[發明專利]保障長距離輸水管網水質生物穩定性的補氯方法

有效

• 申請號: 201910904516.1
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110502869B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 陳忠林;武曉飛;沈吉敏;王斌遠;孔艷麗
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/06;G06F17/18;C02F1/76;C02F1/50
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

1.保障長距離輸水管網水質生物穩定性的補氯方法，其特征在于所述保障長距離輸水管網水質生物穩定性的補氯方法按照以下步驟進行：

一、選定所在地區的目標輸水管網，分析其水中余氯和每毫升樣品中含有的細菌菌落總數間的相關性，確定輸水管網保障其水質生物穩定性的水中余氯最低濃度限值；

二、取水廠清水池出水，建立余氯衰減模型和DBPs生成消耗模型，并于配水干管取樣口上取樣檢測給水水質對水質模型進行檢驗和優化；

三、以水廠濾后水作為對象，測定濾后水的氨氮濃度并采用折點氯化法進行驗證，確定原水中氨氮的存在對消毒產生的影響以及一定氨氮濃度條件下氯的最優投加量；

四、根據折點氯化法的分析結果，設計消毒方式的實驗，并進行比較，確定不同消毒方式在保證給水水質時的區別，確定氯胺消毒為最合適的消毒工藝，并通過減小投氯量使其濃度小于清水池進水氨氮濃度的5倍；

五、通過在輸水管網上安裝余氯在線檢測儀和在線流量計，得到該點的余氯和流量實時檢測值，根據流量判斷該時刻水力工況，通過余氯衰減模型推算輸水管網其它點的余氯值，確定低于保障輸水管網水質生物穩定性的水中余氯最低濃度限值的區域，并根據濾后水中氨氮濃度和余氯衰減模型確定補氯點數量和位置對其進行補氯，即完成補氯；

步驟二中所述建立余氯衰減模型的方法如下：

取水廠清水池出水，量取50mL加入到50mL具塞比色管中，得到多份樣品，處理不同樣品測定余氯濃度,以tt表示清水池的水力停留時間，因為從清水池出水口取水時，水樣已存在tt的水齡,

在建立余氯衰減模型提出以下四個假設：

(1)實際消毒時余氯衰減反應和DBPs生成反應是基于余氯濃度的一級反應；

(2)各種DBPs生成量與余氯消耗量之間存在固定的比值s(DBPs)；

(3)各種DBPs消耗反應是基于其濃度的一級反應；

(4)清水池進水的余氯濃度認為0，DBPs濃度c₀以長期檢測的平均值為準；

建立余氯衰減模型，對于水樣中的余氯根據一級反應性質得到式1-1：

式中：c(Cl₂)——水中余氯濃度，mg/L；

t——水齡，h，以向水體中投加液氯的時刻為時間原點；

k₁——余氯衰減反應的速率常數，h^-1；

計算得到式1-2：

式中：c(Cl₂)₀——水中余氯的投加濃度(mg/L)；

步驟二中所述建立DBPs生成消耗模型的方法如下：

取水廠清水池出水，準確量取50mL加入到50mL具塞比色管中，得到多份樣品，同時準確量取30mL水樣加入到40mL安捷倫螺口樣品瓶中，得到多份樣品，向不同樣品瓶中加入抗壞血酸淬滅DBPs生成反應，然后測定各種DBPs濃度，得到不同水齡水樣DBPs濃度，以tt表示清水池的水力停留時間；

在建立模型提出以下四個假設：

(1)實際消毒時余氯衰減反應和DBPs生成反應是基于余氯濃度的一級反應；

(2)各種DBPs生成量與余氯消耗量之間存在固定的比值s(DBPs)；

(3)各種DBPs消耗反應是基于其濃度的一級反應；

(4)清水池進水的余氯濃度認為0，DBPs濃度c₀以長期檢測的平均值為準；

采用迭代的方式進行模型建立，首先忽略DBPs的消耗，得到CHCl₃基礎模型如式1-3所示：

式中：c(CHCl₃)——水中CHCl₃濃度，μg/L；

s(CHCl₃)——CHCl₃生成量與余氯消耗量的比值；

1.45——CHCl₃初始濃度，μg/L；

由于s(CHCl₃)和c(Cl₂)₀均為待定參數，所以對其進行簡化，以sc表示其乘積，所以CHCl₃基礎模型如式1-4所示：

再以CHCl₃基礎模型作為CHCl₃消耗速率計算的基礎，得到CHCl₃消耗速率如式1-5所示：

式中：k₂——CHCl₃消耗反應的速率常數，h^-1；

計算出CHCl₃消耗量并入CHCl₃基礎模型，得到CHCl₃一次迭代模型如式1-6所示：

再以CHCl₃一次迭代模型作為CHCl₃消耗速率計算的基礎，得到CHCl₃消耗速率如式1-7所示：

計算出CHCl₃消耗量并入CHCl₃一次迭代模型，得到CHCl₃二次迭代模型如式1-8所示：

使用SPSS軟件以余氯衰減模型及回歸分析結果數據按照此模型進行回歸分析，回歸分析得到的結果為sc(CHCl₃)＝18.525μg/L，k₁＝0.128h^-1，k₂＝0.000588h^-1，tt＝4.734h，四個待定參數預測值的標準誤差分別為0.283mg/L、0.013h^-1、0.000062h^-1和0.682h，相對標準誤差分別為1.5％、10.1％、10.5％和14.4％，將四個待定參數的預測值代入CHCl₃生成消耗模型，得到所取水樣CHCl₃濃度的預測模型如式1-9所示：