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(xún)有限公司

一、引言

當(dāng)今社會(huì)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量顯著提高，對(duì)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(yán)峻的挑戰(zhàn)與考驗(yàn)。管網(wǎng)水質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性是指水在管道輸送過(guò)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(duì)供水系統(tǒng)的水質(zhì)穩(wěn)定性，集中在對(duì)其腐蝕性?xún)A向的研究上。

二、研究意義

（1）滿(mǎn)足人們的生產(chǎn)生活需求。水資源對(duì)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(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可以使人們的用水需求得到滿(mǎn)足，使生產(chǎn)安全得到具體的落實(shí)。尤其是在新時(shí)期背景下，人們對(duì)于美好生活的向往越愛(ài)越迫切，這也是當(dāng)下主要的、突出的社會(huì)矛盾。除此之外，對(duì)城市供水水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，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(mén)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(dòng)供水安全工程的建設(shè)效率。在當(dāng)今的時(shí)代背景下，供水安全工程關(guān)系到整個(gè)民生大計(jì)，是全世界關(guān)注和討論的焦點(diǎn)問(wèn)題。在以往以環(huán)境為代價(jià)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過(guò)程中，無(wú)論是水資源還是其他自然資源，污染程度都相對(duì)較深，不僅在很大程度上影響了人們的生活、生產(chǎn)效率，對(duì)其健康也造成了威脅。但是通過(guò)對(duì)城市供水水質(zhì)進(jìn)行科學(xué)合理的檢測(cè)，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(shí)有效的數(shù)據(jù)依據(jù)，推動(dòng)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(jìn)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(rèn)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(guò)原電池反應(yīng)被氧化成亞鐵和三價(jià)鐵，同時(shí)消耗管內(nèi)的溶解氧。在低溶解氧水平下，大量的鐵離子會(huì)釋放到水體中，而鐵離子會(huì)呈綠色，鐵離子會(huì)呈紅色，管道中的色度和濁度會(huì)增加。

（三）細(xì)菌

自養(yǎng)鐵細(xì)菌在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中，會(huì)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(xì)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(huì)形成一個(gè)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(jī)物會(huì)同時(shí)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(lái)控制細(xì)菌的數(shù)量。

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

（一）嚴(yán)格水源管理

有效加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)管工作力度，主要可以從兩個(gè)方面進(jìn)行，（1）水質(zhì)監(jiān)管部門(mén)應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況制定出科學(xué)合理的權(quán)責(zé)制度，進(jìn)而明確各部門(mén)的職能。水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作實(shí)際開(kāi)展過(guò)程中，所涉及的部門(mén)較多，因此，這些部門(mén)之間也要加強(qiáng)溝通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)管水資源的工作目標(biāo)。（2）城市供水相關(guān)管理部門(mén)應(yīng)重視對(duì)水資源的優(yōu)化治理工作，進(jìn)而為相關(guān)工作的開(kāi)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(shí)現(xiàn)該管網(wǎng)功能的前提，不僅要求水源或水廠滿(mǎn)足凈化處理標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)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(jī)物未去除、管壁腐蝕、管線(xiàn)老化等問(wèn)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(biāo)，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(qiáng)消毒檢測(cè)等方面。針對(duì)水源水質(zhì)問(wèn)題，可先于進(jìn)水口設(shè)置分層取水降低濁度，同時(shí)在泵站前進(jìn)行采用氯、二氧化氯等進(jìn)行預(yù)氧化以降低藻類(lèi)和有機(jī)物污染，然后在水廠通過(guò)投加粉末活性炭、消毒藥劑和混凝藥劑等澄清過(guò)濾，最后出廠時(shí)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(cè)方面，對(duì)入庫(kù)水質(zhì)和各分區(qū)出廠水質(zhì)設(shè)置水質(zhì)儀表，實(shí)施定期檢測(cè)，及時(shí)反饋調(diào)整消毒措施。逐步完善水質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)水質(zhì)實(shí)況檢測(cè)傳感系統(tǒng)，并且通過(guò)算法分析管道水質(zhì)是否存在超標(biāo)或超過(guò)閾值的異常情況，從而預(yù)報(bào)警情。

（三）投加緩蝕劑

為了避免副作用，許多國(guó)家嚴(yán)格控制緩蝕劑的組成和用量。城市供水中只能使用無(wú)毒和食品級(jí)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(yáng)極緩蝕劑，只有在水中有氧時(shí)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(wèn)題，取得了較好的效果。聚磷酸鹽能與水中的鈣、鎂、鐵等陽(yáng)離子形成不溶性絡(luò)合物，在金屬管道內(nèi)壁形成保護(hù)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(shí)，更適合于低硬度、低堿度、低pH值的水。

五、結(jié)束語(yǔ)

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(wèn)題，或在一段時(shí)間內(nèi)有助于改善水質(zhì)，但金屬管網(wǎng)的腐蝕和“紅水”問(wèn)題將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)存在，因此，在水處理過(guò)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(guò)濾法是最常用的化學(xué)穩(wěn)定性控制方法，在國(guó)外已取得了良好的應(yīng)用效果。