给水管网闭塞水中铸铁腐蚀机理研究-环境科学与工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 摘 要 给水管网的腐蚀问题一直是饮用水用户、饮用水企业、政府和相关研究机构 非常关注的重点问题。管道内腐蚀不仅会缩短管道寿命，而且会引起给水水质二 次污染以及管网漏失。管网漏失造成了水资源和经济的双重损失。因此，控制管 网漏失是水工业亟待解决的难题。管网漏失与腐蚀密切相关，而闭塞水在管网腐 蚀过程中又起着重要的作用。因此，本文较全面地分析了闭塞水水质特征，通过 模拟闭塞电池装置研究了闭塞水中化学物质累积与迁移机制以及铸铁在闭塞水 中的腐蚀行为，最终提出了铸铁给水管道局部腐蚀机理概念模型，深化了人们对 于给水管网腐蚀机理的认识，为水工业控制管网泄漏问题提供了技术支持。 通过对管道内水体水质特征的深入对比分析，首次将给水管道内的水分成三 类：主体水，稳态水和闭塞水，这三种水的水质存在巨大差异。经过水质特征对 比分析发现，稳态水作为过渡层，含有低浓度的溶解性铁，但含有大量的铁的颗 粒物。相对于流动水，闭塞水呈酸性，含有更多的溶解性铁及铁的悬浮颗粒物， 并富集 Cl-、SO42-、NO3-和 Mn 等。且闭塞水中铸铁的腐蚀速率远远大于其在流 动水中的腐蚀速率。 为了更好地研究铸铁在闭塞水中的腐蚀行为，研发了适合模拟给水管网局部 腐蚀的闭塞电池装置。利用该装置系统地研究了阴离子从流动水向闭塞水中的迁 2- - 移规律及影响因素。发现 Cl-、SO4 、NO3 能够从流动水向闭塞水中迁移并富集， 这些阴离子之间既有竞争关系，又存在协同关系。流动水水质参数的改变会影响 2- 阴离子的迁移速率，但 Cl-和 SO4 从流动水向闭塞水中的迁移速率比基本等于流 2- - 动水初始条件下 Cl-和 SO42-的浓度比。最终闭塞水中富集 Cl-、SO4 度变化较为复杂。 ，而 NO3 浓 利用电化学测试方法，研究了铸铁在闭塞水中的腐蚀行为以及影响因素。发 现闭塞水中铸铁的腐蚀速度不断增加，而且可以通过改变流动水水质控制闭塞区 铸铁的腐蚀速度。实验结果表明，为了控制铸铁的局部腐蚀，应该调节流动水 pH 值在 8.50 左右，降低 Cl-浓度，提高 NO3-浓度，适当调节 SO42-浓度。 根据以上研究及对铸铁局部腐蚀自催化效应分析，提出了新的铸铁给水管道 局部腐蚀概念模型。铸铁局部腐蚀的阳极主要为闭塞区内铸铁的溶解反应，阴极 主要是在管垢外部发生的氧还原反应。闭塞区逐渐变为贫氧区，pH 值不断降低， 阴离子不断富集，形成自催化效应，加速铸铁腐蚀。 关键词：给水管网，局部腐蚀，管网漏失，闭塞水，腐蚀机理 ABSTRACT Corrosion in drinking water distribution systems is a serious problem and increasingly attracts attentions from water industries, governments, and research institutes. Corrosion will not only shorten the service life of pipeline, but also cause the secondary pollution of drinking water quality and water leakage in drinking water distribution systems. Water leakage causes huge losses of treated water and great socio-economic losses. Therefore, control of water leakage is a major objective for water industries. Water leakage is closely related to the corrosion, and occluded water plays an important role in the corrosion process. Therefore, this paper characterized the water quality of occluded water, studied the accumulation and migration mechanism of chemicals in occluded water, and analyzed the corrosion behavior of cast iron in occluded water using the simulated occluded cell device. Finally, a conceptual m