给水管网中重金属释放的控制方法研究
- 格式：pdf
- 大小：1002.28 KB
- 文档页数：5
* 十二五水体污染控制与治理科技重大专项（ 2009ZX07424） 。 收稿日期： 2013 － 11 － 19
减少重金属释放，现有的预防管道腐蚀的技术较多， 如在金属管道内涂水泥砂浆、环氧树脂等，但以上防 腐材料脱落时又会引起金属管道继续腐蚀，如沙特胡 拜尔海水淡化自来水厂的给水管网主要是内涂环氧 树脂的钢管，但部分环氧树脂在运行前期脱落，未能 达到控制 钢 管 腐 蚀 的 效 果［2］。 另 外，巨 额 的 城 市 给 水管网系统 的 改 造 费 用，不 具 备 施 工 开 挖 条 件 的 路 段，金属管道在给水管网中的主导地位，造成了给水 管网改造、更换管材的困难。
Pigging 刮管法
气压脉 冲法
针对垢质 消除软垢 软硬垢 主 要 用 于 主要用于 软硬垢皆可
皆可
清除硬垢 清除硬垢
可操作性 容易
有一定 容易
复杂
中等难度
危险
单次冲洗 100 ～ 200 m 30 ～ 40 m 100 m 1 km 以上 1 km 以上
长度
每千米冲 视 积 垢 多 4 ～ 8 h 1 周
管道使用 年 限 长 久，管 道 内 部 结 垢 严 重 并 且 坚 硬，可以采用机械刮管方式去除。处理管道内壁生长 环的刮管器是利用钢丝绳等拖拉工具，使其在结垢的 管道内来 回 拖 动［4］。 逐 段 进 行 刮 管 清 洗 成 本 较 高。 另外，还有适用于 DN l00 以上的管道除垢 Pigging 清 管法，其清管长度可达几千米，一般 100 m 的管道只 需要 1 d 即可，相对于单向冲洗法节省成本。若清洗 管道管径不变，可以进行距离较长的清管。但是因为
高压水射流清洗是根据不同的清洗对象，利用不 同的射流形式和射流较高的冲击动能，不间断地对被 清洗管道基体进行打击、冲蚀、剥离、切除等过程来清 除管道腐蚀物。高压水射流清洗中常采用 80 MPa 作 为常规的管道清洗压力，管道除锈则采用磨料射流约 150 MPa 的清洗压力。近年来研制出的高压水射流 管道清洗多功能车，使城市管道清洗变得更灵活，操 作更简 便［7］。高 压 水 射 流 清 洗 的 缺 点 是 清 洗 长 度 30 ～ 40 m，而且清洗工作需要装备超高压设备，对操 作工人的素质和防护装备要求高［8］。高压水射流清 洗的优点是不污染管道，清洁较彻底，每千米可去除 用化学方法难以清洗的特殊生长环。 1. 3 刮管法
水污染防治
Water Pollution Control
21
取 DN50、DN100 以及 DN200 的管道，在高流速条件 下运行。取样的间隔时间为冲洗前、冲洗后 4 h、冲洗 后 12 h、冲洗后 24 h，冲洗后 1 周和冲洗后 2 周。小 型管网的总立管上各安 3 个阀门，模拟小管网管段间 的相互切换可以通过开关阀门实现，取样口的两边都 各自安装阀门，管网管道可以自由拆卸，管网入水口 安装流量计。共装有 6 排并联试验装置。水质监测 指标包括： 余 氯、浊 度、温 度、pH、碱 度、硬 度、砷、总 铁、锰、铅、钙、镁、铝、铬及颗粒物。
到稳定状态，1 周后浊度稳定在 0. 2 ～ 0. 4 NTU。
图 2 单向冲洗法浊度变化曲线 Fig． 2 Change curve of turbidity by unidirectional flushing method
图 1 冲刷 － 重金属释放反应器装置 Fig． 1 The reactor device of erosion-release of heavy metals
颗粒物检测采用激光散射法，仪器为 IBＲ 便携 式颗粒计数仪； 浊度采用哈希 2100N 便携式浊度仪； 采用电感耦合等离子体质谱法。对生长环待测样品 进行分层研磨。测定前用“王水”将样品粉末消解2 h 后用 0. 45 μm 滤 膜 过 滤，依 据 GB / T 5750. 6—2006 《生活饮用水标准检验方法》检测。金属及重金属标 准曲线的测定及药剂依据 GB / T 5750. 6—2006 配制。 2. 2 刮管法试验
8 ～ 12 h 2 ～ 4 h
洗时间 少而定
消耗水量 多
少
少
中
中
技术缺陷 无法清除 无法清洗 周期长，易 有变径或 缺 少 对 清 洗
硬垢
长距离管 损 害 管 壁 复杂管线 大 口 径 管 道
网
内防腐层 无法清除 的成功经验
2 试验部分 2. 1 单向冲洗法试验
在试验期间，于河南省某市截取了 DN50 ～ 500 的各种管道，进行管道内壁生长环成分分析，并对截 取管段进行小试。试验装置模拟实际供水管网如图 1 所示。在实际供水管网中，针对大管径管道需要大 量的冲洗水，资金投入多，操作管理难，开关阀门造成 的停水区域也较大，冲洗效果不明显，因此 DN400 以 上的给水管线一般不进行单向冲洗。试验过程中选
DOI： 10. 13205 / j． hjgc． 201409005
CONTＲOL METHODS AND MEASUＲES OF ＲELEASE HEAVY METALS IN WATEＲ DISTＲIBUTION SYSTEM
Chen Hong1 Duan Chunyi1 Zhao Zhiling2 （ 1. Guangxi Polytechnic of Construction，Nanning 530003，China； 2. College of Civil Engineering，Huaqiao Univercity，Xiam 在供水管网管道中，由于管壁腐蚀物生长环的存
在，为重金属的富集提供了适宜的环境。重金属进一 步释放到饮用水中，危害居民健康。重金属来源主要 是受污染 源 水［1］、供 水 管 道 腐 蚀 物 的 释 放。 国 内 进 行水质重金属控制的水厂较少，但美国、欧洲已有通 过调整水的 pH 值、碱度、硬度，曝气去除 CO2 ，进而减 少水中重金属残留，但出厂水中重金属不能做到百分 之百完全去 除，残 留 重 金 属 进 入 管 网 的 现 象 无 法 避 免。若从管网角度来看，预防管道的腐蚀可以进一步
单向冲洗法是通过提高水流的流速在管道内部 进行疏松积垢的冲洗，冲洗流速为平时管内水速度的 3 倍 ～ 5 倍，单次冲洗的管线长度为 100 ～ 200 m［4］， 适合去除轻度污染或使用时间较短的管段的清洗。 因为管道积 垢 时 间 过 长 后 会 更 难 进 行 单 向 冲 洗，因 此，虽然每次单向冲洗的成本低，但是需要冲洗的频 率较高。利用管道本身的一些附属设备进行除垢，以 达到去除重金属目的。目前，国外有学者研究得出结 论，为冲掉附着在管壁的生物膜、腐蚀结垢物等沉积 物，单向冲洗的水流速度需控制在 1. 8 m / s 以上，但 压力不应高于允许值［5-6］。 1. 2 高压水射流清洗
Abstract： The release and enrichment of heavy metals seriously affect the quality of drinking water in water distribution system，which threaten the health of residents． Five methods and principles of pipeline physical cleaning was described． To cut off sections of pipe in water distribution system in a city of Henan Province and the composition of growth rings within the pipe wall was analyzed． Base on this，using small scale test simulates unidirectional flushing method and scraping pipes method to remove heavy metals． The results showed that water pipes in this city had got serious corrosion phenomena，which became the potential threat of water quality stabilization． Unidirectional flushing method and scraping pipe method had a good effect for removal of heavy metals in pipe growth rings，which were the effective guidance of pipe network operations management． Keywords： water distribution system； heavy metals； release； remove； control
因此，在进行合理的预防措施和经济条件允许的 基础上，可以在供水服务期间采用清洗管道和控制重 金属释放相关影响因素来实现控制重金属释放，本文
环境工程
20
Environmental Engineering
主要阐述管道清洗对重金属释放控制作用。 1 管道清洗
管壁的生长环是生长环吸附和释放重金属的温 床，去除管道腐蚀生长环，进行管道清洗不仅可以控 制水质污染和管壁腐蚀，更重要的是可以较彻底的阻 止重金属的释放。管道物理清洗包括单向冲洗、高压 水射流、刮管法、气压脉冲法等。从世界上管道清洗 技术统计来看，大部分使用的是物理冲刷方法［3］。 1. 1 单向冲洗法
水污染防治
Water Pollution Control
19
给水管网中重金属释放的控制方法研究*
陈 红1 段春毅1 赵志领2
（ 1. 广西建设职业技术学院，南宁 530003； 2. 华侨大学 土木工程学院，福建 厦门 361021）
减少重金属释放，现有的预防管道腐蚀的技术较多， 如在金属管道内涂水泥砂浆、环氧树脂等，但以上防 腐材料脱落时又会引起金属管道继续腐蚀，如沙特胡 拜尔海水淡化自来水厂的给水管网主要是内涂环氧 树脂的钢管，但部分环氧树脂在运行前期脱落，未能 达到控制 钢 管 腐 蚀 的 效 果［2］。 另 外，巨 额 的 城 市 给 水管网系统 的 改 造 费 用，不 具 备 施 工 开 挖 条 件 的 路 段，金属管道在给水管网中的主导地位，造成了给水 管网改造、更换管材的困难。
Pigging 刮管法
气压脉 冲法
针对垢质 消除软垢 软硬垢 主 要 用 于 主要用于 软硬垢皆可
皆可
清除硬垢 清除硬垢
可操作性 容易
有一定 容易
复杂
中等难度
危险
单次冲洗 100 ～ 200 m 30 ～ 40 m 100 m 1 km 以上 1 km 以上
长度
每千米冲 视 积 垢 多 4 ～ 8 h 1 周
管道使用 年 限 长 久，管 道 内 部 结 垢 严 重 并 且 坚 硬，可以采用机械刮管方式去除。处理管道内壁生长 环的刮管器是利用钢丝绳等拖拉工具，使其在结垢的 管道内来 回 拖 动［4］。 逐 段 进 行 刮 管 清 洗 成 本 较 高。 另外，还有适用于 DN l00 以上的管道除垢 Pigging 清 管法，其清管长度可达几千米，一般 100 m 的管道只 需要 1 d 即可，相对于单向冲洗法节省成本。若清洗 管道管径不变，可以进行距离较长的清管。但是因为
高压水射流清洗是根据不同的清洗对象，利用不 同的射流形式和射流较高的冲击动能，不间断地对被 清洗管道基体进行打击、冲蚀、剥离、切除等过程来清 除管道腐蚀物。高压水射流清洗中常采用 80 MPa 作 为常规的管道清洗压力，管道除锈则采用磨料射流约 150 MPa 的清洗压力。近年来研制出的高压水射流 管道清洗多功能车，使城市管道清洗变得更灵活，操 作更简 便［7］。高 压 水 射 流 清 洗 的 缺 点 是 清 洗 长 度 30 ～ 40 m，而且清洗工作需要装备超高压设备，对操 作工人的素质和防护装备要求高［8］。高压水射流清 洗的优点是不污染管道，清洁较彻底，每千米可去除 用化学方法难以清洗的特殊生长环。 1. 3 刮管法
水污染防治
Water Pollution Control
21
取 DN50、DN100 以及 DN200 的管道，在高流速条件 下运行。取样的间隔时间为冲洗前、冲洗后 4 h、冲洗 后 12 h、冲洗后 24 h，冲洗后 1 周和冲洗后 2 周。小 型管网的总立管上各安 3 个阀门，模拟小管网管段间 的相互切换可以通过开关阀门实现，取样口的两边都 各自安装阀门，管网管道可以自由拆卸，管网入水口 安装流量计。共装有 6 排并联试验装置。水质监测 指标包括： 余 氯、浊 度、温 度、pH、碱 度、硬 度、砷、总 铁、锰、铅、钙、镁、铝、铬及颗粒物。
到稳定状态，1 周后浊度稳定在 0. 2 ～ 0. 4 NTU。
图 2 单向冲洗法浊度变化曲线 Fig． 2 Change curve of turbidity by unidirectional flushing method
图 1 冲刷 － 重金属释放反应器装置 Fig． 1 The reactor device of erosion-release of heavy metals
颗粒物检测采用激光散射法，仪器为 IBＲ 便携 式颗粒计数仪； 浊度采用哈希 2100N 便携式浊度仪； 采用电感耦合等离子体质谱法。对生长环待测样品 进行分层研磨。测定前用“王水”将样品粉末消解2 h 后用 0. 45 μm 滤 膜 过 滤，依 据 GB / T 5750. 6—2006 《生活饮用水标准检验方法》检测。金属及重金属标 准曲线的测定及药剂依据 GB / T 5750. 6—2006 配制。 2. 2 刮管法试验
8 ～ 12 h 2 ～ 4 h
洗时间 少而定
消耗水量 多
少
少
中
中
技术缺陷 无法清除 无法清洗 周期长，易 有变径或 缺 少 对 清 洗
硬垢
长距离管 损 害 管 壁 复杂管线 大 口 径 管 道
网
内防腐层 无法清除 的成功经验
2 试验部分 2. 1 单向冲洗法试验
在试验期间，于河南省某市截取了 DN50 ～ 500 的各种管道，进行管道内壁生长环成分分析，并对截 取管段进行小试。试验装置模拟实际供水管网如图 1 所示。在实际供水管网中，针对大管径管道需要大 量的冲洗水，资金投入多，操作管理难，开关阀门造成 的停水区域也较大，冲洗效果不明显，因此 DN400 以 上的给水管线一般不进行单向冲洗。试验过程中选
DOI： 10. 13205 / j． hjgc． 201409005
CONTＲOL METHODS AND MEASUＲES OF ＲELEASE HEAVY METALS IN WATEＲ DISTＲIBUTION SYSTEM
Chen Hong1 Duan Chunyi1 Zhao Zhiling2 （ 1. Guangxi Polytechnic of Construction，Nanning 530003，China； 2. College of Civil Engineering，Huaqiao Univercity，Xiam 在供水管网管道中，由于管壁腐蚀物生长环的存
在，为重金属的富集提供了适宜的环境。重金属进一 步释放到饮用水中，危害居民健康。重金属来源主要 是受污染 源 水［1］、供 水 管 道 腐 蚀 物 的 释 放。 国 内 进 行水质重金属控制的水厂较少，但美国、欧洲已有通 过调整水的 pH 值、碱度、硬度，曝气去除 CO2 ，进而减 少水中重金属残留，但出厂水中重金属不能做到百分 之百完全去 除，残 留 重 金 属 进 入 管 网 的 现 象 无 法 避 免。若从管网角度来看，预防管道的腐蚀可以进一步
单向冲洗法是通过提高水流的流速在管道内部 进行疏松积垢的冲洗，冲洗流速为平时管内水速度的 3 倍 ～ 5 倍，单次冲洗的管线长度为 100 ～ 200 m［4］， 适合去除轻度污染或使用时间较短的管段的清洗。 因为管道积 垢 时 间 过 长 后 会 更 难 进 行 单 向 冲 洗，因 此，虽然每次单向冲洗的成本低，但是需要冲洗的频 率较高。利用管道本身的一些附属设备进行除垢，以 达到去除重金属目的。目前，国外有学者研究得出结 论，为冲掉附着在管壁的生物膜、腐蚀结垢物等沉积 物，单向冲洗的水流速度需控制在 1. 8 m / s 以上，但 压力不应高于允许值［5-6］。 1. 2 高压水射流清洗
Abstract： The release and enrichment of heavy metals seriously affect the quality of drinking water in water distribution system，which threaten the health of residents． Five methods and principles of pipeline physical cleaning was described． To cut off sections of pipe in water distribution system in a city of Henan Province and the composition of growth rings within the pipe wall was analyzed． Base on this，using small scale test simulates unidirectional flushing method and scraping pipes method to remove heavy metals． The results showed that water pipes in this city had got serious corrosion phenomena，which became the potential threat of water quality stabilization． Unidirectional flushing method and scraping pipe method had a good effect for removal of heavy metals in pipe growth rings，which were the effective guidance of pipe network operations management． Keywords： water distribution system； heavy metals； release； remove； control
因此，在进行合理的预防措施和经济条件允许的 基础上，可以在供水服务期间采用清洗管道和控制重 金属释放相关影响因素来实现控制重金属释放，本文
环境工程
20
Environmental Engineering
主要阐述管道清洗对重金属释放控制作用。 1 管道清洗
管壁的生长环是生长环吸附和释放重金属的温 床，去除管道腐蚀生长环，进行管道清洗不仅可以控 制水质污染和管壁腐蚀，更重要的是可以较彻底的阻 止重金属的释放。管道物理清洗包括单向冲洗、高压 水射流、刮管法、气压脉冲法等。从世界上管道清洗 技术统计来看，大部分使用的是物理冲刷方法［3］。 1. 1 单向冲洗法
水污染防治
Water Pollution Control
19
给水管网中重金属释放的控制方法研究*
陈 红1 段春毅1 赵志领2
（ 1. 广西建设职业技术学院，南宁 530003； 2. 华侨大学 土木工程学院，福建 厦门 361021）
