城市供水管網(wǎng)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性研究

李炳辰 廖貴武 浙江華東工程咨詢有限公司

一、引言

當(dāng)今社會，經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量顯著提高，對城市供水工程提出了更高要求，使水質(zhì)衛(wèi)生控制面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)與考驗。管網(wǎng)水質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性是指水在管道輸送過程中既不結(jié)垢又不腐蝕管道，主要表現(xiàn)在腐蝕性和結(jié)垢兩方面，地表水出廠水水質(zhì)主要表現(xiàn)在腐蝕性上。針對供水系統(tǒng)的水質(zhì)穩(wěn)定性，集中在對其腐蝕性傾向的研究上。

二、研究意義

（1）滿足人們的生產(chǎn)生活需求。水資源對人們生產(chǎn)生活的影響是至關(guān)重要的，因此保障水質(zhì)達到國家標準，可以使人們的用水需求得到滿足，使生產(chǎn)安全得到具體的落實。尤其是在新時期背景下，人們對于美好生活的向往越愛越迫切，這也是當(dāng)下主要的、突出的社會矛盾。除此之外，對城市供水水質(zhì)進行檢測，可以有效地了解到當(dāng)?shù)厮|(zhì)的基本情況以及受污染程度，并督促相關(guān)部門采取積極有效的措施加以改善和優(yōu)化，這也在一定程度上保障了人們的生產(chǎn)安全，為其生活生產(chǎn)提供了更為安全、高效、便捷和舒心的環(huán)境。（2）推動供水安全工程的建設(shè)效率。在當(dāng)今的時代背景下，供水安全工程關(guān)系到整個民生大計，是全世界關(guān)注和討論的焦點問題。在以往以環(huán)境為代價發(fā)展經(jīng)濟的過程中，無論是水資源還是其他自然資源，污染程度都相對較深，不僅在很大程度上影響了人們的生活、生產(chǎn)效率，對其健康也造成了威脅。但是通過對城市供水水質(zhì)進行科學(xué)合理的檢測，可以在一定程度上抑制水體污染，繼而為供水安全管理工作提供切實有效的數(shù)據(jù)依據(jù)，推動工程建設(shè)的效率和質(zhì)量。

三、管網(wǎng)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響因素

（一）pH

夏季管網(wǎng)水的pH值下降幅度大于其他季節(jié)，水中鐵、鈣、鎂等離子體的原有平衡被破壞，導(dǎo)致管壁上的鐵、鈣、鎂等離子體沉淀物溶解，在水力條件的促進下脫落釋放，造成水質(zhì)惡化水色和濁度的上升，溶解氧的消耗。

（二）溶解氧

溶解氧一直被認為是鐵管最有效的腐蝕劑，它可以以不同的方式影響金屬的腐蝕。氧可以還原成羥基離子作為電子受體完成金屬的氧化腐蝕。管壁上的鐵通過原電池反應(yīng)被氧化成亞鐵和三價鐵，同時消耗管內(nèi)的溶解氧。在低溶解氧水平下，大量的鐵離子會釋放到水體中，而鐵離子會呈綠色，鐵離子會呈紅色，管道中的色度和濁度會增加。

（三）細菌

自養(yǎng)鐵細菌在生長繁殖過程中，會吸收大量的亞鐵鹽，其代謝產(chǎn)物為氫氧化鐵，逐漸沉積在管壁上，造成結(jié)垢；一定量的細菌生物膜可以起到一定的阻隔作用，防止腐蝕，但生物膜也會形成一個大小不均的曝氣室，使局部氧濃度和電位發(fā)生變化，從而產(chǎn)生生物腐蝕，膜中的有機物會同時吸附和溶解金屬，造成管道的腐蝕。因此，管網(wǎng)要保證有一定濃度的消毒劑來控制細菌的數(shù)量。

四、城市供水管網(wǎng)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)化策略

（一）嚴格水源管理

有效加強水質(zhì)監(jiān)管工作力度，主要可以從兩個方面進行，（1）水質(zhì)監(jiān)管部門應(yīng)根據(jù)自身的實際情況制定出科學(xué)合理的權(quán)責(zé)制度，進而明確各部門的職能。水質(zhì)監(jiān)測工作實際開展過程中，所涉及的部門較多，因此，這些部門之間也要加強溝通，進而實現(xiàn)全面監(jiān)管水資源的工作目標。（2）城市供水相關(guān)管理部門應(yīng)重視對水資源的優(yōu)化治理工作，進而為相關(guān)工作的開展增添資金投入，從而在最大程度上保障居民的用水安全。

（二）供水水質(zhì)保障策略

保障供水水質(zhì)是實現(xiàn)該管網(wǎng)功能的前提，不僅要求水源或水廠滿足凈化處理標準，而且對于供水管網(wǎng)系統(tǒng)而言，維持生活可用水質(zhì)的關(guān)鍵就是防止管網(wǎng)二次污染。由于出廠水質(zhì)不穩(wěn)定、部分有機物未去除、管壁腐蝕、管線老化等問題，造成管網(wǎng)水中微生物、藻毒素、濁度、色度、鐵錳或氯化物含量等超標，水質(zhì)惡化而產(chǎn)生管網(wǎng)輸水二次污染。為了降低二次污染，相關(guān)技術(shù)主要集中在穩(wěn)定出廠水質(zhì)、改善管材設(shè)備、加強消毒檢測等方面。針對水源水質(zhì)問題，可先于進水口設(shè)置分層取水降低濁度，同時在泵站前進行采用氯、二氧化氯等進行預(yù)氧化以降低藻類和有機物污染，然后在水廠通過投加粉末活性炭、消毒藥劑和混凝藥劑等澄清過濾，最后出廠時加入堿性物質(zhì)調(diào)整pH值至7～8.5以提高水體的化學(xué)穩(wěn)定性。另一方面，主干管網(wǎng)主要采用鋼筋混凝土管和鋼管，可使用環(huán)氧系列或氟碳涂料克服水泥結(jié)構(gòu)的破壞脫落，使用防腐涂料降低鋼材腐蝕。在水質(zhì)檢測方面，對入庫水質(zhì)和各分區(qū)出廠水質(zhì)設(shè)置水質(zhì)儀表，實施定期檢測，及時反饋調(diào)整消毒措施。逐步完善水質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫，開發(fā)水質(zhì)實況檢測傳感系統(tǒng)，并且通過算法分析管道水質(zhì)是否存在超標或超過閾值的異常情況，從而預(yù)報警情。

（三）投加緩蝕劑

為了避免副作用，許多國家嚴格控制緩蝕劑的組成和用量。城市供水中只能使用無毒和食品級緩蝕劑，目前常用的是磷硅緩蝕劑及其復(fù)配物。磷緩蝕劑包括正磷酸鹽和聚磷酸鹽，正磷酸鹽是一種陽極緩蝕劑，只有在水中有氧時才有效。常用的正磷酸鹽有Na3PO4、NaH2PO4和Na2HPO4，其中以Na3PO4最為有效。采用石灰和磷酸鈉處理供水管網(wǎng)中的“紅水”問題，取得了較好的效果。聚磷酸鹽能與水中的鈣、鎂、鐵等陽離子形成不溶性絡(luò)合物，在金屬管道內(nèi)壁形成保護膜。然而，水中鈣離子濃度與聚磷酸鹽濃度之比應(yīng)至少為0.2，優(yōu)選為0.5。硅酸鹽緩蝕劑常用于水玻璃，用硅酸鹽控制腐蝕時，更適合于低硬度、低堿度、低pH值的水。

五、結(jié)束語

綜上所述，城市供水管網(wǎng)雖然能在一定程度上解決水質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性問題，或在一段時間內(nèi)有助于改善水質(zhì)，但金屬管網(wǎng)的腐蝕和“紅水”問題將在很長一段時間內(nèi)繼續(xù)存在，因此，在水處理過程中，必須控制水質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性。堿法、緩蝕劑法和石灰石過濾法是最常用的化學(xué)穩(wěn)定性控制方法，在國外已取得了良好的應(yīng)用效果。