水質(zhì)對(duì)腐蝕給水管網(wǎng)的影響研究

譚智敏

（廣東北控環(huán)境檢測(cè)有限公司，廣東鶴山 529700）

某城市部分村莊給水管網(wǎng)老舊、管齡較長，管道以鋼管和鍍鋅管為主，內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重[1]。2017年前，供水水源為江河水，其水質(zhì)水壓穩(wěn)定，水質(zhì)投訴較少。2017年進(jìn)行水源切換，水源由江河水切換為水庫水。水庫水具有總硬度低、鹽度低等特點(diǎn)，管道需要對(duì)水質(zhì)適應(yīng)一段時(shí)間。切換水源3年后，仍存在投訴“黃水”現(xiàn)象。

1 原因分析

經(jīng)水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，“黃水”現(xiàn)象由水管中鐵的釋放導(dǎo)致[2-3]。水質(zhì)主要不達(dá)標(biāo)項(xiàng)目為濁度、色度、鐵含量、余氯含量和細(xì)菌總數(shù)。采集管壁的管垢進(jìn)一步分析，管垢含鐵量為50.23%，三氧化二鐵含量為71.76%。管道中未設(shè)置防腐內(nèi)襯，使用單一水源時(shí)，水壓水質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)過長時(shí)間的電化學(xué)和微生物作用，管道逐漸腐蝕形成管垢，管垢上生成鈍化層和生物膜，起到保護(hù)作用，防止管道進(jìn)一步腐蝕，處于相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)[4-5]。切換水源后，水質(zhì)、水力的變化導(dǎo)致原本穩(wěn)定的管垢鈍化層和生物膜受到破壞，管垢中的鐵釋放、生物膜脫落，溶入水體，使水的濁度、色度、鐵含量和細(xì)菌總數(shù)升高，余氯衰減。

2 解決方案

（1）管道清洗。

針對(duì)“黃水”現(xiàn)象較嚴(yán)重的村莊，每月進(jìn)行一次尾水排放及管道清洗，加強(qiáng)水質(zhì)檢測(cè)力度。

管道清洗對(duì)水質(zhì)的影響如表1所示。

表1 管道清洗對(duì)水質(zhì)的影響

由表1可知，清洗后，管道一周內(nèi)的水質(zhì)有所改善，但一周后又出現(xiàn)“黃水”現(xiàn)象，不達(dá)標(biāo)項(xiàng)目為濁度、鐵含量。措施浪費(fèi)水資源，“黃水”現(xiàn)象反復(fù)。

（2）更換老舊水管。

研究地區(qū)的水管管齡較長，更換老舊水管可以徹底解決“黃水”問題。但更換水管范圍廣、投入成本大、更換時(shí)間長，對(duì)村民的用水影響大。

（3）技術(shù)改造。

采集6條不同區(qū)域的腐蝕嚴(yán)重的管道，水樣在管中停留24 h，檢測(cè)水中的鐵含量，試驗(yàn)用水樣分別為江河水和水庫水。

試驗(yàn)水樣主要水質(zhì)參數(shù)如表2所示。

表2 試驗(yàn)水樣主要水質(zhì)參數(shù)表

3 管道試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)一

向B水庫水中投加不同的pH值調(diào)節(jié)劑，對(duì)6條水管進(jìn)行鐵含量釋放的比對(duì)試驗(yàn)。B水庫水源pH值偏低，pH值為6.5～6.8，需要投加pH值調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)pH值至7.5～8.0，使水的pH值滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》要求，減緩對(duì)管道的腐蝕。投加不同的pH值調(diào)節(jié)劑對(duì)管道中鐵釋放的影響不同，分別使用氫氧化鈉與熟石灰對(duì)水庫水進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，將pH值調(diào)節(jié)至7.5，對(duì)6條不同鋼管的鐵釋放含量進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)。不同pH值調(diào)節(jié)劑對(duì)鋼管鐵釋放含量的影響如表3所示。

表3 不同pH值調(diào)節(jié)劑對(duì)鋼管鐵釋放含量的影響 單位：mg/L

由表3可知，pH值一致時(shí)，與投加熟石灰相比，投加氫氧化鈉后管道中鐵含量釋放更少，最大差值為0.071 mg/L?！渡铒嬘盟l(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，水中鐵含量的限值為0.3 mg/L，即使投加氫氧化鈉，部分管道中水的鐵含量仍有超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。將氫氧化鈉作為pH值調(diào)節(jié)劑具有易溶于水、投加方便、調(diào)節(jié)pH值穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，但其價(jià)格較貴；熟石灰作為pH值調(diào)節(jié)劑具有價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但其難溶于水、投加不方便、調(diào)節(jié)pH值不穩(wěn)定?；诳刂瞥杀究紤]，B水庫水廠選用熟石灰作為pH值調(diào)節(jié)劑（下文B水庫出廠水均使用熟石灰）。

3.2 試驗(yàn)二

向B水庫水出廠水投加不同濃度磷酸鹽緩蝕劑，對(duì)腐蝕最嚴(yán)重的2號(hào)、6號(hào)管道進(jìn)行鐵含量釋放試驗(yàn)。總磷含量限值為0.4 mg/L，為了避免給水環(huán)境的營養(yǎng)化平衡造成破壞，磷酸鹽緩蝕劑的最高投加濃度為0.4 mg/L。不同濃度磷酸鹽緩蝕劑對(duì)鐵釋放含量的影響如表4所示。

表4 不同濃度磷酸鹽緩蝕劑對(duì)鐵釋放含量的影響 單位：mg/L

由表4可知，磷酸鹽的最佳投加量為0.2 mg/L，鐵含量釋放最多減少0.187 mg/L，但仍有鐵含量超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。查閱有關(guān)資料顯示，磷酸鹽緩蝕劑投加量達(dá)到10 mg/L時(shí)，才能夠?qū)艿榔鸬矫黠@的控制作用。在實(shí)際生產(chǎn)中加入過高的磷酸鹽會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，使水體富營養(yǎng)化，不納入考慮范圍。

3.3 試驗(yàn)三

切換水源后，導(dǎo)致水質(zhì)差異較大的指標(biāo)為總硬度、硫酸鹽、氯化物、溶解性總固體，試驗(yàn)嘗試減少水質(zhì)差異，減緩“黃水”現(xiàn)象。增加B水庫出廠水總硬度和含鹽量，向B水庫出廠水中投加不同濃度氯化鈣，對(duì)6條不同鋼管進(jìn)行鐵釋放試驗(yàn)。

不同濃度氯化鈣對(duì)鐵釋放含量的影響如表5所示。

表5 不同濃度氯化鈣對(duì)鐵釋放含量的影響 單位：mg/L

由表5可知，氯化鈣的最佳投加量為40 mg/L，鐵含量釋放最多減少0.153 mg/L，投加氯化鈣能夠緩解部分管道的“黃水”現(xiàn)象，但仍有鐵含量超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，不納入考慮范圍。

3.4 試驗(yàn)四

將A江河出廠水與B水庫出廠水1∶1混合以減少水質(zhì)差異。使用A江河出廠水、B水庫出廠水、AB混合水，對(duì)6條不同鋼管進(jìn)行鐵釋放試驗(yàn)。

不同水質(zhì)對(duì)水管鐵釋放含量的影響如表6所示。

表6 不同水質(zhì)對(duì)水管鐵釋放含量的影響 單位：mg/L

由表6可知，與B水庫出廠水相比，A江河出廠水和B水庫出廠水1∶1混合后，鐵含量釋放最多減少0.257 mg/L，效果良好，鐵含量超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)明顯降低。

4 不同試驗(yàn)對(duì)比分析

驗(yàn)對(duì)比分析匯總?cè)绫?所示。

表7 試驗(yàn)對(duì)比分析匯總

試驗(yàn)一、二、三均需要投加試劑，會(huì)增加成本，鐵釋放含量減少效果不明顯，不納入應(yīng)用范圍。試驗(yàn)四不需改變制水工藝，具有低成本、效果明顯、實(shí)施簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，作為最優(yōu)方案開展應(yīng)用嘗試。

5 試驗(yàn)實(shí)踐及應(yīng)用

選用混合水源切換前后水質(zhì)的方案，對(duì)某個(gè)黃水較為嚴(yán)重的村莊進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

試驗(yàn)應(yīng)用前、后的水質(zhì)數(shù)據(jù)如表8所示。

表8 試驗(yàn)應(yīng)用前、后的水質(zhì)數(shù)據(jù)

由表8可知，試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)成本低，水中鐵含量明顯降低，且應(yīng)用后水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)合格并穩(wěn)定。應(yīng)用3個(gè)月后，用戶投訴由原來的每周的2～3單降為0單。

6 結(jié)語

水質(zhì)變化會(huì)對(duì)腐蝕的管道造成嚴(yán)重影響，尤其是總硬度、含鹽量、pH值相差較大的水質(zhì)，水源切換需循序漸進(jìn)進(jìn)行。將切換前、后的兩種水質(zhì)進(jìn)行混合嘗試，管網(wǎng)水中水質(zhì)達(dá)標(biāo)并穩(wěn)定后，逐漸減少切換前水源比例，如切換前∶切換后的水源比例由8∶2逐步調(diào)整至6∶4，再慢慢調(diào)整至4∶6，使管壁中的管垢和生物膜逐漸適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)穩(wěn)步達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)水源切換。