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配水管网系统中消毒副产物的研究

作　者: 吴艳
导　师: 吴晨光
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 配水管网系统氯化消毒副产物影响因素水质建模控制措施
分类号: TU991.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 4次
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内容摘要

随着人们对氯化消毒副产物所带来健康风险的不断关注,饮用水中的消毒副产物成为现今给水行业的热点问题。本文以城市配水管网为研究对象,以保障饮用水的水质安全为研究目标,对消毒副产物在配水管网系统中的变化规律和控制问题进行了系统深入地研究。根据研究的实际需求,建立了静态主体水、静态管壁和动态配水系统模拟试验方案;基于本地实际水体情况及气候条件,建立了测定配水管网中三卤甲烷生成量的UFC试验法。通过试验结果,从动力学的角度对消毒副产物的形成机理进行分析,确定了三卤甲烷形成的反应级数。并分析了前体有机物、投氯量、溴离子浓度、温度、pH、氨氮、管材以及水力条件等因素对三卤甲烷生成的影响,为配水管网消毒副产物水质模型的建立奠定了理论基础。结合哈尔滨供水管网结构特征和饮用水水质现状,制定了现场管网水质监测的试验方案,对取水路径上的六个监测点进行取样检测,获取了建模的基础水质资料。根据水质实测的结果表明,所监测的管网水质基本达到国家饮用水水质标准,但某些监测点呈现浊度过高、余氯偏低的状况。文中分析了消毒副产物变化规律与管网水质的密切关系。本文分别运用多元回归法和人工神经网络法建立了三卤甲烷在配水管网中的水质模型。采用了SPSS数据分析软件对多元线性回归模型进行求解,并所建模型进行优化以提高模型质量;应用Matlab软件建立了三层BP网络模型。利用实测数据对所建的两个水质模型进行检验和比较,结果表明两种方法建立的模型的实际应用效果都较好且相当。本文强调了配水系统建立消毒副产物水质模型对于供水水质安全的重要性。并分析了造成管网消毒副产物超标、水质恶化的主要原因,并在此基础上提出配水管网中消毒副产物的控制措施。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-22
  1.1 课题背景及研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-20
    1.2.1 供水系统中消毒副产物的种类与水平的研究  12-13
    1.2.2 消毒副产物的来源及危害的研究  13-15
    1.2.3 国内外对消毒副产物控制对策的发展  15-17
    1.2.4 消毒副产物检测方法的研究  17-19
    1.2.5 国内外对消毒副产物形成机理及生成模型的研究  19-20
  1.3 课题的来源与研究内容  20-22
    1.3.1 课题的研究来源  20
    1.3.2 课题的研究目的  20-21
    1.3.3 课题的主要研究内容  21-22
第2章管网水质试验方案与检测方法的建立  22-39
  2.1 试验方案的建立  22-29
    2.1.1 主体水静态试验  22-23
    2.1.2 静态管壁试验  23
    2.1.3 实验室配水管网动态模拟试验  23-28
    2.1.4 实际管网现场水质试验  28
    2.1.5 试验方案的技术路线  28-29
  2.2 配水管网消毒副产物生成量的试验方法确定  29-32
    2.2.1 配水管网中三卤甲烷生成势试验法的确定  29-31
    2.2.2 管网水三卤甲烷生成量UFC试验法的确定  31-32
  2.3 检测方法的建立  32-38
    2.3.1 三卤甲烷的检测方法  32-37
    2.3.2 余氯的测定方法  37
    2.3.3 总有机碳(TOC)的测定方法  37
    2.3.4 UV_(254)的测定方法  37
    2.3.5 氨氮的测定方法  37
    2.3.6 铁的测定方法  37-38
    2.3.7 浊度的测定方法  38
  2.4 本章小结  38-39
第3章三卤甲烷形成机理和影响因素的研究  39-61
  3.1 氯消毒原理  39
  3.2 氯消毒副产物的前体物  39-41
    3.2.1 前体物的来源  40
    3.2.2 前体物的性质  40-41
  3.3 三卤甲烷的形成机理  41-44
    3.3.1 三卤甲烷的形成原理  41-42
    3.3.2 三卤甲烷形成的动力学模式  42-44
  3.4 三卤甲烷形成的主要影响因素  44-59
    3.4.1 前体有机物对三卤甲烷生成的影响  44-47
    3.4.2 加氯量和溴化物浓度对三卤甲烷生成的影响  47-50
    3.4.3 反应时间对三卤甲烷生成的影响  50-51
    3.4.4 温度对三卤甲烷生成的影响  51-52
    3.4.5 pH值对三卤甲烷生成的影响  52
    3.4.6 氨氮浓度对三卤甲烷生成的影响  52-54
    3.4.7 管材对三卤甲烷生成的影响  54-56
    3.4.8 水力条件对三卤甲烷的影响  56-59
  3.5 本章小结  59-61
第4章配水管网消毒副产物水质模型的建立  61-84
  4.1 配水管网消毒副产物水质模型的建立步骤  61-62
  4.2 模型基础资料的确定  62-68
    4.2.1 实验室水质监测数据的采集  62
    4.2.2 实际供水管网水质监测数据的确定和采集  62-68
  4.3 模型建立方法的选取  68-69
  4.4 回归分析建模  69-75
    4.4.1 多元线性回归建模介绍  69-70
    4.4.2 因变量与自变量的确定  70-71
    4.4.3 建立消毒副产物多元回归线性模型  71-75
  4.5 人工神经网络建模  75-80
    4.5.1 人工神经网络的概述  75-76
    4.5.2 BP神经网络  76-79
    4.5.3 利用BP神经网络建立消毒副产物水质模型  79-80
  4.6 两种水质模型的应用与比较  80-82
  4.7 本章小结  82-84
第5章消毒副产物在配水管网中的模拟与控制  84-92
  5.1 水质模拟  84-85
  5.2 引起管网中消毒副产物超标的主要原因  85
  5.3 消毒副产物的控制措施  85-91
    5.3.1 水源保护及THMs前体物的去除  85-87
    5.3.2 对氯消毒中已生成的消毒副产物的去除  87
    5.3.3 优化氯消毒工艺  87-88
    5.3.4 替代消毒剂  88-90
    5.3.5 配水管网二次污染的控制  90-91
  5.4 本章小结  91-92
结论  92-94
参考文献  94-100
附录  100-101
攻读学位期间发表的学术论文  101-103
致谢  103

配水管网系统中消毒副产物的研究

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