一種用于水質(zhì)腐蝕性判定指數(shù)測(cè)定的反應(yīng)器及測(cè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種給水管網(wǎng)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性判定方法及配套反應(yīng)器，特別涉及一種 用于控制鐵釋放的判定水質(zhì)對(duì)給水管網(wǎng)鐵質(zhì)管材腐蝕性的判定方法及配套反應(yīng)器，屬于飲 用水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在保證給水廠的出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下，進(jìn)一步保證出廠水在市政管網(wǎng)中保持化 學(xué)穩(wěn)定，逐漸成為給水處理領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。管網(wǎng)水質(zhì)不穩(wěn)定導(dǎo)致的危害最直觀的為"黃 水"現(xiàn)象，近幾年來(lái)，我國(guó)的多個(gè)地區(qū)發(fā)生了 "黃水"現(xiàn)象，特別是在水源切換或水力條件發(fā) 生變化時(shí)，這嚴(yán)重影響城市居民的日常工作生活，及工業(yè)企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)行。因此，判斷 并調(diào)節(jié)市政供水管網(wǎng)中的水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性已成為當(dāng)代水處理領(lǐng)域的重要課題。
[0003] 對(duì)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的判定主要依靠水質(zhì)穩(wěn)定性判定指標(biāo)，傳統(tǒng)的判定指標(biāo)主要有 飽和指數(shù)（LSI)、穩(wěn)定指數(shù)（RSI)、碳酸鈣沉淀勢(shì)（CCPP)和拉森比率（LR)。其中，LSI和 RSI是基于碳酸鈣沉淀來(lái)定義的，而該理論沒(méi)有考慮到水中懸浮雜質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物對(duì)結(jié)晶的 誘導(dǎo)作用，也沒(méi)有考慮到天然阻垢劑對(duì)結(jié)晶成長(zhǎng)的阻礙和分散作用；CCPP也只考慮了碳酸 鈣溶解和沉淀兩個(gè)過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程中影響較小的因素則忽略不計(jì)；LR則只考慮了腐蝕離 子（硫酸根和氯離子）和緩蝕離子（碳酸氫根），沒(méi)有考慮對(duì)管道腐蝕存在影響的鈣離子、 硝酸根離子等。
[0004] 目前，我國(guó)正在使用的供水管道主要以鐵質(zhì)管材為主，基于目前主要使用的判定 指標(biāo)體系存在的缺陷，且沒(méi)有針對(duì)鐵質(zhì)管材提出過(guò)相應(yīng)的判定指標(biāo)，在判斷水質(zhì)對(duì)鐵質(zhì)管 材腐蝕性方面缺乏有效的判定方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于水質(zhì)腐蝕性判 定指數(shù)測(cè)定的反應(yīng)器及測(cè)定方法，使其能充分考慮各水質(zhì)指標(biāo)對(duì)管網(wǎng)腐蝕性的影響，使判 定結(jié)果更科學(xué)、更準(zhǔn)確。
[0006] 為解決這一技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于水質(zhì)腐蝕性判定指數(shù)測(cè)定的反應(yīng) 器，包括柱形反應(yīng)器、攪拌器和多個(gè)掛片支撐架，所述柱形反應(yīng)器底部固定在設(shè)備基座上， 其上部設(shè)有上蓋；所述多個(gè)掛片支撐架沿周向均勻固定在柱形反應(yīng)器內(nèi)壁上；所述攪拌器 設(shè)置于柱形反應(yīng)器內(nèi)部、通過(guò)固定在柱型反應(yīng)器上蓋上的可調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；所述柱形 反應(yīng)器外部一側(cè)設(shè)置有液位計(jì)，另一側(cè)的下部設(shè)有取樣口，其底部設(shè)有放空管；所述柱形反 應(yīng)器的上蓋上設(shè)有排氣口和氮?dú)膺M(jìn)氣管，氮?dú)膺M(jìn)氣管上設(shè)有氣管開(kāi)關(guān)。
[0007] 本發(fā)明還包括調(diào)速器，所述調(diào)速器固定在設(shè)備底座的立面上、以調(diào)節(jié)攪拌器的轉(zhuǎn) 速。
[0008] 所述柱型反應(yīng)器的內(nèi)壁、上蓋內(nèi)面以及攪拌器上均涂有惰性涂料。
[0009] 所述氮?dú)膺M(jìn)氣管與外部氮?dú)鈿夤捱B接。
[0010] 所述柱型反應(yīng)器上蓋的周邊通過(guò)固定螺栓連接在柱型反應(yīng)器上，在上蓋與柱形反 應(yīng)器之間設(shè)置橡膠墊圈密封；所述柱型反應(yīng)器底部焊接有底板。
[0011] 所述柱型反應(yīng)器采用不銹鋼制成，直徑為40cm，高為40cm。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種水質(zhì)腐蝕性判定指數(shù)測(cè)定方法，由掛片反應(yīng)試驗(yàn)、建立鐵釋 放速率模型、提出腐蝕性判定指數(shù)三部分組成，具體包括如下步驟：
[0013] 1)進(jìn)行掛片反應(yīng)試驗(yàn)，確定試驗(yàn)用水的各水質(zhì)指標(biāo)與試驗(yàn)用水中的總鐵濃度變 化：
[0014] a選用當(dāng)?shù)匾逊矍疑晒芄傅墓┧艿溃懈畛砷L(zhǎng)約20cm、寬約6cm的若干掛 片，并在掛片外側(cè)和切口處涂上防腐涂料，如環(huán)氧樹(shù)脂；
[0015] b打開(kāi)柱型反應(yīng)器的上蓋，將掛片固定于掛片支撐架上，將設(shè)定好水質(zhì)條件的試驗(yàn) 用水倒入柱型反應(yīng)器中，使液面沒(méi)過(guò)掛片，并讀出液位計(jì)顯示的試驗(yàn)用水體積；
[0016] c測(cè)定試驗(yàn)水質(zhì)的水質(zhì)指標(biāo)，包括pH、總堿度、鈣離子、硫酸根、氯化物、硝酸根、溶 解氧、總鐵；
[0017] d安裝好柱型反應(yīng)器的上蓋后，打開(kāi)氮?dú)鈿夤迣⒅头磻?yīng)器上部的剩余空氣趕出， 用攪拌器緩慢攪拌；
[0018] e反應(yīng)一段時(shí)間后，測(cè)定試驗(yàn)水中的總鐵含量；
[0019] f改變?cè)囼?yàn)水質(zhì)條件后，進(jìn)行多次試驗(yàn)；
[0020] 2)建立鐵釋放速率模型：
[0021] a根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得的總鐵濃度變化，計(jì)算鐵釋放速率，計(jì)算方法如下：
[0022]
[0023] 其中：vFe-鐵釋放速率，單位：mg/(m2*h);
[0024] V一試驗(yàn)用水的體積，單位：L ;
[0025] t一反應(yīng)時(shí)間，單位：h;
[0026] CFe,t-時(shí)間為t時(shí)，環(huán)狀反應(yīng)器中總鐵的含量，單位：mg/L ;
[0027] CFe, t =。一試驗(yàn)用水中的初始總鐵含量，即t = 0時(shí)的總鐵含量，單位：mg/L;
[0028] S掛片一試驗(yàn)選用的掛片面積，單位：m2。
[0029] b根據(jù)多次試驗(yàn)的掛片鐵釋放速率與各試驗(yàn)水質(zhì)指標(biāo)，建立鐵釋放速率統(tǒng)計(jì)模 型：
[0030]
[0031] 式中：vFe,t-鐵釋放平均速率，單位mg/(m 2*h);
[0032] pH-pH 值；
[0033] DO-溶解氧，mg/L;
[0034] Aik一堿度，以 CaC03計(jì)，單位：mg/L ;
[0035] [S042 ]，[Cl ]，[N03 ]，[Ca2+]等一各離子濃度，單位：mg/L ;
[0036] a, b, c*"h-擬合系數(shù)，可正可負(fù)；
[0037] 3)提出腐蝕性判定指數(shù)：
[0038] a根據(jù)出廠水中的總鐵含量和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006)中的鐵含量 限值，假定最不利水利停留時(shí)間為l〇h，計(jì)算此條件下的平均鐵釋放速率；
[0039] b依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算出10h的平均鐵釋放速率，并建立10h平均鐵釋放速率與各 水質(zhì)指標(biāo)之間的統(tǒng)計(jì)模型。假設(shè)l〇h的平均鐵釋放速率模型為：
[0040]
[0041] 令：
爾Iv為腐蝕性判定指數(shù)，測(cè)得 待評(píng)價(jià)水的各水質(zhì)指標(biāo)并帶入統(tǒng)計(jì)模型，若、值大于平均鐵釋放速率，則待測(cè)水為腐蝕性 水，若、值小于平均鐵釋放速率，則待測(cè)水為穩(wěn)定性水。
[0042] 有益效果：本發(fā)明裝置和方法操作簡(jiǎn)單，便于在實(shí)驗(yàn)室研究使用，且裝置體積小便 于運(yùn)輸，操作簡(jiǎn)單，適用于不同特征的給水管網(wǎng)，并能靈活的調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，適應(yīng)能力強(qiáng)，能 夠準(zhǔn)確地反映當(dāng)?shù)夭煌|(zhì)的腐蝕性，而且研究成果易于推廣，適用性強(qiáng)，能為管網(wǎng)安全輸 配飲用水提供有效的數(shù)據(jù)參考。本發(fā)明用途多樣，可用于研究不同水質(zhì)指標(biāo)（硫酸根、氯離 子、PH、堿度、硬度等）對(duì)鐵釋放和水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響及其控制技術(shù)，還可用于研究水 力條件（水流流速）對(duì)鐵釋放和水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0043] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意俯視圖；
[0045] 圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意仰視圖；
[0046] 圖4為本發(fā)明A-A部剖面圖。
[0047] 圖中：1柱型反應(yīng)器、2底板、3上蓋、4可調(diào)速電機(jī)、5攪拌器、6掛片支撐器、7氮?dú)?進(jìn)氣管、8放空管、9固定螺栓、10橡膠墊圈、11取樣口、12液位計(jì)、13排氣口、14氣管開(kāi)關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做具體描述。
[0049] 圖1所示為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050] 圖2所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意俯視圖。
[0051] 圖3所示為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意仰視圖。
[0052] 圖4所示為本發(fā)明A-A部剖面圖。
[0053] 本發(fā)明的配套反應(yīng)器包括柱形