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给水管网余氯
衰减规律实验研究
胡清源
屈阳欢
陈 瑛
赵加斌
齐文放
胡作鹏
目录
 一、研究背景
 二、氯消毒机理
 三、管网余氯影响因素
 四、管壁余氯衰减系数预测模型
一、研究背景

氯：消毒，杀菌
为了保证管网水质，GB5749-2006规定：
出厂水总余氯在接触120分钟：≥0.5mg／L
在管网末稍：≥0.05mg／L


在一定条件下（水力、水质条件）预测管网余氯
具有重要意义
二、氯消毒机理
氯与水发生歧化反应：
Cl2+H2O
HOCl+HCl
次氯酸电离：
HOCl
H++OCl-
二、氯消毒机理
管网中余氯的衰减可以用一级动力学模型描述，可以表示为：
dC
  kC
dt
积分，可得：
研究对象
Ct  C0 e
C0：初始氯浓度，mg／L；
C：t时候氯的浓度，mg／L：
K：总衰减系数
 kt
三、管网余氯影响因素
 水力条件：流速（雷诺数）
 水质条件：初始氯浓度、pH值
三、管网余氯影响因素
铸铁管（PVC管）
直径150mm（100mm）
长75m
实验装置图
3.1 流速对管网余氯的影响
不同流速下管网水余氯浓度
时间(h)
V=0.10m/s
V=0.30m/s
V=0.60m/s
余氯浓度(mg/L）
余氯浓度(mg/L）
余氯浓度(mg/L）
0
1.16
1.16
1.14
1
1.10
1.10
1.08
2
1.06
1.06
1.04
4
1.04
1.03
0.98
6
0.99
0.98
0.90
8
0.94
0.92
0.84
12
0.84
0.80
0.71
16
0.78
0.72
0.58
24
0.65
0.56
0.43
3.1 流速对管网余氯的影响
不同流速下管网水余氯衰减变化曲线
（pH=7.70，初始氯浓度C0=1.15mg/L，铸铁管DNl50）
3.1 流速对管网余氯的影响
流速（雷诺系数）与管壁衰减系数的关系：
不同流速下管网水余氯衰减动力学拟合结果
流速(m/s）
雷诺数Re
衰减系数
k(h-1)
相关系数
R2
k-kb(h-1)
0.10
14400
0.0233
0.9962
0.0183
0.30
43200
0.0303
0.9983
0.0253
0.60
86400
0.0397
0.9983
0.0347
1.00
144000
0.0539
0.9967
0.0489
3.2 初始氯浓度对管网余氯的影响
不同初始氯浓度下管网水余氯浓度
时间(h)
C0=0.63 mg/L
C0=1.56 mg/L
余氯浓度(mg/L）
余氯浓度(mg/L）
0
0.63
1.56
1
0.58
1.42
2
0.56
1.31
4
0.42
1.05
6
0.33
0.83
8
0.30
0.65
12
0.25
0.40
16
0.12
0.25
24
0.11
0.15
3.2 初始氯浓度对管网余氯的影响
不同初始氯浓度下管网水余氯衰减变化曲线
（pH=7.50，流速0.3m/s，DN150铸铁管）
3.2 初始氯浓度对管网余氯的影响
管壁余氯衰减系数kw与初始氯浓度Co之间的关系：
不同初始氯浓度下管网水余氯衰减动力学拟合结
果
初始氯浓度C0(m/L）
衰减系数k(h-1)
相关系数R2
k-kb(h-1)
0.63
0.0644
0.9734
0.0594
1.56
0.0988
0.9832
0.0938
2.58
0.1038
0.9937
0.0988
3.3 pH值对管网余氯的影响
不同pH下管网水余氯浓度
时间(h)
pH=6.50
pH=7.50
余氯浓度(mg/L）
余氯浓度(mg/L）
0
1.20
1.18
1
1.13
1.15
2
1.02
1.11
4
0.84
0.99
6
0.71
0.90
8
0.59
0.82
12
0.39
0.69
16
0.22
0.54
24
0.15
0.40
3.3 pH值对管网余氯的影响
不同pH下管网水余氯衰减变化曲线
（初始氯浓度C0=1.20mg/L，流速0.3m/s，DN150铸铁管）
3.3 pH值对管网余氯的影响
衰减系数kw与pH的关系可以表示为：
不同pH下管网水余氯衰减动力学拟合结果
初始pH值
平均pH值
衰减系数k(h-1) 相关系数R2
k-kb(h-1)
6.50
7.00
0.0889
0.9874
0.0839
7.70
8.00
0.0461
0.9988
0.0411
8.40
8.35
0.0427
0.9979
0.0377
四、管壁余氯衰减系数预测模型
当考虑水力条件(雷诺数Re)、初始氯浓度Co和pH
值三个反应条件对余氯衰减影响时，管壁余氯衰
减系数预测模型可表示为：
带
入
Ct  C0 e
 kt