浅析供水管网腐蚀及供水二次污染的解决措施

摘要：随着社会经济的飞快发展，人民生活饮水用水的质量也跟着有了很大的提高，生活用水质量的要求越来越高。而且饮用水的质量好坏直接关系到人的健康，所以，供水期间的各个环节都是不可忽视的。本文以供水管网、供水二次污染两个方面为话题，详细分析了供水管网的腐蚀和防腐，以及供水的二次污染的解决措施。

关键词：供水管网 腐蚀 防腐 供水二次污染 对策

随着现代居民对自来水水质要求的逐步提高,改善供水管网以及优化净水工艺,完善净水设施提高出水水质,同时加强对输配水系统的有效维护管理,避免二次污染的形成,最终保证供水水质已成为关系民生的重要问题。

一、供水管网

供水管网所用管材一般分为金属管材和非金属管材，就目前管网来看,大管径管道一般采用金属管材，包括铸铁管、球墨铸铁管以及钢管，小口径管道一般采用非金属管，包括给水尼龙管、给水PPR管，但仍有部分管道及管件使用钢管或钢制管件连接。由于北方冬季气温较低，一般干线管道和城区管网都是埋地敷设，这样对管网的防腐要求就非常高，好的防腐可以避免因管道腐蚀而造成管网漏水，避免管道内部增加摩阻，污染水质，相反则给管网带来很大麻烦，可见管道防腐对管网有多么的重要。

为了延长管道的使用寿命，避免金属腐蚀，污染水质，从世界上有供水工程开始，人们就对埋地金属管道的腐蚀机理、防腐方法、涂层结构等进行了不懈的探索与研究，已形成多种防腐体系。

1、供水管道的腐蚀

腐蚀是指金属在周围介质的化学、电化学作用下所引起的一种破坏。

金属腐蚀按其性质可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属直接和介质接触起化学作用而引起金属离子的溶解过程。而电化学腐蚀是金属和电解质组成原电池所发生的电解过程。金属在土壤、水或潮气等电解质溶液中，一般都发生电化学腐蚀。埋地管道外腐蚀的原因比较复杂，一般有3种原因：

第一个原因是电化学腐蚀：

由于土壤是固态、液态、气态3种物质所组成的复杂混合物，土壤颗粒间充满空气、水和各种盐类，使土壤具有电解质溶液的特征，埋地管道的金属（如涂层被机械破坏，微生物破坏等），就和土壤电解质组成了原电池，导致金属的电化学腐蚀。

第二个原因是杂散电流对管道的腐蚀：

由于外界漏电影响，土壤中有杂散电流通过管道，因而发生电解作用，使管道腐蚀。

第三个原因是细菌作用引起的腐蚀：

据研究材料表明，微生物参与腐蚀的过程中，不同种类细菌的腐蚀行为，条件都是各不相同的，比如在缺氧土壤中存在厌氧的硫酸盐还原菌，它能将可溶的硫酸盐转化为硫化氢，使土壤中H+浓度增加，从而加速了埋地管道的腐蚀。

对埋地管道腐蚀调查与研究表明，埋地管道外壁绝缘层的损坏是造成管道遭受土壤腐蚀的主要原因，为了保证管线长期安全生产，针对土壤腐蚀的特点，可以从以下几个途径来制止腐蚀的发生和降低腐蚀程度：

其一是要选用耐腐蚀的管材；其二是增加管道与土壤之间的过渡电阻，减小腐蚀电流，如采用石油沥青、煤焦油瓷漆、粘胶带、环氧粉末、三层PE等绝缘层，使绝缘层电阻较大，绝缘层的致密性很好（无针孔），从而把腐蚀电流减少到最小程度； 其三是采用电法保护（阴极保护和牺牲阳极保护），一般电法保护应与绝缘层保护相结合，以减小保护电流的消耗。

2、供水管道的防腐

国内过去多采用石油沥青防腐层，近年来，我国陆续研究开发了聚乙烯夹克（两层结构）、熔结环氧粉末涂层、聚乙烯胶粘带和煤焦油瓷漆等防腐技术，取得了较好的防腐效果。但在实际应用中，也暴露出这些防腐技术的不足之处，如两层结构聚乙烯夹克的粘结性较差，熔结环氧粉末层的机械性能较低，煤焦油瓷漆的环境污染问题以及聚乙烯胶粘带的施工质量难以保证等，因此，欧洲一些国家于上世纪80年代以来，研究开发并成功应用了溶解环氧/挤出聚乙烯三层结构防腐涂层技术，这是目前国际上认为最先进的管道外防腐技术。

为了同时解决钢管的外壁腐蚀、内壁输水质量问题，可采用环氧类粉末涂敷钢管。环氧类粉末涂敷钢管是采用优质高频焊管、螺旋焊管或无缝钢管基体，以先进的流化床涂敷工艺，在钢管内外壁熔融涂敷无毒食品级环氧粉末涂料，具有国际先进管材的水准，它的开发成功填补了国内空白，是我国替代进口管材的首选。

环氧类粉末涂敷钢管具有优良的机械性能，涂层附着力好，抗腐蚀性强，可耐酸、碱及其它化学腐蚀，无毒、耐磨，耐冲击性好，耐渗透性强，管道表面光滑，可以提高输送效率，解决管道阻塞问题，减少输送压力损失，涂层中无溶剂，无可渗出物质，因而不会污染输送介质，保证介质的承接度和卫生性。涂层具有优良的绝缘性和耐侯性，在-40℃至80℃范围可循环冷热交替使用，涂层不老化、不龟裂，因而可以在寒冷、酷热地带等苛刻的环境下使用。

二、供水二次污染的预防和治理对策

1、二次污染因素分析

1.1给水管网管材的因素

(1)金属管道。原来城市管网大多采用铸铁管、钢管,而其输送介质水本身即为一种电解液,同时供水水厂为了保证供水卫生指标而采取加大投氯量,同时也增加了水的侵蚀性,其极易引起管道的电化学腐蚀,即水在管内流动过程中易形成管内腐蚀、沉淀及结垢现象,并且随着使用时间延长其结垢层厚度也相应增加,因此管道有效截面逐渐缩小,当供水管网等原因导致内部流速突然改变时,铁锈就会从管道内壁脱落进入水体,导致水质恶化。

(2)混凝土管。该类管材包括混凝土管、预应力混凝土管及防腐混凝土管,该类管材一般用于排水工程,但也有少量用于给水管网,其具有强度高、无需防腐处理等优点,但该类管材连接部位所需的弯头、三通等配件仍不能生产,因此在该部位往往由于管材不同而导致污染。

(3)塑料管材。该类管材主要包括硬聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管以及玻璃纤维增强树脂塑料管等,其具有重量轻、耐腐蚀等系列优点,但该类管材在使用中可浸出化学物质而将管内水质污染。

(4)复合管,该类管材在具有系列优点的同时,由于其与水接触的层面为化学类物质,因此易与水发生反应,产生对人体有害物质。

1.2水体自身物化反应因素

在给水的处理过程中，有少量的混凝剂沉淀形成的絮凝体还存留于水中，由此增加了水体的浊度，造成了水质的污染。另外，管网水体内还含有定量的氯，氯虽然能对水体起到消毒作用,但过量就会和管网二次污染物作用而生成各类有机氯,该类有机物中有部分可以致突变物质诱发各类癌症。还有，如果管网内的水体停留时间太长,就会导致余氯消失并导致细菌生长以及沉淀物的增加,因此,供水水体加氯量需要严格合理的控制。

1.3附属设施造成的污染因素

为了管网功能正常的发挥,所有在管网中设置了很多的控制水路的阀门及其它附属设施,此类设施长期置于地下井室或者是直接露天的设置,时间久了，很容易发生腐蚀、滴漏现象,在此同时，供水管道在穿越已经被污染的地下水或者污水地段的时候，如果出现管道穿孔、阀门渗漏等问题而没能及时修复的时候,管网内水体会被吸入的污水而污染。

1.4管道预留口死水污染因素

给水管网设计过程中,为了能够满足后期扩建的需要而在管网很多的地方都设置了预留口,此类的预留口在长期闲置状态下就形成了死水段,而死水段内的氯在消耗完毕后，里面的水质就会变臭，从而在未涂衬或涂衬有缺陷的金属管道内产生了异样颜色的“红水”或者“黑水”,进而此类污水就会给管网造成重度污染，使水体变质。

1.5管道施工污染因素

在管道维修或者改造过程中，大多是要把供水管道断水，这样情况下特别容易爆管，而爆管后的大量地面积水会产生回流，在此种情况下就会对管网内的水体造成污染，所以，在类似的维修或者改造工程后，需要及时的冲洗管道，进行必要的消毒处理。

2、二次污染解决措施

防止供水二次污染，首先对水质严格控制，对于水质稳定性ph值调整在7.0～8.5范围内，浊度应严格控制到0.1NTU。

其二，供水管网的给水管尽可能的采用PE管，此类管材连接可靠、不易发生渗漏、内壁光滑、管道水力条件好、水头损失小、重量轻、安装方便、卫生性能良好以及抗应力开裂性能好等系列优点。

其三，要定期的冲洗管网，在冲洗的时候适当的使用消毒剂，这样可以杀死在管道内寄生的细菌，在冲洗后可以适当投加腐蚀抑制剂，可以促进管道保护膜的形成。按照此方法定期冲洗管网，不但可以减少供水的杂质，还可以抑制管网的腐蚀。

其四，要加强管理。

对供水调节构筑物、二次增压设施,首先应完善其结构以，防止虫类等进入，还要添加过滤的装置,并且要改装不合格的内壁涂衬材料,采用不锈玻璃钢、不含铅瓷片等；将进水管插入池底以解决死水问题,对停留时间超过12 h的池水采取补充加氯或采取其他消毒方法以保证水质；另外，需采用氯胺等比自由氯更有消毒效果的消毒剂。

加强卫生监督，定期进行检测。相关部门应设立专门的预防监督科室，同时，协助主管部门加强对二次供水单位管理人员和从业人员的法规、业务知识培训。产权单位和管理单位在使用二次供水设施前应全面清洗、消毒，每半年对水箱和水池清洗、消毒不得少于一次，保障二次供水水质。直接从事二次供水的人员应当取得健康证明，经培训合格后方能上岗。相关部门应配备现场检测设备，提高二次供水现场监督能力。要严格按照国家标准进行监督评价，每半年对二次供水设施进行一次水质卫生抽检，检测浊度、pH值、大肠菌群、细菌总数、余氯等水质指标。

3、二次污染新技术

二次污染解决当务之急是推广新式处理技术，有效避免二次污染。传统的二次加压供水方式必然导致水质下降，采用环保型供水新技术已成为当务之急。无负压二次供水是近年来逐渐成熟的二次供水新技术，这一技术采取全封闭式供水，由智能控制系统根据用户用水量的变化和自来水管网压力，自动调节水泵运行台数和转速，始终保持系统压力稳定。与传统的二次供水方式相比节能30％以上，并且节省投资，无需建造水池、水箱，占用空间小。整个系统为全密封结构，卫生无污染，无需定期清洗，管理成本较低。

三、结语

饮水是人类赖以生存的最基本要素，现代人对水质的要求越来越高，为满足高水质要求，其中最重要的环节是输水过程中，不滋生细菌，不污染水质，管道不泄漏，没有二次污染。要做到这些，就要在管道设计和施工时选择材质好，有可靠的防腐内衬的管材，如带水泥浆衬里的球墨铸铁管或UPVC、PE等管材。同时加强对管道锈垢的治理，有计划地更换管道，或对旧有管道进行刮管涂衬。这样，可以有效地改善管网的运营效果，提高企业的经济效益和社会效益。随着社会科学的不断发展，二次污染的解决技术不断的在更新，所以，供水企业要及时采用最新的供水技术，以保证供水的质量。

参考文献：

1、陈明吉.城市供水管网水质二次污染与防治对策[J].净水技术,2008(5)

2、候根然、宋艳清.二次供水水质污染的原因分析与防治对策[J]. 甘肃科技,2007

作者简介：

姓名：方立璇，职称：工程师，单位：神华宁夏煤业集团大峰露天煤矿机电科。