管網水質化學穩定性的評價指標分析

趙程偉

（四川大學 建筑與環境學院，四川 成都 610000）

作者簡介：趙程偉,研究方向：土木工程。

1 管網水質化學穩定性的評價

給水化學穩定性的判定指數通常被分成兩類：基于碳酸鈣溶解平衡理論的指數和基于其它水質參數的指數。

1.1 基于碳酸鈣溶解平衡的指數

1.1.1 Lange lier飽和指數

飽和指數LSI 由Langelier提出，其計算方法為：LSI=pH-pHs,其中pHs 稱作飽和pH 值，指在CaCO3飽和平衡時的pH 值。其判定方法為：當LSI＜0 時，CaCO3未

飽和，有腐蝕趨勢；LSI＞0 時，CaCO3過飽和，有結垢趨勢；LSI=0 時，既無結垢也無腐蝕趨勢。

該指數認為在某一水溫下水體達到碳酸鈣飽和狀態時，pHs 是一個定值。這樣就可以根據pHs 判斷水中CaCO3的溶解平衡，還能通過LSI 值來調整實際pH 值來控制水質穩定。但該理論沒有考慮到水中懸浮雜質和腐蝕產物對結晶的誘導作用，也沒有考慮到天然阻垢劑對結晶成長的阻礙和分散作用。

1.1.2 Ryznar穩定指數

穩定指數RSI 由Ryznar在LSI 的基礎上，根據大量實際工程資料與實驗數據提出的半經驗公式。其定義為：RSI=2pHs-pH,其判定方法為：RSI 值為4.0 ～ 5.0，水質嚴重結垢；5.0～6.0 時，輕度結垢；6.0～7.0 時，基本穩定；7.0～7.5時，輕度腐蝕；7.5～9.0 時，嚴重腐蝕；9.0 以上，極嚴重腐蝕。該指數的判定結果與實際較吻合，但存在與LSI 同樣的局限性。

1.1.3 CCPP碳酸鈣沉淀勢

CCPP由Rossum 提出，能定量的算出待測水中應該沉淀或溶解多少CaCO3才能使水體達到化學穩定。CCPP 主要考慮的是碳酸鈣溶解和沉淀這兩個過程，其他對碳酸鈣平衡影響較小的離子不予考慮（如Mg+，SO42-等）。CCPP 有以堿度和鈣離子數量兩種計算方式，使用鈣離子的計算方式為：

CCPP=100（[Ca2+]i-[Ca2+]eg）,其中，CCPP 的單位為mg/L，[Ca2+]的單位為mol/L，i 和eq 分別代表待測水原有和碳酸鈣平衡后的鈣離子濃度。其判定方法為：CCPP 值＜-10 時，水體嚴重腐蝕；-10～-5 時，中度腐蝕；-5～0 時，輕微腐蝕；0～4時，基本不結垢或者輕微結垢；4～10 時，輕微結垢；10～15 時，較嚴重結垢；＞15 時，嚴重結垢。

1.2 基于其他參數的穩定指數

拉森比率LR。水體的腐蝕性強弱主要取決于水體中腐蝕離子（氯離子和硫酸根）的多少，但不管是原水還是管網水，水體中仍然存在著天然的緩蝕成分。Larson 和Skold在分析了大量數據后發現，HCO3-有著緩解腐蝕的作用，并提出了拉森比率，其表達式為LR=[Cl-]+2[SO42-]/[HCO3

-]。Larson認為 LR應小于 0.2 以降低水的腐蝕性。

2 結語

在建立適合某地區的水質穩定性評價體系時，要根據水質和管材使用選擇合適的評價指標；LSI、RSI可對原水的性質起到定性的預示作用，LR 計算簡便，評價結果與實際水體的吻合率較高，通常三者聯用。另外，使用以上指數判定出的水質穩定性并不代表著腐蝕或者結垢現象不會發生，即鐵質管材在結垢性較強的水中仍會腐蝕。

[1]方偉.城市供水系統化學穩定性及其控制方法研究[D].湖南:湖南大學,2007,2-11.

[2]LangelierW.F..The Analytical Control of Anti-Corrosion Water Treatment.American Water Works Association,1936,28(10):1500-1505.

[3]RyznarJ.W..A new Index for Determining Amount of Calcium Carbonate Scale Formed by a Water. American Water Works Association,1944,36(4):472-477.

[4]Merrill D.T.,SanksR.L..Corrosion Control by Deposition of CaCO3 Films :A partical Approach for Plant Operators.American Water Works Association,1977,69(11):592-597.

[5]許仕榮,趙偉,王長平,等.碳酸鈣沉淀勢理論計算模型及其應用[J].給水排水,2012,38(5)157-160.