| 题名 | 再生水消毒方式对管网水质稳定性的影响研究 |
| 作者 | 王海波 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 胡春 |
| 关键词 | 再生水 消毒 管网腐蚀 水质稳定性 铁氧化还原细菌 reclaimed water disinfection pipe corrosion water quality stability iron-oxidizing/reducing bacteria |
| 其他题名 | The effects of disinfection on the chemical and biological stability in reclaimed water distribution systems |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 再生水作为一种潜在的水资源，可以应用于农业、工业和城市杂用等，能有 效的缓解水资源短缺的问题。随着再生水利用规模的不断扩大，必将形成庞大的 再生水管网系统，然而现在对再生水管网输配过程中引起的水质问题研究较少。 本论文以天津纪庄子再生水厂水为研究对象，采用环状生物膜反应器模拟管网， 以浊度、铁离子浓度和异氧菌（HPC）等指标评价管网水质稳定性，系统地研究 了不同消毒工艺与生物膜对再生水不同材质管网腐蚀、水质化学和生物稳定性的 影响，主要研究结果如下： （1）采用聚碳酸酯膜片模拟塑料管网，通过微生物分析发现维持管网出水自由余氯0.2 mg/L以上时进水中总大肠菌群得到有效灭活，出水和生物膜上检测不到总大肠菌群的存在，而且可以使假单胞菌pseudomonas sp.有效灭活或损伤，生物膜上HPC从5.13 log (CFU/cm2) 降低到 3.19 log (CFU/cm2) ，有效抑制其生长繁殖。另外加氯消毒后生物膜上也出现了新的菌落，像莫拉氏菌unculturedMoraxellaceae bacterium和不动杆菌Acinetobacter sp.等，说明这些菌属抗氯性比较强。 （2）采用扫描电镜（SEM）、 X-射线衍射仪（XRD）、 X-射线光电能谱仪（XPS），以及DNA 提取和基因扩增-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）和切胶测序分析，对铸铁管网的腐蚀产物与生物膜进行表征，确定了再生水铸铁管网腐蚀过程及控制机理：管网腐蚀起始阶段以电化学腐蚀为主，消毒剂的投加加速了管网腐蚀，此阶段的生物膜中与腐蚀相关的菌属主要有铁氧化菌（IOB） Sediminibacterium sp. 和 Acidovorax sp. Clone，铁还原菌（IRB）Shewanella sp.和Thermomonas fusca。起始阶段由于氯的存在主要以电化学腐蚀为主，但很快形成稳定的氧化层并逐渐长出生物膜，铁还原菌成为优势菌，在此过程中微生物与管垢之间存在相互作用，使得管网腐蚀产物有一个重新结晶组构的过程，铁氧化菌、铁还原菌及其代谢产物与铸铁表面之间的协同作用减弱了管网进一步腐蚀。 （3）通过紫外与氯联合消毒和单独氯消毒对比实验研究，发现两种不同消毒方式下生物膜上微生物进行选择性生长。前者生物膜上形成的微生物包括铁氧化菌A. defluvii 及铁还原菌 uncultured Rhodoferax sp.和uncultured Geobacter sp.，而后者生物膜上形成的微生物包括铁氧化菌S. salmoneum 及铁还原菌unculturedGeobacter sp.。铁氧化菌S. salmoneum 主要作用是氧化Fe(II)，铁氧化菌A. defluvi的呼吸主要以Fe(II)和乙酸盐作为电子供体，因而Fe(II)的氧化将消耗更多的氧，有效抑制了铸铁表面的进一步腐蚀，使得再生水进水拉森指数LI 的变化对管网腐蚀的影响减弱，有效保证了再生水管网水质稳定性。实验过程中还发现60 mJ/cm2 的紫外与氯联合消毒，对水中异氧菌的灭活起到协同效果，从而降低了后续氯的投加量，减少了消毒副产物的生成。 （4）在天津纪庄子再生水厂用无内衬球墨铸铁管和带水泥内衬的球墨铸铁管进行了中试。结果发现，无论是再生水还是自来水，其对无内衬球墨铸铁管的腐蚀都有一个快速腐蚀过程，此过程中生物膜不断增加，铁离子释放严重。当形成稳定的氧化层后，生物膜达到一个相对稳定的状态，此时铁离子释放减少，腐蚀得到抑制，进一步验证了铸铁管的腐蚀机制。实验还发现，α-FeOOH 相比于 γ-FeOOH 更加有利于管网水质稳定性。带水泥内衬球墨铸铁管，出水总铁及浊 度变化小，管网中形成生物膜较慢，出水微生物含量少。 |
| 公开日期 | 2014-05-08 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7204]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王海波. 再生水消毒方式对管网水质稳定性的影响研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论