体以及地下水中常有的一些细砂、粉砂进入管道后,均能产生管道中的后沉淀。
后沉淀可在管壁形成积垢,成为细菌滋生的良好场所,同时也降低管道的通水能力。 3 微生物的腐蚀
? 微生物腐蚀往往和电化学腐蚀同时发生,它主要通过电极电位和浓差电位间接参与
腐蚀过程。在给水管网中常见的有铁细菌、硫酸盐还原菌。
? 铁细菌是一种特殊的自养菌属,依靠铁和氧生存和繁殖,利用亚铁离子氧化成高铁
离子释放的能量维持生命。铁细菌繁殖,形成密集的铁瘤,使管道内经常发生“红水”的水质恶化现象。微生物从水中吸收所需的营养物质,同时排出代谢产物,这些代谢产物又可成为另一类微生物的营养源,使微生物不断繁殖,从而导致腐蚀加剧。
4 化学稳定性差
? 水的腐蚀性和结垢性一般都是水-碳酸盐系统的一种表现。
? 当水中的碳酸钙含量超过饱和值时,则会出现碳酸钙沉淀,引起结垢的现象。反之,
当水中碳酸钙含量低于饱和值时,则水对碳酸钙具有溶解的能力,可以将已经沉淀的碳酸钙溶解于水中。碳酸钙含量小于饱和值可以把非金属管材中的碳酸钙溶解出来(对用混凝土或钢筋混凝土一类的材料制的管道来说);对金属管腐蚀来说,则是溶解掉原先沉积在金属表面的碳酸钙,从而使金属表面裸露在水溶液中,产生腐蚀过程。
? 稳定性水不会引起这种腐蚀,能延长管道的使用寿命。 5 生物稳定性差
如果自来水中有机营养物充足,即使投氯量增加,细菌仍能够在给水管网中生长。因此,提出饮用水的生物稳定性问题,公认水中可同化有机碳AOC(Assimilable Organic Carbon)作为饮用水生物稳定性的评价指标。一般认为: 当不加氯时,AOC浓度10~20μg/L为生物稳定水。 当加氯时,AOC浓度50~100μg /L为生物稳定水。
AOC浓度过大,说明管网中细菌生长的潜能大、水的生物稳定性差,会逐渐沿管壁形成生物膜。
22.影响余氯衰减的主要因素 1 水温的影响:原水为地面水时,水温随季节而变化。温度越高,余氯在管道中的衰减越快。
一年四季余氯衰减速度不同,夏季比冬季快,南方管道中余氯衰减速度比北方快。
2 材质: 水泥管余氯消耗慢,因为不存在金属腐蚀; 金属管余氯消耗快,与金属反应,与
腐蚀层反应,与生物膜反应。无防腐脱落
3 管径的影响:余氯与管壁的接触面积愈大,余氯的衰减速度愈快。若将管道中单位体积的
水与管壁的接触面积称为接触率,那么水与管壁的接触率和管道直径成反比。管径大,比表面积小,消耗慢。
4 管内卫生状况的影响:管内形成很厚的“生长环”,并结有生物膜,管内卫生状况不好,余
氯衰减速度则快(细菌/接触率增大)。(年代)
5 管内水质的影响:水质对余氯衰减速度影响很大。当上述条件相同,浊度高、有机物含量
高的原水管道明显比给水管道余氯衰减速度快。
6 水力工况的影响:
1)、停留时间 停留时间由用户性质造成,停留时间长,消耗快
2)、管内流速 大——消耗水中有机物、微生物,小——消耗在管壁 3)、给水系统运行工况(优化水力条件,降低加氯量)
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23.传统一阶模型,其他模型
1)传统一阶模型大部分水质模型是建立在氯在给水管网中衰减动力学公式的基础之上,并假设衰减遵循一级反应动力学方程:
2)其它模型
二阶模型 ——部分学者证明一级反应动力学公式不能够与配水管网中余氯的衰减特征吻合。Clark等于1998年提出了余氯衰减的二阶模型,通过烧杯实验证明其准确性高于一阶模型。
二阶段模型——一些学者根据反应物质的不同,将余氯的衰减分为两个阶段,即快速反应阶段和慢速反应阶段。按照反应阶数来划分,又可以分为一阶两阶段模型和二阶两阶段模型。 基于质量传输的一阶模型 ——Rossman等提出了一个基于质量传输的余氯衰减模型。该模型假设氯衰减是在主体水中和在管壁处的两方面造成的,且氯在管壁处的反应速率与氯向管壁传输速率相等。
kwkfdC??kbc?dtr(kw?kf)两个系数——主体水衰减系数和管壁水衰减系数。
1 kt远远大于kb:管壁对余氯衰减的影响,比主体水自身的衰减快的多。管网二次污染的形成,主要在于管道生长环的影响。为了提高用户龙头出水水质,需要对管网水质进行有效管理。
2 普通铸铁管对于余氯的衰减影响最大,其次 是球墨铸铁管,最小的是PVC。 3 时间越长,影响越大。
24.给水管网中的微生物再生长
细菌在给水管网中的繁殖再生长有两个主要含义:
首先是指细菌漏过水的净化处理,进入管网,从而引起管网的细菌数量的增加; 其次就是指细菌在管网中的自身繁殖。粘附在管内壁的细菌,靠水中或管壁上的物质生存,最终将导致形成生物膜。 25.铁细菌
1)这群细菌附着在管壁上后,在生存过程中能吸收亚铁和排出氢氧化铁,因而会造成突起物,造成活瘤,产生“红水”事故; 2)是给水系统腐蚀中非常有害的细菌;
3)特殊的化能营养型菌类,依靠铁盐的氧化,在有机物含量极少的洁净水中,顺利地利用细菌本身生存过程中产生的能量而生存。 26.饮用水生物稳定性
1)饮用水的生物稳定性就是指饮用水中有机营养基质支持异样菌生长的潜力,即细菌生长的最大可能性。
2)饮用水生物稳定性高,则表明水中细菌生长所需的有机营养物质含量低,细菌不易在其中生长;饮用水生物稳定性低,则表明水中细菌生长所需的有机营养物质含量高,细菌易在其中生长。参数指标AOC
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28.管网的技术资料的内容
1 管网图纸 管网管理的最基本资料。形式有:纸质、CAD格式、数据库格式、GIS格式等
2 管线过河、铁路和公路的构造详图 管网关键部分,不允许出现偏差
3 阀门、消火栓、排气阀等 统称“水闸”,管网中经常的附件。需保证“快、准、有、灵” 4 竣工记录和竣工图 每根管段施工后的竣工记录和竣工图,是计算机录入的原始资料。务 必保持准确,否则无法发现错误。
5 泵站运行技术信息 包括水泵型号、曲线、切削情况、日常流量和压力等 6 管网爆管记录 包括爆管时间、抢修时间、位置、管道属性等。
7 管网漏子记录 漏子出现位置、时间、漏水的持续时间、漏子产生的原因等
8 管网水质检测信息 监测点位置、监测点管道属性信息、数据记录、数据异常情况及处理措施等
9 管网压力检测信息 监测点位置、压力变化情况,数据异常情况及处理措施
29.管网数据的测定压力测定——测定简单准确方便
1)压力——管网水力最直观的参数,测定最准确的参数,解决管网问题的出发点 2)散点测压、自动记录压力仪、在线压力监测仪 流速测定——生长环影响使得流速测定非常复杂
1)毕托管测流——原始方法,最准确,但实施困难2)电磁流量计测流——对已知内径管道较为准确3)超声波流量计测流——操作简单,误差太大。 水质测定——水质参数众多
1)实验室监测 2)在线监测 3)流动水质分析车 30.漏失(率)——由于管道渗漏早成的水量损失
产销差(率)——水厂出水量与收费系统用户水表计量水量综合的差值——更为科学 ☆问题:二者哪个在数值上更大?差值由什么原因造成的? 答:前者是历史遗留问题,后者是管理问题 31.爆管原因
1 外力破坏——如修路时破坏路面后,重车碾压导致爆管;开挖其它管线,如电力煤气管线
时误操作等。
2 各种管道纵向交叉间距过小——管道随路面下沉而变形,相互碰压造成爆裂。 3个别碰头水处——干管之间的碰头水造成瞬间水锤,管内压力过高引起爆管。 4 压力调整情况下——如从夜间的减压供水道早晨的增压,造成压力传递不均,这样易在管
道薄弱处爆裂
5 施工基础松软——管道易受压变形,象灰口管内外受压,易发生爆管 ☆爆管多发生在普通铸铁管(灰口铸铁管)和混凝土管上 ☆问题:管网分区管理有什么优点?
1 降低压力;2 缩短水龄;3 降低余氯水平;4 直饮水的实现 32.管网二次污染的成因及控制对策
成因:1 出厂水的原因——细菌、生物稳定性差、化学稳定性差、pH值偏低、有机物、硬度、
硫酸盐等
2 管壁生长环影响——影响过水面积、加快余氯衰减、增加消毒副产物含量、形成生
物膜,细菌繁殖
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控制对策:1 提高出厂水水质
强化常规处理工艺,如气浮、强化混凝过滤、安全消毒等 增加深度处理工艺,如膜处理
加强指标控制,如AOC、化学稳定性等 2 管网运行中的水质控制。
33.管网运行调度(论述题)
1.目的——安全可靠地将水压、水量、水质符合要求的水送往每一用户,最大限度的降低生
产成本,取得较好的社会效益和经济效益。
2.定义——安全可靠地满足供水要求的前提下,从各种管网设施的可行调度方案中选择一个
经济技术性能最佳的调度方案,以便获得最高的经济效益和社会效益等。
3.概念复杂——运行调度是非常复杂的概念。涉及到水泵运行、水处理厂工艺流程、管网阀
门管理等,包括了全部供水单元。优化调度则涉及到数学、计算机和信息科学方面的内容
4.方法落后——目前运行调度的实现一般是根据经验,尚缺乏科学的手段。 5.职责部门——调度工作在水司一般由调度忠心负责。该部门几种了其它几乎各个部门的相
关数据,统一指挥各部门的工作。同时需对紧急事件做出第一反应。
6.调度对象——水泵开启和调速、阀门的开启和关闭、水工业流程、加氯和二次加氯量等。
分为水力调度和水质调度。
34.给水管网模拟——模拟的分类
1 宏观模型——黑箱理论,经验模拟。不能够进行预测
2 微观模型——根据管网实际情况,分析机理,进行微观求解,具有预测功能。功能强大,
但工作量较大
3 简化模型——只选择管径比较大的管道进行计算,忽略直径较小的管道。 35.水力模拟步骤
1)管网拓扑结构的建立 2)用水量预测
3)建立和求解管网方程组 4)模型校核。
36.水力模拟标准——英国WRC标准
①流量监测点:当主干管流量大于总用水量的10%时,误差取测量值的±5%;否则,误差取测量值的±10%; ②压力监测点:85%的监测点的压力偏差在±0.5m或±5%的整个系统的最大水头损失;95%的监测点在±0.75m或±7.5%的整个系统的最大水头损失;100%的监测点在±2m或±15%的整个系统的最大水头损失;
③分界线:模拟计算得到的管网压力分界线应与实际情况相吻合; ④供水趋势:模拟计算得到的供水趋势应与实际情况相吻合; ⑤压力分布:模拟计算得到的各节点水压分布情况应与实际情况相吻合,计算得到的高压区和低压区等应与实际情况相吻合。 37.管网水质模拟(填空题) 水质模拟必须以水力模拟为基础 水质模拟的步骤
1 建立管网水力模拟系统 2 建立管网水质数学模型 3 求解管网水质数学模型
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4 水质模拟校核
☆ 水质模拟精度低于水力模拟
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