自來水管道內(nèi)腐蝕對管網(wǎng)水質(zhì)的影響

劉 玨

（蘇州高新區(qū)自來水有限公司，江蘇蘇州 215151）

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們生活水平也隨之升高，對健康的關(guān)注程度也越來越高。生活中自來水是必不可少的，自來水水質(zhì)也越來越受到人們的關(guān)注。自來水管道腐蝕有很多危害，不僅會使得水流速降低，導(dǎo)致水質(zhì)變渾濁，也會造成管道腐蝕增加水中的細(xì)菌，管道腐蝕產(chǎn)生的重金屬物質(zhì)會使得飲用者健康受到危害。因此需要對自來水管道內(nèi)水質(zhì)受到影響的原因進(jìn)行分析，通過分析認(rèn)清管道腐蝕的危害，從而對癥下藥，提出有效防治措施。

2 自來水管道腐蝕原因

自來水管道腐蝕主要原因有兩個(gè)，一是自來水中的各類物質(zhì)與水管管壁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生化學(xué)物腐蝕管道；另一種是自來水中的各類微生物在管道內(nèi)的繁殖?；瘜W(xué)物腐蝕管道主要是指自來水管道在長期的水環(huán)境下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。這種化學(xué)反應(yīng)較為復(fù)雜，會產(chǎn)生銹蝕物質(zhì)腐蝕管道，較為常見的便是管道所含的鐵元素與自來水發(fā)生的反應(yīng)，這種化學(xué)反應(yīng)常會產(chǎn)生氧化鐵等物質(zhì)，而產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)與水并不相容，管道內(nèi)的水又在不斷流通擴(kuò)散，產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)便會不斷擴(kuò)散，使得腐蝕的面積不斷增大。

自來水中含有礦物質(zhì)這一特質(zhì)也會使得管道腐蝕發(fā)生，礦物質(zhì)與管壁通常也會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得沉淀物增加，比如礦物質(zhì)與管道發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣等。微生物腐蝕管道主要是指自來水水體中含有各類微生物，在適宜環(huán)境下不斷繁殖并在管道聚集會對管道不斷腐蝕。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，自來水管道壁表面有很多微生物，這些微生物最容易繁殖的地點(diǎn)便是被腐蝕的管道部位。自來水中含有很多桿狀、球狀微生物，還有很多絲狀細(xì)菌和藻類物質(zhì)很容易在自來水管道中繁殖，這些微生物還會產(chǎn)于水體中的物質(zhì)循環(huán)，比如硝化細(xì)菌會參與水中的氮循環(huán)，有鐵氧化細(xì)菌會參與水中鐵循環(huán)。

3 自來水管道腐蝕的危害

自來水管道腐蝕會對管網(wǎng)系統(tǒng)以及水質(zhì)產(chǎn)生危害。首先自來水管道腐蝕會影響管道壁，腐蝕程度決定著管道壁的薄厚程度，腐蝕的程度越大，管道壁越薄，再加上腐蝕不是不變化的且水是不斷流動(dòng)的，會導(dǎo)致某一部位管道壁越來越薄，甚至到最后導(dǎo)致管道破裂，這些都會影響整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)，降低管網(wǎng)系統(tǒng)的使用壽命。并且，管道內(nèi)的腐蝕物質(zhì)增加會使得水中氯元素含量降低，水體變渾濁，嚴(yán)重的情況下水甚至?xí)兒谧兙G，水中的細(xì)菌含量會急劇上升，甚至?xí)沟盟兂艋蛘弋a(chǎn)生異味，水質(zhì)明顯變差。自來水管道出現(xiàn)銹蝕后會產(chǎn)生惡性循環(huán)，銹蝕后的自來水管道會加劇水質(zhì)惡化，一是會使得水中的重金屬含量和微生物含量急劇增加，加速水質(zhì)惡化；二是為了使得水質(zhì)檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)，會增加消毒藥劑的使用頻率和含量，導(dǎo)致飲用自來水危害人體健康。

3.1 腐蝕的主要部位

自來水管道腐蝕速度與很多因素有關(guān)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究表明，自來水管道腐蝕主要與所在系統(tǒng)位置、水流速度、管道的使用時(shí)間以及管道安裝的外部環(huán)境有關(guān)。

從自來水管道腐蝕的嚴(yán)重程度來看，管網(wǎng)系統(tǒng)的末端往往腐蝕程度是大于管道的其他部位的，主要原因在于水體是不斷流動(dòng)的，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)以及管道內(nèi)的微生物都會隨著水流而在末端聚集，而管網(wǎng)的末端通常都是水龍頭，因此水龍頭的腐蝕程度往往都是最大的。水質(zhì)檢測中通過水龍頭的水質(zhì)較其他部位取水的水質(zhì)，如在管網(wǎng)系統(tǒng)的主管道和支管道直接取水的檢測結(jié)果，往往都是好于通過水龍頭的水的水質(zhì)檢測結(jié)果的，通過水龍頭的自來水中細(xì)菌與重金屬的含量往往也是最高的。

管網(wǎng)系統(tǒng)中，口徑小的支路管道腐蝕情況比口徑大的支路腐蝕情況要嚴(yán)重。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因主要在于口徑大的管道水流速度大于口徑小的，水流更大，水速更快，管道內(nèi)部腐蝕產(chǎn)生的物質(zhì)會輕易被沖刷走，微生物也會因?yàn)檩^快的水流難以在管壁上聚集與停留。小口徑的管道則恰恰相反，小口徑會導(dǎo)致水流緩慢，單位水流量與管道接觸的面積也較大，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的銹蝕物在管道上也難以脫落，微生物也具有在管道壁聚集的客觀條件，因此較小口徑的支管較大口徑支管被腐蝕的程度大。水管使用時(shí)間也會影響自來水管道的腐蝕程度，隨著自來水管道使用時(shí)間不斷增加，腐蝕程度也會不斷增強(qiáng)。

建筑物的高度也會影響自來水管道的腐蝕程度，隨著城市化建設(shè)不斷加速，人們居住的樓房越來越高，高層用戶水壓不足的問題一般采用二次供水的方式解決，而二次供水也會影響自來水的水質(zhì)，高層的自來水管道腐蝕程度往往大于底層自來水管道腐蝕程度。主要原因在于高層自來水需要二次供水，而二次供水的水箱是微生物繁衍的絕佳環(huán)境，再加上水箱中水的流動(dòng)性不足和管理者往往會忽視對水箱的清理與維護(hù)，導(dǎo)致水箱這一部位腐蝕程度較為嚴(yán)重。

3.2 對管網(wǎng)水質(zhì)的影響

3.2.1 金屬材料對管網(wǎng)水質(zhì)的影響

自來水管道材質(zhì)金屬材料居多，這種材質(zhì)牢固耐用好鋪設(shè)，而金屬材質(zhì)運(yùn)輸自來水會加劇腐蝕。而腐蝕產(chǎn)生的微生物會使得不健康元素進(jìn)入水中，影響水質(zhì)，從而影響人的身體健康。金屬被腐蝕后還會產(chǎn)生鐵銹，水中沉淀物也會相應(yīng)增多，水質(zhì)降低。金屬材質(zhì)的管道被腐蝕后還會出現(xiàn)水管老化脫落的現(xiàn)象，影響自來水的飲用口感。微生物在水中繁衍還會影響水流速度與大小，不斷積累在管網(wǎng)終端便會產(chǎn)生較大的問題，管道的運(yùn)行能力便會極大降低。

3.2.2 水泥材料對管網(wǎng)水質(zhì)的影響

水泥灌注是自來水管道鋪設(shè)常用的一種鋪設(shè)方式，這種方式是為了提高管道鋪設(shè)的質(zhì)量。水泥灌注當(dāng)前普遍使用的材料是混凝土、水泥管石棉水以及泥管襯里等，被進(jìn)行水泥灌注的管道部分往往會出現(xiàn)較嚴(yán)重的腐蝕情況，被腐蝕的原理是一樣的。水泥含有堿性物質(zhì)，與水中的酸性物質(zhì)會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致水質(zhì)降低。再加上管道一般使用金屬材料，水泥灌注與金屬管道的雙重腐蝕加劇管道整體的腐蝕。水管使用中這兩種腐蝕情況并存會導(dǎo)致整個(gè)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)很多部分會被浸泡腐蝕，導(dǎo)致水泥流失的情況發(fā)生，原有的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)便會遭受破壞，最后導(dǎo)致管道無法正常使用。長期腐蝕的管網(wǎng)水流沖刷泥垢會堵塞管網(wǎng)中的相關(guān)閥門，管道運(yùn)行便會受到影響。

4 管內(nèi)腐蝕含有的微生物和化學(xué)成分

大量的數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，自來水管網(wǎng)中，管壁上都有微生物群集，對自來水管道管壁進(jìn)行電鏡分析得出自來水管網(wǎng)管壁具有以下幾個(gè)特征：一是管壁是堅(jiān)硬的多孔表面；二是管壁表面薄層下有很多晶體；三是管壁表面多有群集微生物[1]。

對管壁進(jìn)行射線能譜分析表明，鐵瘤主要成分為鐵、鈣、鋁、硫，同時(shí)還含有少量的銅和鎘。這些粗糙的鐵瘤往往都為微生物提供了一個(gè)適宜其生存的表面環(huán)境，且鐵瘤內(nèi)的某些物質(zhì)對其繁殖具有保護(hù)功能。

通過對鐵瘤的成分檢測還發(fā)現(xiàn)鐵瘤中含有大量的微生物，其中較為重要的為直接參與自然界硫循環(huán)、鐵循環(huán)和氮循環(huán)的微生物[2]。有氧硫化細(xì)菌、硫酸鹽還原菌參與硫循環(huán)，有鐵氧化細(xì)菌和鐵細(xì)菌參與鐵循環(huán)，硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌參與氮循環(huán)。諸多實(shí)驗(yàn)表明，鐵瘤中含有大量的球狀、桿狀、絲狀、藻類細(xì)菌。

5 自來水管道內(nèi)腐蝕防治

5.1 選擇合適的管材

輸水系統(tǒng)腐蝕較為嚴(yán)重的地方便是末端，為了保障整個(gè)管道的穩(wěn)定性以及實(shí)用性，管道鋪設(shè)還是建議使用常用的金屬材質(zhì)，但是對于居民區(qū)來講，尤其是城市居民區(qū)，用水時(shí)間段較為聚集，常常是一天中固定的幾個(gè)時(shí)間段，其余時(shí)間水在小口徑管道和居民用戶內(nèi)管道基本處于停滯狀態(tài)，這種狀態(tài)加劇了微生物的繁衍，微生物含量也會不斷增長，使得管道在較短時(shí)間內(nèi)便會發(fā)生較大程度的腐蝕，因此可以替換合適的小口徑管道減少腐蝕，小口徑配水管和戶內(nèi)管道對于水壓要求不高，因此可以采用耐腐蝕較好的PVC、PE管道進(jìn)行替換，在管網(wǎng)末端以及室內(nèi)管道可以多用PVC、PE材質(zhì)管道減少腐蝕。

5.2 設(shè)計(jì)合適的二次供水設(shè)施

隨著城市化發(fā)展，高層建筑的數(shù)量逐漸增多，因此二次供水的范圍不斷擴(kuò)大，根據(jù)調(diào)查顯示，二次供水后水質(zhì)水平嚴(yán)重下降，并且管內(nèi)腐蝕也不斷嚴(yán)重。因此提高二次供水設(shè)施的設(shè)計(jì)水平維持供水水質(zhì)的穩(wěn)定對于人們生活健康尤為重要。要加強(qiáng)運(yùn)行管理、加強(qiáng)貯水材料腐蝕程度控制以及適當(dāng)調(diào)節(jié)貯水量。二次供水最重要的設(shè)施便是水箱，水箱的腐蝕控制也是二次供水設(shè)計(jì)提升的關(guān)鍵點(diǎn)所在，因此在設(shè)計(jì)水箱，對水箱進(jìn)行施工管理上要加大投入，加強(qiáng)管理。

由于管理者總是忽視水箱管理，導(dǎo)致水箱內(nèi)腐蝕較為嚴(yán)重，所以管理者要在日常管護(hù)中多注意水箱的定期消毒與清洗。當(dāng)前高層建筑中水箱管理缺失，二次供水系統(tǒng)中的水箱很少進(jìn)行消毒清洗，有的甚至不清洗消毒，這便造成了細(xì)菌與微生物的肆意繁殖生長，水箱內(nèi)水質(zhì)惡化嚴(yán)重。水箱設(shè)計(jì)中還需要加強(qiáng)對水箱材質(zhì)的管理，水箱是二次供水的關(guān)鍵部位，最好選用耐腐蝕的材質(zhì)。水箱內(nèi)水的不流動(dòng)性也是水箱內(nèi)易發(fā)生腐蝕的重要原因，因此要適當(dāng)調(diào)節(jié)二次供水系統(tǒng)中水箱內(nèi)的貯水量，減少水在水箱內(nèi)的停滯時(shí)間，控制細(xì)菌與微生物的繁殖。

5.3 保持管內(nèi)水流速

水在管道內(nèi)的流態(tài)也影響著整個(gè)管網(wǎng)中水的腐蝕程度，對水管內(nèi)水流速的適當(dāng)控制不僅可以降低能量消耗，還可以在不同供水情況下保障供水水壓，同時(shí)控制管內(nèi)腐蝕的發(fā)生。供水部門有時(shí)對管內(nèi)腐蝕問題不夠重視，要提高重視程度并且客觀科學(xué)地對管網(wǎng)配水系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)，在整個(gè)系統(tǒng)宏觀的角度下對水流較緩的區(qū)域進(jìn)行改造，因?yàn)榫徛齾^(qū)域最容易發(fā)生腐蝕。

也需要對腐蝕最易發(fā)生的區(qū)域經(jīng)常開展沖洗維護(hù)工作，雖然消毒劑的使用會影響水的味道，但是適當(dāng)增加消毒劑可以極大降低管內(nèi)微生物的含量，消毒劑可以殺死管內(nèi)很多微生物，建議使用消毒劑沖洗后投放一些腐蝕抑制劑，在管內(nèi)壁上形成相應(yīng)的保護(hù)膜，殺死一些沖洗不掉或者沖洗后才懸浮起來的微生物。若微生物已經(jīng)積累到一定程度，嚴(yán)重到影響管道運(yùn)水，則需要對管道進(jìn)行刮洗。在水源地帶，也需要進(jìn)行定期監(jiān)測，對水庫底部以及周圍環(huán)境污染情況要定期檢查，防止水源地帶發(fā)生淤泥情況，影響整體水質(zhì)。

5.4 減少水內(nèi)有機(jī)物

生物穩(wěn)定性較高的管網(wǎng)水微生物含量較少，因此需要提高水的生物穩(wěn)定性，從而減少水內(nèi)有機(jī)物。生物處理水的方式有很多，當(dāng)前生物濾池、生物接觸氧化和生物硫化床等處理方式已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，這種水的預(yù)處理方式能夠有效減少水中污染物的含量。同時(shí)也可以減少消毒用品的用量，減少消毒用品產(chǎn)生的副作用。此外，還可以運(yùn)用活性炭技術(shù)對付水內(nèi)有機(jī)物的不斷產(chǎn)生，活性炭具有吸附作用，投放活性炭不僅可以吸附水中的一些微生物，還可以對水的顏色、氣味等進(jìn)行優(yōu)化，極大提升水的穩(wěn)定性。

5.5 提高出廠水水質(zhì)

出廠水的水質(zhì)是杜絕二次污染發(fā)生的根源，而杜絕二次污染的發(fā)生能夠從根本上控制整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)被腐蝕的程度。水都具有腐蝕性，其腐蝕性的強(qiáng)弱與多種因素有關(guān)，如水的化學(xué)物理特質(zhì)、水流接觸的管網(wǎng)表面材料等。在條件允許的情況下，可以適當(dāng)?shù)馗纳扑此|(zhì)，比如采用投放石灰石的方式調(diào)節(jié)水源的酸堿性，降低水與管網(wǎng)壁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的強(qiáng)度與概率，從而降低水的腐蝕性[3]。

水質(zhì)惡化一般情況下都受微生物的影響，抑制微生物在管道內(nèi)生長也是控制水質(zhì)變質(zhì)的重要方法，控制微生物生長首先可以在水源上防治，微生物在水源上處理不徹底會發(fā)生二次污染進(jìn)入管網(wǎng)，導(dǎo)致更嚴(yán)重的繁殖。而采用不同的消毒方式控制水源內(nèi)微生物的含量可以降低微生物繁殖的速率，建議可以先用二氧化氯等殺毒劑對原水進(jìn)行消殺，然后過濾后再次投加氯，保證消毒效果；氯胺反應(yīng)雖然活性差但是有較高的穩(wěn)定性，可以利用其對夜間水流停滯期間代替氯進(jìn)行消殺，這樣結(jié)合使用，便可以達(dá)到對水源持續(xù)性消殺的效果。

6 結(jié)束語

管網(wǎng)腐蝕以及水質(zhì)的不穩(wěn)定都與自來水管道的腐蝕密切相關(guān)，控制不好不僅會加快整個(gè)管網(wǎng)的老化，降低管道使用時(shí)間，還會影響水質(zhì)甚至危害人的身體健康，因此對管道腐蝕進(jìn)行防治與控制尤為重要，要采取有效措施對管道腐蝕進(jìn)行控制防治，從而延長整個(gè)管網(wǎng)的使用時(shí)間，提高自來水的水質(zhì)，最終達(dá)到保障不影響人們身體健康的效果。