多水源供水条件下饮用水管网黄水敏感区识别与控制技术
多水源供水条件下管网黄水管控意义
主要研究及成果
1. 提出了管垢中Fe3O4组分是管垢稳定的重要评价指标。我们对南水北调北京受水区管垢化学组成进行分析，发现如果管垢组成中Fe3O4/α-FeOOH比值大于1，这种管垢非常稳定，在水源切换时不易发生“黄水”，如果该比值小于1，那么水源切换时有发生“黄水”的风险。
2. 阐明了管网进水硝酸盐氮浓度和管网生物膜群落组成是判断管垢稳定性的重要因素。如图1所示，管网进水NO3--N浓度如果低于3 mg/L，长期运行条件下管网生物膜中铁还原菌和硝酸盐还原菌会成为优势菌属，其呼吸代谢容易引发铁的氧化还原循环过程，从而加速管垢中Fe3O4形成，管垢致密稳定，水源切换时不易发生“黄水”。如果管网进水NO3--N浓度高于7mg/L，硝酸盐还原菌引发硝酸盐还原铁氧化过程，使管垢中形成大量α-FeOOH，管垢不稳定，水源切换时易发生“黄水”。
图1. 铁的微生物转化过程对管垢稳定性的影响
3. 开发了通过调控管网生物膜群落组成以稳定管垢的技术。对饮用水管网不稳定的区域采用臭氧生物活性炭深度处理或者增加紫外氯联合消毒可有效调控饮用水管网生物膜群落组成，步骤包括：调整臭氧投加量0.8~1.2 mg/L，活性炭接触时间10~15 min，把管网进水生物可同化有机碳(AOC)浓度控制在100 μg/L以下，限制异养菌生长；增加紫外氯联合消毒，控制紫外剂量30~40 mJ/cm2，调节管网硝酸盐还原菌和铁还原菌为优势菌属，通过微生物诱导的铁的氧化还原过程加速管垢中Fe3O4形成，使管垢稳定。
成果应用情况及推广前景
相关文献及专利：
1、Haibo Wang, Chun Hu*, Lili Zhang, Xiaoxiao Li, Yu Zhang, Min Yang. Effects of microbial redox cycling of iron on cast iron pipe corrosion in drinking waterdistribution systems. Water Research, 2014, 65, 362-370.
2、Haibo Wang, Chun Hu*, Luchao Han, Min Yang. Effects of microbial cycling of Fe(II)/Fe(III) and Fe/N on cast iron corrosion in simulated drinking waterdistribution systems. Corrosion Science, 2015, 100, 599-606.
3、Haibo Wang, Chun Hu*, Lang Yin, Sujia Zhang, Lizhong Liu. Characterization of chemical, composition and bacterial community of corrosion scales in different drinking water distribution systems. Environmental Science: Water Research & Technology, 2017, 3, 147-155.
4、尹朗, 赵丹, 张素佳, 王海波*. 饮用水管网生物膜细菌群落特征及其对腐蚀的影响. 环境工程学报, 2016, 10(10), 5453-5458.
5、王海波, 胡春, 石宝友. 饮用水管网腐蚀层的稳定性判别及调控方法, 申请号201910159037.1, 发明专利.
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