給水管網(wǎng)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的定義及控制技術(shù)研究進(jìn)展

摘 要：本文分析了影響水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的因素，并針對(duì)各影響因素提出了控制水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的措施。

關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)；化學(xué)穩(wěn)定性；影響因素；控制方法

近些年來，隨著水處理技術(shù)的提升，城鎮(zhèn)供水出廠水水質(zhì)已經(jīng)基本上達(dá)標(biāo)，但是出廠水進(jìn)入城市市政管網(wǎng)后還是會(huì)發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致濁度、色度等升高，造成管網(wǎng)水質(zhì)二次污染。因此研究控制管網(wǎng)穩(wěn)定性的方法變得尤為重要。

1 水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的定義

水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性指的是管網(wǎng)水在管道輸送過程中既不會(huì)腐蝕管道也不會(huì)結(jié)垢，在水工業(yè)中，被定義為既不溶解也不沉積CaCO3 [1]。達(dá)標(biāo)的出廠水經(jīng)過管網(wǎng)時(shí)，由于供水管網(wǎng)內(nèi)水流狀況發(fā)生變化，管道內(nèi)壁的腐蝕物很可能脫落進(jìn)入自來水中，造成管網(wǎng)水的濁度、色度及其他指標(biāo)超標(biāo)。[2]因此，控制管網(wǎng)腐蝕，提高管網(wǎng)的水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性對(duì)保護(hù)管網(wǎng)和提高管網(wǎng)水水質(zhì)具有重要意義。

2 水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響因素

2.1 管材的影響

目前常用的管網(wǎng)管材有金屬管道、塑料管道以及復(fù)合管等。國(guó)內(nèi)的管網(wǎng)大多是采用鑄鐵管，而國(guó)內(nèi)大部分水廠采用液氯消毒，出廠水中含有具有腐蝕性的CL-，所以水在金屬管道流動(dòng)過程中易形成管內(nèi)腐蝕，導(dǎo)致產(chǎn)生鐵銹。相對(duì)來說，塑料管道和復(fù)合材料管道的水質(zhì)穩(wěn)定性要好得多。

2.2 水質(zhì)指標(biāo)對(duì)管網(wǎng)的影響

管網(wǎng)水的水質(zhì)狀況與鑄鐵管網(wǎng)的腐蝕情況密切相關(guān)。管網(wǎng)腐蝕有重要影響的水質(zhì)參數(shù)有：余氯、溶解氧和溫度。

2.2.1 余氯

余氯含量過低，氯的消毒效果會(huì)降低，對(duì)細(xì)菌的殺滅和抑制效果減小，導(dǎo)致管壁滋生大量細(xì)菌，從而腐蝕管壁。余氯含量過高，也會(huì)導(dǎo)致CL-腐蝕管壁，所以管網(wǎng)中要保證適宜濃度的余氯。

2.2.2 溶解氧

研究表明，高溶解氧濃度下，鑄鐵管道腐蝕??；而低溶解氧濃度條件下，鑄鐵管道腐蝕較大[3]。

2.2.3 溫度

溫度的變化會(huì)影響到溶解氧的變化。溫度越高，水中溶解氧含量越低；溫度越低，水中溶解氧含量越高。水溫的變化會(huì)影響溶解氧和腐蝕性離子在水中的擴(kuò)散速度，影響管網(wǎng)的腐蝕速度。水溫過高，供水管網(wǎng)腐蝕的速度會(huì)加快。

2.3 水處理工藝對(duì)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響

在飲用水處理的過程中，混凝劑、消毒劑和強(qiáng)氧化劑的投加都會(huì)引起水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的變化。水廠的源水對(duì)金屬管道不一定有太大的腐蝕性，水處理工藝流程則會(huì)增加水的腐蝕趨勢(shì)。

2.3.1 混凝

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)用的較多的混凝劑為PAC，PFS等無機(jī)聚合鹽類，使用這些無機(jī)聚合鋁鹽或者鐵鹽的投加會(huì)導(dǎo)致水的pH值和堿度下降，繼而導(dǎo)致管網(wǎng)水穩(wěn)定性下降。

混凝劑的種類不同，對(duì)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性影響也會(huì)不同。研究表明，與鋁系混凝劑相比，鐵系混凝劑更容易使管網(wǎng)水化學(xué)穩(wěn)定性變差，從而引起管道內(nèi)壁腐蝕。

2.3.2 消毒

國(guó)內(nèi)用的消毒劑主要包括：液氯、二氧化氯、臭氧。其中國(guó)內(nèi)用的最多的液氯消毒會(huì)導(dǎo)致pH和堿度下降，氯離子濃度上升，管網(wǎng)水的穩(wěn)定性變差，腐蝕性增強(qiáng)。用二氧化氯消毒時(shí)，由于二氧化氯幾乎不與水反應(yīng)，所以對(duì)水的pH影響很小，繼而對(duì)管網(wǎng)水化學(xué)穩(wěn)定性影響相對(duì)較小。使用臭氧作為消毒劑時(shí)，臭氧的氧化作用會(huì)將部分有機(jī)物氧化，降低pH和總堿度；但是臭氧加入水體也會(huì)使溶解氧過飽和，導(dǎo)致pH和總堿度上升，所以加入臭氧后的出水狀態(tài)取決于哪個(gè)作用占主導(dǎo)[3]。

綜上所述，控制管網(wǎng)水的化學(xué)穩(wěn)定性關(guān)鍵在于控制出廠水的水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性。選擇合適的混凝劑和消毒劑對(duì)調(diào)節(jié)管網(wǎng)水化學(xué)穩(wěn)定性有重要意義。

3 水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的控制方法

①采用多水源供水，將兩種或者多種水源水摻混，摻混后的水質(zhì)雖不能直接讓水質(zhì)穩(wěn)定，但它能將pH、堿度、硬度等參數(shù)調(diào)整到一定范圍，為后續(xù)的處理提供適宜的水質(zhì)環(huán)境；②改造輸水干管，達(dá)到使用年限的管網(wǎng)盡快更換，盡量采用UPAC管，PE管，以及塑料復(fù)合管等新型管材。定期對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行沖洗消毒，保證管道內(nèi)壁的清潔；③加強(qiáng)管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作。在管網(wǎng)中設(shè)置在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)水pH變化情況，再根據(jù)情況調(diào)整水的pH值、堿度。

4 結(jié)論和建議

通過更新改造管網(wǎng)，雖然在短時(shí)間內(nèi)可以解決管網(wǎng)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的問題，但是長(zhǎng)期來看，金屬管網(wǎng)的腐蝕以及由此引起的“紅水”問題依然存在。因此我們應(yīng)建立符合我國(guó)實(shí)際情況的水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性控制標(biāo)準(zhǔn)，從水處理工藝流程開始進(jìn)行化學(xué)穩(wěn)定性的控制。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的化學(xué)穩(wěn)定性控制措施主要是投加堿劑，如NaHCO3、NaOH和石灰等。在選擇投加堿劑的種類時(shí)，應(yīng)考慮到NaHCO3、NaOH使用成本較高；投加石灰則會(huì)經(jīng)常腐蝕管道，堵塞計(jì)量泵。我們應(yīng)該綜合考慮以上因素，選擇最適合當(dāng)?shù)厮|(zhì)特點(diǎn)的工藝和方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]方偉.城市供水系統(tǒng)化學(xué)穩(wěn)定性及其控制方法研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2007：2-11.

[2]Schock，M.R.Internal corrosion and deposition control.In Water Quality and Treatment，5th E.AWWA：Denver，CO，1999：17.1～17.97.

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

作者簡(jiǎn)介：

凌春原（1988- ），男，湖南衡陽人，助理工程師，本科，主要研究方向?yàn)榛瘜W(xué)檢測(cè)理論與實(shí)踐。