影響管網(wǎng)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的因素及控制措施

趙程偉

（四川大學(xué)，四川 成都 610065）

近年來(lái)，隨著飲用水處理技術(shù)的持續(xù)提升，城鎮(zhèn)供水水廠的出廠水已基本達(dá)標(biāo)，但出廠水進(jìn)入市政管網(wǎng)仍舊會(huì)發(fā)生一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，引起濁度、色度等指標(biāo)惡化，造成了管網(wǎng)水質(zhì)的二次污染。美國(guó)科學(xué)家M.Edwards在2003年IWA年會(huì)的報(bào)告中指出給水管網(wǎng)中出現(xiàn)的各種水質(zhì)問(wèn)題將是對(duì)21世紀(jì)世界各國(guó)供水行業(yè)的極大挑戰(zhàn)，并會(huì)逐漸成為人們的研究熱點(diǎn)。

1 管網(wǎng)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響因素

（1）水源的影響。地下水出廠水與地表水出廠水相比較，總硬度，溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物等含量較高。因此，從兩類判別指標(biāo)的影響因素來(lái)看，一般地下水的腐蝕性要大些。海水淡化，水中的氯化物、硫酸鹽、硬度、堿度、溶解性總固體、總硬度等值均遠(yuǎn)小于自來(lái)水的。所以其蘊(yùn)angelier飽和指數(shù)也很小，飽和性很低并具有嚴(yán)重腐蝕傾向，易造成管網(wǎng)腐蝕，產(chǎn)生“黃水”現(xiàn)象。

為了應(yīng)對(duì)突發(fā)性水源污染事件，我國(guó)多地水廠均采用多水源供水，但水源在切換的過(guò)程中也能造成水質(zhì)的變化。在換水過(guò)程中新水源水與原水源水在化學(xué)組分上的差異，可能會(huì)引起穩(wěn)定性判別指數(shù)的變化，進(jìn)而會(huì)破壞管垢原有的平衡，同時(shí)加劇鐵制管道的腐蝕，使鐵溶解并積累沉積，最終會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)水因鐵銹增多而變紅，產(chǎn)生“黃水、紅水”現(xiàn)象。例如天津市和石家莊市在切換水源的過(guò)程中，就曾出現(xiàn)過(guò)大范圍的黃水問(wèn)題。

（2）管材的影響。自來(lái)水的管網(wǎng)水與出廠水的水質(zhì)相比較，影響水質(zhì)穩(wěn)定性的水質(zhì)指標(biāo)溶解性總固體和總硬度等的含量一般會(huì)增大。因此，水質(zhì)變化情況與所用管材關(guān)系密切。

目前常用的管材有金屬管道、塑料管材和復(fù)合管等。其中舊管網(wǎng)大多采用鑄鐵管，而其輸送介質(zhì)水由于含有多種化學(xué)成分和離子，本身就有一定的腐蝕性，同時(shí)供水管網(wǎng)中的消毒劑余氯離子也增加了水對(duì)管道的侵蝕性，所以水在管內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中易形成管內(nèi)腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致水產(chǎn)生鐵銹等。而塑料管和復(fù)合管，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，一定程度上也會(huì)溶解到水中一些化學(xué)物質(zhì)，但從水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的定義來(lái)看，其主要指的是金屬管道，塑料管道和復(fù)合材料管道的水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性要好得多。

（3）常規(guī)水處理工藝對(duì)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響。研究表明水廠的源水對(duì)金屬管道不一定有太大的腐蝕性，而水的腐蝕性往往是在水處理過(guò)程中增強(qiáng)的?；炷に囍校瑹o(wú)機(jī)聚合鋁鹽或鐵鹽混凝劑的投加，會(huì)導(dǎo)致水的pH值和堿度下降。另外混凝劑本身所包含的氯離子、硫酸鹽釋放到水中，判別指數(shù)蘊(yùn)arson比率增大，管網(wǎng)水質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性會(huì)變差，從而加劇對(duì)金屬管道的腐蝕；現(xiàn)在水廠最常用的消毒方式是液氯消毒，而采用液氯消毒時(shí)，液氯與水反應(yīng)生成HOCl和HCl，會(huì)中和水中的一部分堿度，使水的pH 值和堿度降低，使蘊(yùn)angelier飽和指數(shù)降低。另外，水中氯離子濃度也會(huì)增加，使判別指數(shù)蘊(yùn)arson比率增大，進(jìn)而會(huì)造成管網(wǎng)水的化學(xué)穩(wěn)定性變差，腐蝕性增強(qiáng)。

2 管網(wǎng)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的控制措施

國(guó)外許多研究都致力于探索鐵腐蝕的過(guò)程和機(jī)理，如果過(guò)程和機(jī)理沒(méi)有被很好地理解和控制，引起的“黃水”現(xiàn)象依舊會(huì)對(duì)用戶產(chǎn)生危害。所以，下列控制穩(wěn)定性的方法中有些包含了對(duì)腐蝕的控制。

（1）加快對(duì)輸水干管的改造，盡快更新超出使用年限的管段，盡量采用PE管、UPVC管、以及塑料復(fù)合管等新型管材。

（2）加強(qiáng)管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作?？梢栽诠芫W(wǎng)中設(shè)置在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)影響管網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定性的水質(zhì)指標(biāo)的變化情況，并及時(shí)根據(jù)變化情況，對(duì)水處理工藝做出調(diào)整，加強(qiáng)對(duì)管網(wǎng)的維護(hù)，降低水質(zhì)變化對(duì)管網(wǎng)的腐蝕。

（3）定期對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行沖洗消毒，保證管道內(nèi)壁的清潔。對(duì)給水管網(wǎng)內(nèi)壁已發(fā)生腐蝕的，尤其用戶投訴黃水問(wèn)題較多的區(qū)域，要增加沖洗頻率。

（4）改進(jìn)常規(guī)處理工藝。混凝階段，投加NaHCO3、Na2CO3、NaOH、石灰等堿性物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)水的pH值。但考慮到石灰來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，也易于控制，盡量采用投加石灰的方法，調(diào)節(jié)水的pH值；當(dāng)水中CO2濃度很高時(shí)，可以曝氣去除CO2，使得［H2CO3］/［HCO3］的比值降低，從而使水體的pH值升高；相對(duì)于液氯消毒，次氯酸鈉消毒，水解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的堿度，能提高蘊(yùn)angelier飽和指數(shù)，從而提高水的穩(wěn)定性；二氧化氯溶于水，幾乎不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)水pH值的影響也很小。所以可采用這兩種消毒方法代替氯消毒。

（5）水源方面的控制。由于地表水和地下水水質(zhì)差異較大，在進(jìn)行水源切換時(shí)，地表水源和地下水源盡量不要摻混，即使摻混也要經(jīng)試驗(yàn)得出合適的摻混比例。

切換水源過(guò)程中，可以通過(guò)提高pH值、增加堿度、投加緩蝕劑、嚴(yán)格保證余氯指標(biāo)等方法來(lái)控制管網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定性，減輕“紅水”現(xiàn)象。

［1］ 張曉健，牛璋彬.給水管網(wǎng)中鐵穩(wěn)定性問(wèn)題及其研究進(jìn)展［J］.中國(guó)給水排水，2006，22（2）：13-16.