Fe、Mn在给水管网闭塞水、管垢及流动水之间的迁移转化研究

Access to safe drinking water is a basic concern for human health. Therefore, control of the quality of drinking water has been a major issue in the water industry for the last few decades. The discovery of high concentrations of iron and manganese ions in occluded water provides a new insight on the study of the secondary pollution of drinking water quality. On the basis of the results of previous studies, this project analyzes the sources and the reasons for the enrichment of iron and manganese in occluded water, explains the formation of corrosion scales in occluded water in situ, studies the migration and transformation of iron and manganese among occluded water, corrosion scales and flowing water in drinking water distribution systems, constructs the migration and transformation model, finds the effective method to control the release of iron and manganese. The findings of this work have an important contribution to better control of secondary pollution of water pipe network, and the growing body of knowledge regarding occluded environments in corrosion scales.

饮用水安全输配问题是关系到人类健康的基本问题。因此，如何保障饮用水水质安全是近几十年来水工业一直关注的重点问题。给水管网腐蚀层内闭塞水中高浓度Fe、Mn离子的发现，为研究水质二次污染提供了新的视角。本课题在闭塞水水质特征分析及自催化效应分析的基础上，进一步分析闭塞水中Fe、Mn的来源及富集原因，利用原位分析方法阐明闭塞水体系中管垢的形成过程以及管垢在Fe、Mn迁移过程中所起的作用，在模拟闭塞电池装置中解析Fe、Mn在闭塞水、管垢及流动水之间的迁移过程及影响因素，并基于以上研究，构建Fe、Mn在给水管道中的迁移转化模型，研究控制给水管网Fe、Mn释放的有效方法。本课题的研究结果对于更有效地控制水质二次污染，加深管网腐蚀产物形成过程的认识，都具有非常重要的意义。

饮用水安全输配问题是关系到人类健康的基本问题。如何提供安全优质的饮用水，是水工业一直关注的重点问题。本研究将闭塞水引入饮用水水质污染控制研究之中，具体解析了闭塞水中高浓度Fe、Mn的主要来源及富集原因，结果表明，局部腐蚀是闭塞水中高浓度Fe、Mn的主要来源。由于自催化效应以及管垢的阻碍作用，闭塞水中Fe和Mn发生富集。研究阐明了闭塞水体系中管垢的形成过程，在闭塞水厌氧的环境下，球墨铸铁腐蚀主要先生成铜绿，随着管垢向主体水方向积累，随着氧气浓度的增加，铜绿氧化为α-FeOOH和γ-FeOOH，然后再被氧化为结构更稳定的α-Fe2O3。此外，通过控制变量法以及响应面分析法研究分析了不同水质参数对Fe、Mn在闭塞水、管垢及流动水之间的迁移过程的影响，并分析了闭塞水中Fe、Mn浓度变化与主体水中Fe、Mn浓度变化的相关性。结果表明闭塞水中Fe浓度变化值与主体水中Fe浓度变化值有显著的正相关性，且闭塞水中Mn浓度变化值与主体水中Mn浓度变化值也有显著的正相关性，因此，可以通过对主体水中Fe、Mn的浓度变化监测来反映闭塞水中Fe、Mn浓度的变化趋势。为了控制管网中Fe、Mn的释放及局部腐蚀，应降低主体水中Cl-、SO42-的浓度，并适当调节pH。