主體水中基于余氯衰減的三鹵甲烷動(dòng)力學(xué)模型,通過2組驗(yàn)證試驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性和可靠性。這為后續(xù)管網(wǎng)模型的建立打下了基礎(chǔ)。
　　 再次,在浙江大學(xué)管網(wǎng)水質(zhì)模擬平臺(tái)基礎(chǔ)上開展試驗(yàn),選取以最為常見的鑄鐵為管材的D環(huán)為

4、試驗(yàn)環(huán)。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)手段,對(duì)傳統(tǒng)不區(qū)分流態(tài)而統(tǒng)一按照層流情況計(jì)算的管網(wǎng)余氯衰減模型進(jìn)行了改進(jìn),得到了區(qū)分層流紊流的管網(wǎng)余氯衰減模型,并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果顯示,區(qū)分流態(tài)下的余氯衰減模型的擬合效果要優(yōu)于不區(qū)分流態(tài)模型,而傳統(tǒng)的多元回歸模型擬合效果最差。
　　 在得到經(jīng)過改進(jìn)后的管網(wǎng)余氯衰減模型之后,由理論分析輔以試驗(yàn)手段便建立起了管網(wǎng)中基于余氯衰減的三鹵甲烷動(dòng)力學(xué)模型,同樣設(shè)計(jì)管網(wǎng)試驗(yàn)對(duì)此模型進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果顯示,此

5、動(dòng)力學(xué)模型的擬合效果要優(yōu)于傳統(tǒng)的多元回歸模型,且靈活性和適應(yīng)性較好。
　　 最后,針對(duì)實(shí)際管網(wǎng)大多為多種管材組合的情況,另外增加了2組多管材的加氯試驗(yàn),即B/C/D環(huán)在相同的試驗(yàn)條件下同時(shí)開展試驗(yàn)。將試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理發(fā)現(xiàn),不銹鋼管的余氯衰減最為劇烈,其次為鑄鐵管,而PE管的余氯衰減最為緩和。除此定性規(guī)律之外,試驗(yàn)結(jié)果顯示各管材余氯衰減之間也存在一定的定量關(guān)系;對(duì)各管材的三鹵甲烷生成規(guī)律而言,PE管的三鹵甲烷生成總量最大,其次為鑄