氯、二氧化氯对氯胺消毒管网硝化作用控制效果对比

采用2台串联BAR模拟给水管网系统, 通过对余氯、NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N、DO、HPC及AOB等指标检测, 评价氯和二氧化氯2种消毒剂对氯胺消毒管网中硝化作用的控制效果.研究结果表明:二氧化氯比等量氯更易提高管网中余氯质量浓度和DO质量浓度;氯消毒阶段NH₄⁺-N降解, NO₂^--N和NO₃^--N积累, 而投加二氧化氯后可有效控制硝化作用;与投加氯消毒相比, 投加等质量浓度 (0.6 mg/L) 二氧化氯时, 第1台BAR中悬浮和生物膜中HPC分别降低了2.54 log和1.63 log, 悬浮及生物膜中AOB降低约1 log;二氧化氯能对AOB起到控制灭活效果而等量氯对其几乎没有灭活效果, 在控制供水管网硝化作用方面, 二氧化氯与氯胺联用的消毒效果优于氯与氯胺.     

氯胺消毒对消毒副产物的控制研究

采用氯胺消毒与自由氯相比能够降低二氯乙酸和三氯乙酸生成量,氯与氨氮比值降至4∶1,总卤乙酸的生成量可以降低69.1%,三卤甲烷的总量降低了89%,减少了一种消毒副产物———二溴一氯甲烷.氯胺消毒所生成的副产物与氯胺的投加量线性相关性好;氯胺消毒增加接触时间对消毒副产物的生成量影响小,三氯乙酸的生成量4 h后基本稳定,二氯乙酸和三氯甲烷的生成量24 h后基本趋于稳定;升高pH有利于降低氯胺消毒副产物的生成量及副产物的种类,当pH至8时没有检测到一溴二氯甲烷,三卤甲烷的总量也比pH=7时减少82.3%,二氯乙酸和三氯乙酸都降低,二氯乙酸减少程度比三氯乙酸减少的程度略大;采用氯胺消毒能够很好的控制自由氯消毒所产生的溴代消毒副产物.     

氯胺在管网中水相衰减影响因素研究

以纯水和管网水为研究对象,分别考察了氯氨比、氯胺质量浓度、总有机碳(total organic carbon,TOC)浓度、NO₂^--N质量浓度、温度θ和pH等水质参数对氯胺衰减的影响.研究结果表明,氯胺在纯水中存在自衰减现象,氯氨比和初始氯胺质量浓度对其自衰减都有一定影响.管网水中氯胺的衰减速率则明显大于同条件下纯水中氯胺的衰减速率,w(Cl)∶w(N)=4∶1的氯氨比w(Cl)∶w(N)=3∶1的氯胺具有更好的稳定性.氯胺初始质量浓度是氯胺衰减的重要因素,初始质量浓度越大,氯胺衰减的速率越快;水中有机物和NO₂^--N质量浓度的增加会提高氯胺衰减速率;温度对氯胺的衰减有明显影响,随温度升高,氯胺在水相中消耗变快;氯胺的衰减属于酸催化反应,pH的降低会增加氯胺的衰减速率.     

氯胺与二氧化氯联用对氨氧化菌灭活效能试验

在实验室条件下以氨氧化菌(AOB)为目标微生物, 研究了氯胺(NH₂Cl)和二氧化氯(ClO₂)单独及联用对水中AOB的灭活效果, 采用Berenbaum公式判断二者联合作用的性质, 并考察了二者联合氧化滤后水的安全性.结果表明:NH₂Cl和ClO₂对AOB均有一定的灭活效果, 1.5 mg/L NH₂Cl接触30 min及0.225 mg/L ClO₂接触15min均可灭活AOB 5.26个对数级, 达到相同灭活率ClO₂所需的用量少、时间短;相比单独氧化, NH₂Cl和ClO₂联用能显著提高对AOB的灭活效果, 经Berenbaum公式验证, NH₂Cl和ClO₂联用对AOB具有协同灭活作用;采用NH₂Cl和ClO₂联用氧化滤后出水, 能保证对AOB的持续控制作用, 并且NH₂Cl的存在能显著增加ClO₂的余量.因此采用NH₂Cl和ClO₂联用具有灭活效果好、药剂用量少、接触时间短及副产物生成少的优点, 进而也能有效地保证管网的生物稳定性.     

高锰酸钾与氯胺联用强化消毒技术试验研究

以总大肠菌群、细菌总数作为检测指标,以实验室配水为试验水样,观察了高锰酸钾和氯胺单独和联用灭活水中微生物的效果,探讨一种发挥高锰酸钾和氯胺优势的饮用水消毒方法．结果表明,高锰酸钾和氯胺联用对指示微生物灭活效果好于这两种消毒剂单独使用的效果．Berenbaum公式计算证实,高锰酸钾和氯胺联用在降低微生物指标上的作用均为协同作用。     

管材对Cl2-ClO2联合消毒亚氯酸盐生成情况的影响

为了解氯／二氧化氯联合消毒方式对消毒副产物的影响,提高供水的安全可靠性,使用静态管段反应器进行实验,选取3种常用管材,研究氯／二氧化氯联合消毒时,管材对氯／二氧化氯联合消毒过程中亚氯酸盐生成情况的影响．结果表明:对于两种联合消毒方式,各种情况下均在PVC管中亚氯酸盐的生成量最高,而在金属管材中较低．不同之处在于:混合投加氯和二氧化氯过程中,随着混合消毒剂中二氧化氯所占比例的缩小,氯所占比例的增加,铸铁管中亚氯酸盐的生成量逐渐增加．而先加氯再加二氧化氯的情况是亚氯酸盐生成量始终是铸铁高于不锈钢．     

氯/二氧化氯消毒对热水管壁生物膜的控制作用

建筑生活热水存在严重的生物安全性问题,需要采取必要的消毒措施.为此,采用建筑生活热水模拟管道系统,对比研究氯或二氧化氯冲击消毒对管壁生物膜微生物的灭活效果,并通过高通量测序和扫描电子显微镜评估冲击消毒对管壁生物膜群落组成和生物膜表观特征的影响.结果表明,高消毒剂质量浓度可显著提高微生物的灭活速率,但已不能进一步改善微生物灭活率; 1. 5 mg/L氯或二氧化氯的消毒效果不佳; 3～5 mg/L氯或二氧化氯在冲击消毒120 min后,总大肠菌群、细菌总数和异养菌(HPC)均可达到完全灭活的程度,能够有效控制热水管道生物膜,说明足够的消毒剂质量浓度和消毒时间对保持高效灭活率非常必要.生活热水管壁生物膜的微生物多样性丰富,异常球菌-栖热菌门和变形菌门为优势门,并含有多种致病菌,与市政供水和二次供水管道系统的优势菌群有很大差异;氯或二氧化氯冲击消毒对各种菌门均有不同程度的灭活效果,二氧化氯对致病菌、变形菌门和衣原体门等的灭活效果更佳.氯或二氧化氯冲击消毒能有效破坏生物膜的表面结构,使生物膜出现间隙变大、萎缩、脱落等现象,二氧化氯对生物膜的破坏作用更显著,具有更佳的冲击消毒作用和消毒效果.研究结果为建筑生活热水系统的安全消毒技术以及生物安全性保障提供了支持.     

氯胺消毒对水质生物稳定性的影响

以可同化有机碳(AOC)和生物可利用磷(MAP)作为水质生物稳定性的评价指标,通过静态试验考察氯胺投量和反应时间对水质生物稳定性的影响.结果表明,氯胺投加量和反应时间均对出水AOC及MAP产生影响,水样中ρ_AOC及ρ_MAP变化范围较小,反应速率慢,ρ_AOC及ρ_MAP的增减与氯胺投量不成正相关,氯胺消毒对MAP的影响相对AOC较小,但鉴于微生物对碳、磷的需求特点,氯胺消毒对MAP的影响不能忽略.     

氯和氯胺冲击消毒对二次供水管道生物膜的控制作用

针对建筑二次供水管壁生物膜对饮用水的生物安全性构成的潜在威胁,采用生物膜反应器(BAR)模拟二次供水管道,研究氯和氯胺冲击消毒过程对管壁生物膜的细菌总数、大肠杆菌和异养菌(HPC)灭活效果以及对生物膜结构的影响.结果表明,在第80天时生物膜中生物量达到最大,生物膜宏基因组分析表明,厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌(Bacteroidetes)为优势菌种.冲击消毒对生物膜的灭活效能与氯和氯胺的质量浓度以及CT值有关,在相同CT值条件下,高质量浓度氯和氯胺的灭活效果更佳.氯和氯胺的生物膜灭活效果对比可以看出,在低投量条件下,氯的细菌总数和大肠杆菌灭活效果好于氯胺,但氯的HPC灭活效果弱于氯胺;在高投量条件下,消毒剂质量浓度和CT值与生物膜的灭活效果无明显相关性,可以达到快速消毒的效果.在氯和氯胺的投加质量浓度为3.0 mg/L、CT值300~400 mg·min/L的最佳冲击消毒条件下,生物膜中细菌总数、大肠杆菌和HPC的灭活率均达到95%以上.从生物膜的表面特性分析可以看出,冲击消毒后生物膜结构破坏明显,生物膜变薄或脱落;氯冲击消毒对生物膜的破坏和削减程度优于氯胺,更有利于管道生物膜的控制.     

高锰酸钾与氯胺联用预处理控制三卤甲烷生成

考察了高锰酸钾与氯胺联用预处理工艺对三卤甲烷（THMs）形成的控制作用．结果表明,在通常给水处理的高锰酸钾投量范围内（〈2mg／L）,高锰酸钾与氯胺协同预处理可以有效降低THMs的生成量,高锰酸钾对三卤甲烷形成的控制作用是由多种作用机制共同作用的结果．与投药总量相同的单独氯胺工艺相比,采用高锰酸钾与氯胺联用预处理工艺,可以在提高消毒效果的前提下,进一步减少THMs的生成量．因此,采用该技术可以使预处理后水质的化学安全性和微生物安全性均得到提高．     

考虑THM的管网水质服务水平多目标优化

针对供水管网中余氯及氯仿（THM）服务水平优化问题,提出了一种衡量THM服务水平的表达式,推导了THM—I／O模型,建立了以管网余氯服务水平最大化、THM服务水平最大化以及加氯费用最小化的多目标优化模型。考虑了主体水余氯衰减系数、基于余氯消耗的THM生成比例系数、出厂水THM浓度、加氯点数量4个影响因素对优化结果Pareto前沿面的影响。结合一管网算例,采用EPANET—MSX模拟余氯衰减和THM生成,利用实数编码的非支配排序遗传算法-Ⅱ（NSGA-Ⅱ）进行优化,可得到各种情况下的Pareto前沿面。计算结果表明,随着主体水余氯衰减系数减小,加氯费用减少,THM服务水平增加。基于余氯消耗的THM生成比例系数和出厂水THM浓度的减小均能提高THM服务水平,但对加氯费用没有影响。增加加氯点虽然能减少余氯投加,但加氯站建设费用加大了总加氯费用。降低主体水余氯衰减系数是提高管网水质服务水平最经济有效的方法。     

给水管网水质模拟研究

目的使用基于水力瞬变模型数值求解水质模型的方法．解决给水管网的水质变化问题．方法通过耦合求解水力瞬变模型和水质模型，用数值模拟管网的水质状况．在计算中适当调整水质时段和水力时段，使模拟结果收敛．结果从余氯衰减模拟结果看，水力瞬变事件通常会加速管网内水质恶化；并且，应用水力瞬变模型也可以模拟稳态下的水质．结论基于水力瞬变模型，应用有限差分法，用数值求解水质模型能够全面准确地反映不同工况下给水管网内的水质变化状况．     

配水管网水质变化的研究（Ⅱ）：余氯消耗动力学机制的研究

在考虑了余氯在管道中与管道水中有机物和无机物的反频,与管壁附着的细菌膜的反应,在管壁腐蚀过程中的消耗及管壁与水流之间余氯的质量传输等影响因素的基础上,创新发展了余氯在配水管道中的消耗动力学方程。结合配水管网的水力分析与计算,给出了配水管网中余氯浓度的计算公式。该模型被用于实际的配水管网,计算值与观测值取得了较好一致性。     

应用GIS和聚类分析技术计算给水管网节点用水量

针对给水管网模型中节点计量用水量的计算提出了应用聚类分析方法将用户计量用水量按不同用水类型、用水时间模式分类;结合GIS技术及水司营业收费账单数据库数据对计量用水量的空间分布及不同类型用户的用水基量计算给出了相应办法。针对节点未计量水量计算,特别是管网漏失水量计算,以及管网水量平衡等同题也提出了相应的解决方案,工程实例分析表明:该方法较好地解决了节点用水量估算问题。     

上向流直接供氧生物膜硝化动力学研究

对上向流直接供氧生物膜硝化动力学进行了试验和讨论。结果表明,在此试验条件下,硝化反应速度随着氯化氨浓度的增加呈现出从半级反应到零级反应的过渡,之后反应速度保持常数,并与氯化氨浓度的变化无关。本文还用不同厚度生物膜对硝化动力学的影响作了试验,发现随着生物膜厚度的减少,其零级硝化反应速度平台也呈现了逐级降低的趋势。本试验研究是在丹麦技术大学环境科学与工程系完成的。     

原水水质对输水管道生物膜中异养菌生长情况的影响

为了研究原水水质对输水管道生物膜中异养菌 (heterotrophic, HPC) 生长情况的影响, 采用配制水样来模拟Ⅱ、Ⅲ和劣Ⅴ类地表水, 利用管道模拟反应器对其进行分析.结果表明:反应器运行45 d后, 分别采用Ⅱ、Ⅲ和劣Ⅴ类地表水作为进水的各模拟反应器生物膜中HPC数量均高于出水HPC数量, 且其生物膜中HPC数量分别稳定在1.1×10⁵、2.8×10⁵和5.9×105CFU/cm²;原水UV₂₅₄、正磷酸盐 (PO₄^3-) 质量浓度和浊度均与生物膜中HPC数量呈正相关关系, 其相关性系数r分别为0.506、0.552和0.272.     

供水管网中余氯浓度模拟计算及工程应用

供水管网中的余氯浓度指示供水管网水质安全状况,手动或者在线仪表检测余氯浓度,都不能全面地动态地反应整个管网余氯的变化规律.在供水管网数字化水力模型基础上,运用拉格朗日动态水质算法对中国南方某市管网余氯量进行了仿真计算,并采用分布式并行遗传算法对水质模型参数进行了校核,最后模拟的结果和现场实测结果非常吻合.这表明,经过校核的水质模型具有一定的工程应用价值.     

移动床生物膜反应器同步硝化反硝化脱氮特性研究

为了研究同步硝化反硝化过程中的脱氮特性,采用移动床生物膜系统,在C/N比为12的条件下,分析了单个代表性周期内同步硝化反硝化过程中三氮和有机物降解规律。并研究了各技术参数对同步硝化反硝化脱氮性能的影响.结果表明,在移动床生物膜中实现了同步硝化反硝化现象。脱氮效率达到90%;考察了反应过程中ρ(DO)、氧化还原电位V(ORP)、pH值和碱度等技术参数的变化规律,建立了这些参数与同步硝化反硝化中各污染物指标间的关系.同时对比研究了理论碱度和试验过程中实际碱度间的关系,发现在移动床生物膜反应器中,同步反硝化作用产生的碱度可以补充硝化作用消耗的碱度,反应过程中不必再补充碱度.     

基于UPFC的配电网线路损耗控制研究

以一个简化的环形配电网模型为对象,分析了造成环形配电网中线路损耗的主要原因;根据功率在环形网络中与阻抗成反比的自然分布规律,利用求极值的原理推导出了要使线路损耗最小的环形电网功率分布;借助统一潮流控制器的功率控制功能,设计了基于注入电压控制的统一潮流控制器串联侧的控制系统,使串联侧注入系统的电压与被控制线路电流所产生的功率与被控线路的功率方向一致,其大小与环形电网内的循环功率相等,从而消除环形电网内的循环功率,使环形配电网的线路损耗最小。通过对由两条电阻与电感比例不等的馈线而末端通过联络开关相连而形成的环形配电网的仿真实验验证了所设计的统一潮流控制器能有效减小线路损耗的功能。