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饮用水在管网输送过程中的二次污染是一个普遍存在的问题,而铁质管网的腐蚀是这一问题发生的主要原因。管网腐蚀不仅可能会导致水质物化指标的恶化,还会促进微生物的繁殖。为了研究腐蚀管垢对于水质和氮循环微生物的影响,调查了厦门地区入户管道腐蚀管垢特征,并在此基础上我们又进行了瓶式试验和AR反应器模拟实验,研究了铁质管网腐蚀对于无机含氮化合物转化和微生物生长的影响。 对厦门3个典型居民小区的给水入户管道的腐蚀管垢进行了形貌特征、晶体结构和化学元素组成的分析。结果表明,腐蚀管垢普遍具有存在明显差别的三层结构:表面层、中间硬壳层和内部孔层。腐蚀管垢的形成不仅受水质条件直接影响,还可能与水力条件、使用时间等因素有关。α-FeOOH和Fe3O4是在腐蚀管垢中普遍存在的晶体。此外,腐蚀管垢中明显存在重金属、碳、氮、有机碳且这些物质主要集中在管垢的表面层,而硫、铁在内部孔层中的含量相对较高。 通过瓶式试验考察了不同无机含氮化合物与Fe2+的反应机理。结果表明:在没有任何添加剂的条件下,硝酸盐与Fe2+的反应速率远远慢于亚硝酸盐,但是通过延长反应时间、提高pH以及添加Cu2+、实际的腐蚀管垢能够加快硝酸盐、亚硝酸盐与Fe2+的反应并能在一定程度上促进氨氮的生成,其中反应还会导致腐蚀管垢中Fe2+的释放。 通过AR反应器模拟铁质管网腐蚀并以Cu2+为例考察管网中可能存在的重金属离子对反应过程的影响。实验结果表明:铸铁的腐蚀伴随着硝态氮转化成亚硝态氮和氨氮,并会促进氨氧化细菌的生长;腐蚀稳定后,氨氧化细菌和硝酸盐还原菌的数量出现明显降低,出水的氨氮和亚硝酸盐也保持在较低水平;在整个实验过程中都没有氨氧化古菌的检出。而Cu2+可能主要是通过抑制微生物的繁殖来影响腐蚀过程以及反应过程中氨氮、亚硝态氮的生成或消耗,且Cu2+对于水质指标、微生物、腐蚀物的形貌都具有明显的影响。 本研究在一定程度上揭示了铁质管网腐蚀对于无机含氮化合物的转化和微生物的影响,表明铁质管网腐蚀不仅能够影响水质理化指标还可能促进硝化作用的发生。研究结果能够从多学科交叉的角度为保障城市给水管网饮用水安全提供理论依据。