水污染對(duì)水利工程的影響及對(duì)策分析

趙守衛(wèi)

(黑龍江省勝利農(nóng)場(chǎng)水務(wù)局，黑龍江建三江156324)

水利工程是以防洪、灌溉、供水和發(fā)電等為目的的綜合性工程，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，而廢污水污染對(duì)其的影響是一個(gè)不可忽視的重要方面。本文根據(jù)廢污水污染對(duì)水利工程的影響，并針對(duì)存在的問(wèn)題，提出防治措施。

1 污染水(酸水)調(diào)查及地質(zhì)分析

1.1 水質(zhì)分析

1.1.1 pH值

水中氫離子濃度(mol·L－1)的負(fù)對(duì)數(shù)稱為pH值，如式1)pH=－log(H+)理論上說(shuō)，pH＜7為酸性，pH＞7為堿性，僅在pH=7時(shí)為中性。但習(xí)慣上，人們對(duì)用水酸堿性的理論值有一定的差異，如圖1所示。

圖1

1)水體力求保持其pH值穩(wěn)定的能力，稱為緩沖作用。以下幾種緩沖系統(tǒng)都能影響一般淡水水體的緩沖能力:①CO3

2－－HCO3－CO2緩沖系統(tǒng);②ca2+－CaCO3固體緩沖系統(tǒng);③離子交換緩沖系統(tǒng);④其他如有機(jī)酸腐殖質(zhì)緩沖系統(tǒng)等。一般認(rèn)為:前二者對(duì)表水層pH值有決定性影響;但對(duì)底水層來(lái)說(shuō)，二者影響很重要。

2)改變pH值的因素

若無(wú)外來(lái)廢水污染，則生物活動(dòng)是導(dǎo)致水體pH值變化的主要因素。例如:在浮游植物迅速增殖時(shí)，光合作用迅速消耗水和CO2，使下列平衡向右移動(dòng)。

1.1.3 水的硬度

鈣是一般淡水中含量最多的陽(yáng)離子之一，它和鎂離子是天然水硬度的主要成分。水的硬度包括堿金屬以外的所有金屬離子，除Ca2+，Mg2+外，其他金屬如Fe，AL，Mn，Sr等離子構(gòu)成硬度。Ca2+造成的硬度，叫“鈣硬度”(Hca)，Mg2+造成的硬度叫鎂硬度(Hmg)。同時(shí)“鐵硬度、鋁硬度”等，各種硬度之和則稱為“總硬度”(T.H.)。不過(guò)水體內(nèi)Fe，AL，Mn，Sr等含量均極少，一般淡水的硬度是由Ca2+，Mg2+含量決定的。

1.2 污廢水量及其水質(zhì)

1.2.1 國(guó)內(nèi)生活污水情況

生活污水排放量主要取決于生活標(biāo)準(zhǔn)和給水條件，以及居住人口數(shù)量，我國(guó)公認(rèn)的生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)如下:用戶少于1萬(wàn)人，150L/(d·人);用戶1萬(wàn)－5萬(wàn)人，200L/(d·人);用戶超過(guò)5萬(wàn)人，250－500L/(d·人)。

1.2.2 生活污水成分

生活污水是人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的各種污水混合液，其中包括廚房、洗滌室、浴室等排出的炊事、洗滌污水和廁所排出的糞便匯水等。其來(lái)源除家庭生活污水外，還有各個(gè)單位排出的污水。

2 酸性污水是侵蝕施工建筑物的主要影響因素

2.1 混凝土拌制和養(yǎng)護(hù)用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

由于污染酸水對(duì)混凝土工程的腐蝕作用，水工建筑物混凝土及鋼筋混凝土工程施工技術(shù)暫行規(guī)范對(duì)混凝土的拌制和養(yǎng)護(hù)用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定:

1)凡適于飲用的水，均可用以拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土，不必進(jìn)行試驗(yàn)。工業(yè)污水和沼澤水如未加處理，不得用來(lái)拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土;

2)天然的礦化水，如果化學(xué)成分符合表1的規(guī)定，可以用來(lái)拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土。

表1 拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土天然礦化水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 污染水對(duì)水利工程的破壞情況

污染水不僅對(duì)工農(nóng)業(yè)及人類身體健康造成危害，而且對(duì)水利工程造成嚴(yán)重的破壞，據(jù)我省11個(gè)市(地)86條河道2001年的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，河道年徑流量30.84億m3，年入河納污量11.38億m3，污凈比高達(dá)1∶2.7，為正常值的9倍，因污染水嚴(yán)重受損的水工建筑物達(dá)3 408座。現(xiàn)將污染水對(duì)水利工程產(chǎn)生的破壞和侵蝕分述如下:

2.2.1 對(duì)河道堤防的破外

據(jù)我省8個(gè)水系不完全統(tǒng)計(jì)，有2 000多個(gè)排污口門，不僅破壞堤防近5 km，而且形成大面積污染，造成了河水漫溢，沖毀堤防，嚴(yán)重?cái)U(kuò)大了污染范圍。

2.2.2 對(duì)河道防洪除澇能力的影響

由于污染物及泥沙的淤積，使河床普遍提高0.5－1.0 m。河道內(nèi)由于亂堆礦碴，亂倒垃圾.嚴(yán)重侵占河道行洪斷面。

2.2.3 對(duì)水工閘涵的侵害

由于廢污水具有氧化和酸、堿腐蝕作用，對(duì)水工建筑物侵害極其嚴(yán)重，如污水侵蝕混凝土及鐵物件，造成許多閘門無(wú)法正常啟閉，嚴(yán)重威脅行洪安全。如某水庫(kù)副板閘閘板鋼筋及其他鐵物件被污水侵害銹蝕嚴(yán)重，閘板混凝土脫落面占總面積的80%－90%。減震器基座已完全被腐蝕掉，致使減震器無(wú)法安裝，影響閘門的正常啟閉。翻板鋼筋泥凝土碎裂脫落，鋼筋外露，鐵物件銹蝕嚴(yán)重。

2.2.4 污水對(duì)泵站的侵害

由于污水侵蝕，已造成許多泵站失去提水能力。大部分污水口的水泵泵體需經(jīng)常更新，否則無(wú)法正常運(yùn)用，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

3 水工建筑物預(yù)防污水侵蝕及處理措施研究

3.1 防碳化涂層

因混凝土暴露于各種大氣環(huán)境條件中，CO2對(duì)混凝土的侵蝕最為常見?；炷撂蓟谴髿庵卸趸紳B入混凝土并溶解于混凝土孔隙水中產(chǎn)生碳酸，而所產(chǎn)生的碳酸又與混凝土中游離鈣生成碳酸鈣的過(guò)程。雖然這種過(guò)程對(duì)碳化進(jìn)一步發(fā)展有所阻礙，但碳化還是逐漸向混凝土內(nèi)部深入發(fā)展，除非混凝土非常密實(shí)。碳化將使混凝土內(nèi)部pH值逐漸下降。一旦碳化深入到混凝土內(nèi)鋼筋處，在有水和氧氣的情況下，鋼筋失去鈍化保護(hù)，產(chǎn)生銹蝕與剝落。防碳化涂層一般采用氯化橡膠、聚氨酯樹脂或丙烯酸乳涂料。防碳化涂層主要用于防止CO2和氧氣對(duì)混凝土的滲透，同時(shí)也可以限制或避免氯化物溶液的侵入。多數(shù)防碳化涂層能使水蒸氣自由出入，這樣在涂層薄膜與混凝土接觸面上不會(huì)產(chǎn)生蒸氣壓，避免出現(xiàn)水泡。若鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)大面積銹蝕和剝落時(shí)，再使用防碳化涂層將失去作用，惟一的方法，是去除鋼筋周圍的混凝土采用水泥材料修補(bǔ)。

3.2 防酸侵蝕涂層

除了大氣中有害氣體對(duì)混凝土基體不斷的侵蝕，導(dǎo)致pH值下降以外，混凝土結(jié)構(gòu)還會(huì)遭受周圍污染水中酸的侵蝕。這時(shí)需采用涂層防止酸的侵蝕。這種涂層與防碳化涂層不同，它必須能經(jīng)受更嚴(yán)酷的化學(xué)侵蝕，以保護(hù)混凝土基體。一般采用雙組分聚氨酯涂層能抵御較輕微的酸侵蝕，它能讓蒸氣通過(guò)涂層薄膜，有較好效果。但當(dāng)混凝土已經(jīng)受到嚴(yán)重侵蝕時(shí)，因上述的聚氨酯涂層較薄，很難保護(hù)連續(xù)性，因此，不宜使用、在這種情況下，最好采用較厚的環(huán)氧材料油層。

3.3 開裂混凝土防護(hù)層

這種涂層被經(jīng)常用來(lái)封堵局部混凝土裂縫，以避免水分和CO2的侵入?？梢杂脕?lái)處理非常細(xì)小的裂縫，一般認(rèn)為對(duì)結(jié)構(gòu)物沒(méi)有影響，如果裂縫有發(fā)展趨勢(shì)，則不宜用環(huán)氧材料對(duì)裂縫灌漿。否則，有可能產(chǎn)生新的裂縫。采用涂層處理裂縫，是因?yàn)橥繉泳哂幸欢ǖ纳炜s性，能使其表面封堵裂縫。所用的涂料可采用較厚的聚氨酯和環(huán)氧聚氨酯。這種處理裂縫的方法已應(yīng)用到遭受氯化物侵蝕的沿?；炷两Y(jié)構(gòu)裂縫。另外，這種涂層也用來(lái)保護(hù)玻璃增強(qiáng)混凝土。因?yàn)椴Ａг鰪?qiáng)混凝土特別容易產(chǎn)生發(fā)絲裂縫，導(dǎo)致凍融破壞。

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