给水管壁松散沉积物形成机制与控制方法研究

一般认为，给水管壁上附着的生物膜和腐蚀物对水中有机物、微生物的富集，以及在水流波动和水质变化下的脱落和释放是造成给水管网水质问题的重要原因。在前期给水管壁生物膜控制研究基础上，发现在管壁生物膜和腐蚀物与管网水接触处，存在一层松散沉积物，这类物质具有结构疏松、与管壁结合不紧密的特点，在水流较小波动时就会从管壁上脱落下来，更容易引起管网水质污染。目前国内外关于管壁松散沉积物的研究还缺乏系统性。本项目针对管壁松散沉积物为对象开展关键技术研究，以管壁松散沉积物的形成规律与结构特性、松散沉积物的溶出特性及对管网水质的影响等为研究重点，通过技术攻关，形成管壁松散沉积物的控制方法，为保障给水管网水质提供理论依据和技术支持。

城市给水管网是一座庞大管式生化反应器，尽管大多数自来水厂出厂水水质能达到国家生活饮用水水质标准，但是由于自来水在给水管网中发生了各种复杂的物理、化学和生物变化，造成了管网水质二次污染，用户端水质仍然会出现超标的问题。除了人们较为熟知的管垢和生物膜，给水管壁松散沉积物的脱落也是造成管网水质问题的一个重要原因，目前国内外对管壁松散沉积物的研究还不够深入与系统。.试验结果表明，水中的颗粒物质附着在给水管壁上会形成松散沉积物，松散沉积物成分由有机物和无机物组成，有机物量占3.59%（以TOC计），其余为无机物，其中CaCO3（32.26%）、SiO2（14.51%）、FeOOH（10.42%）和Al(OH)3（6.43%）所占比例较大。松散沉积物具有易形成、易脱落的特点，当给水管道管壁的剪切力小于0.33 Pa，则管壁均有松散沉积物形成；当剪切力大于0.94 Pa时，管壁的松散沉积物脱落比较完全。当水体不流动或流速极小时，微生物极易在管壁松散沉积物上附着生长繁殖，并脱落进入水体中使菌落总数超标。水中悬浮菌数量在一定程度上和反应器内壁上的活菌数呈正相关关系，生长曲线滞后约10 d。.人工投加颗粒物、金属离子和有机物来探究松散沉积物的吸附性能，试验发现松散沉积物对水中的高岭土颗粒、Fe3+、Cu2+和腐植酸分子都有不同程度的吸附能力，其中对高岭土颗粒和Fe3+的吸附能力较强，对Cu2+和腐植酸分子的吸附能力较弱。当水的剪切力增大时，已吸附的物质会脱落并重新回到水体中。一般来说，投加的高岭土颗粒、Fe3+、Cu2+、腐植酸的量越大，则松散沉积物对其的吸附量也越大，水流扰动时所产生的脱落量也相应地变大。相比于一次性投加上述物质，当试验以连续投加的方式进行时，松散沉积物对投加物的吸附量通常更大。.将增加超滤工艺的试验组与不设超滤工艺的对照组进行对比，发现自来水中所含的各类杂质在经过超滤处理之后均有不同程度的降低，在反应器中沉积速度和沉积量明显小于未经超滤处理的自来水；分析沉积物中的各类物质成分，也相应的有不同程度的降低；不同水力条件下的出水所含的各种元素浓度和各粒径颗粒物数量均有所降低。超滤可以去除大部分悬浮活菌，却不能有效去除水中的溶解态有机物，导致超滤组反应器壁上和出水中的细菌量虽然低于未超滤组反应器，但仍持续高于100 CFU/mL的国家标准。