供水管網(wǎng)中生長環(huán)的形成及防控

劉姣++李斯婷++修莎++吳長安

摘 要：本文探討了供水管網(wǎng)中生長環(huán)的形成原因及其對水質的影響，并對其防空提出建議。分析結果表明管網(wǎng)材質、水中物理化學沉淀反應及微生物對供水管網(wǎng)中生長環(huán)的形成具有重要影響。生長環(huán)的形成在減小管道輸水能力的同時會嚴重影響水質衛(wèi)生狀況，實際過程中可從管材替代、管道修復及加強維護管理等方面出發(fā)，控制生長環(huán)的形成，保護供水水質。

關鍵詞：供水管網(wǎng) 供水水質 生長環(huán)

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0086-01

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展、人們生活條件的改善以及環(huán)境、健康等意思的提高，出于自身健康的需求，人們對自來水水質提出了更高要求。同時從國家層面來說，優(yōu)質、安全可靠的供水是一個健康社會及其經(jīng)濟發(fā)展的基礎。近年來，全國各地自來水污染事件時有發(fā)生，使得自來水水質安全防控日益受到全社會各方的重視。調查資料表明自來水經(jīng)管網(wǎng)輸送到用戶水質合格率下降可達20%[1]。引起水質下降的原因主要包括：出廠水水質、生長環(huán)的影響、消毒副產物的影響、外界二次污染的影響及管材的影響等幾個方面[2]。其中生長環(huán)對水質的下降具有重要影響。

生長環(huán)是由管內壁黃褐色、多孔、凹凸不平的沉積物、銹蝕物、粘垢、微生物等結成的復合體，主要由管道受物理、化學、電化學、微生物學等作用形成[3]。由于其沿著管道環(huán)狀方向附著在管壁上形成無數(shù)的不規(guī)則環(huán)狀結構，因此形象地稱為生長環(huán)。它隨著管齡的增長而不斷增厚，在減小過水斷面的同時，嚴重影響水質衛(wèi)生狀況。管道內壁形成的生長環(huán)可大致分表、中、里三層，表面生長環(huán)比較松軟，在水流狀態(tài)改變的情況下，對水質影響較大。管壁形成的銹垢會影響水的色度，覆著在管壁的沉積物，在水力條件改變時，部分沉積物可重新離散在水中，使水的濁度和微生物指標增加。為此，本文結合相關文獻資料，探討了生長環(huán)的形成原因及其控制對策。

1 生長環(huán)形成原因及其對水質影響

水中物理化學沉淀反應及微生物對管壁生長環(huán)的形成及水質具有重要影響，具體如以下幾點。

1.1 管材及沉淀的影響

我國早期鋪設的給水管道多為鑄鐵管，易與水中的氧發(fā)生化學反應形成鐵銹，進而沉積在管壁上形成銹垢，隨著時間的增加，銹垢不斷加厚并變硬，成為細菌繁殖生長的場所。當水力條件改變時部分銹垢會被水流沖走，形成“黃銹水”。同時，水中含有鈣、鎂離子，當水的pH值、溫度、堿度等因素變化時，水中的重碳酸根離子會分解出CO2和碳酸根，碳酸根與鈣、鎂離子化合形成沉淀。此外，當水中含鐵量過高時也會分解出碳酸鐵，碳酸鐵經(jīng)水解生成氫氧化鐵，沉積在管內底部，促進沉淀的形成[4]。

此外，在水處理工藝工程中，未反應的絮凝劑會隨水流經(jīng)管道，在管道內產生絮凝沉淀，形成沉積。同時，在實際運行過程中有極少部分來自水廠濾池的細砂也會在管網(wǎng)中沉淀。

在上述沉淀生成過程中，水流速度對沉淀生成具有重要影響，當管內流速較大時，沉淀較難以形成。反之，則會促進管內沉淀物的形成。

1.2 生物的影響

由于管壁與水流之間的粘滯層和營養(yǎng)物質濃度梯度的存在，可以使細菌從水中遷移到管壁表面生存；另外在水流速度很小或向相對靜止的管道內，直徑小的細菌可通過布朗運動移向管壁。一旦發(fā)生不可逆粘附，細菌就會粘附在管壁表面上，形成生物膜，生物膜表面的粘性物質又有助于其它顆粒在管壁的沉積，加速生長環(huán)的形成。

鐵細菌能依靠鐵的氧化，依賴細菌本身生存過程中所產生的能量而生存。鐵細菌附著在管壁后，在生存過程中能吸收亞鐵鹽和排出氫氧化亞鐵，大量的亞鐵離子儲存在鐵細菌本身內，在細菌表面產生氧化后的產物，呈棕色粘泥狀，導致水管過流段面嚴重堵塞[5]。硫酸鹽還原菌是一種腐蝕性很強性的厭氧細菌，它常存在于管道壁上，在無氧條件下，在金屬管道電化學腐蝕過程中主要在陰極起作用，能把硫酸鹽還原成硫化物，這樣就加快了管道的腐蝕結垢速度，促進了管壁生長環(huán)的形成，對水質產生不利影響。

此外，在水廠消毒過程中，有些細菌在消毒劑的作用下，可能暫時處于休眠或部分被破壞狀態(tài)，在進入配水管網(wǎng)后，隨著消毒劑濃度的下降而又重新恢復活性[6]。水中有機物是細菌生長和繁殖的營養(yǎng)物質，出廠水中殘留的有機物促進了管網(wǎng)中細菌的生長和繁殖。據(jù)研究，管道內容易繁殖耐消毒劑的藻類，它們由凝膠狀薄膜包裹，可以抵抗消毒劑的作用。這些藻類消耗殘余消毒劑，同時又使水中有機物濃度提高，有機物本身又成為細菌等微生物的營養(yǎng)物質。這些微生物以水中的有機物為能源進行新陳代謝，并促進金屬表面的惡化。這種腐蝕為生物腐蝕、化學腐蝕的共同作用，導致生長環(huán)中含有大量的鐵、錳、鋁、鋅以及各種細菌和藻類。

2 防控措施

2.1 推廣應用新型管材，加快舊管網(wǎng)的改造

從安全性、經(jīng)濟性等角度選擇合適的供水管材。球墨鑄鐵管具有較好的性價比，是首選供水管材，而PE、UPVC、PPR、鋼塑復合管等管材是較好的二次供水管材。在管網(wǎng)改造方面應加快更換已腐蝕、使用多年、陳舊的鑄鐵管和鍍鋅管。對確不能進行更換鑄鐵管的地段，改善管網(wǎng)水質的方法可采用襯管技術。

2.2 加強管道修復技術的應用

采用高壓射流、機械刮管、彈性沖管器、空氣脈沖法等[7]免開挖管道修復技術對供水管網(wǎng)進行定期沖洗和修復。對新建管網(wǎng)應加強沖洗消毒方案制定和實施。對修復之后的管道應進行水泥砂漿襯里、環(huán)氧樹脂涂襯等襯里，揮發(fā)供水能力，延緩腐蝕速度和使用壽命。

2.3 加強水廠和二次供水設施的運行維護

加強水廠和二次供水設施的運行維護，保證出廠水水質達標，嚴格控制出廠水余氯量，堅決避免人為因素對管網(wǎng)水質造成的影響。

3 結論

管道生長環(huán)對自來水供水水質具有重要影響，其形成主要受管網(wǎng)材質、物理化學沉淀和微生物的影響。生長環(huán)的存在會減小管網(wǎng)供水能力、惡化供水水質，實際生產過程中應從管材替代、現(xiàn)有管道修復及加強運行維護管理等方面控制生長環(huán)的形成，保護供水水質。

參考文獻

[1] 蘇瓊.淺談管網(wǎng)水質安全的風險管理[J].廣東土木與建筑，2009（5）：41-42.

[2] 路曉波.管網(wǎng)水質二次污染成因及防治措施[J].山西建筑，2011，37（16）：146-147.

[3] 叢穎，左慶忠，王丹寧.給水管網(wǎng)水質影響因素分析[J].中國高新技術企業(yè)，2008（15）：65，68.

[4] 袁鑫.淺談給水管網(wǎng)的二次污染[J].山西建筑，2010，36（2）：200-201.

[5] 蔣偉，徐軍，翟軍.管道中水垢的形成機理及清洗方法分析[J].清洗世界，2008，24（12）：19-25.

[6] 黃璐，李樹平，周巍巍，等.飲用水中臭和味問題分析及去除方法[J].給水排水，2012，38（2）：114-119.

[7] 潘一，孫林，楊雙春，等.國內外管道腐蝕與防護研究進展[J].腐蝕科學與防護技術，2014，26（1）：77-80.endprint