內(nèi)容簡介： 選擇10個(gè)具有典型意義的樣點(diǎn)研究了自來水管道內(nèi)腐蝕對管網(wǎng)水質(zhì)的影響。結(jié)果表明，管道尤其中小口徑配水管道和用戶水龍頭腐蝕使管網(wǎng)水質(zhì)嚴(yán)重下降。選擇合適管材，優(yōu)化供水設(shè)施設(shè)計(jì)和運(yùn)行，提高出廠水水質(zhì)，適當(dāng)調(diào)整用水習(xí)慣，開展腐蝕防治工作等是保證衛(wèi)生供水的重要措施。
1、前言
輸配水系統(tǒng)是個(gè)巨大的反應(yīng)器，其內(nèi)出現(xiàn)的各種生物、物理和化學(xué)過程使管網(wǎng)水質(zhì)和水量均發(fā)生不同程度的變化，系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)也被破環(huán)，導(dǎo)致運(yùn)行安全性下降。腐蝕是生物、物理和化學(xué)過程相互作用的結(jié)果，常見于各種輸配水系統(tǒng)[1]。嚴(yán)重的管道腐蝕不僅使管網(wǎng)水的濁度、色度、細(xì)菌種類和數(shù)量、有毒重金屬含量等水質(zhì)指標(biāo)惡化，而且引起管壁變薄穿孔，增加水頭損失和輸水能耗等[2，3]。有關(guān)腐蝕控制的研究對維持輸配水系統(tǒng)正常的服務(wù)功能具有重要意義。
2、研究方法
2.1 樣點(diǎn)選擇
根據(jù)管道埋設(shè)年代，二次供水和水庫供水等情況，在某市市區(qū)內(nèi)選擇10個(gè)具有典型意義的樣點(diǎn)，研究管道在不同條件下發(fā)生的腐蝕。
2.2 水樣采集
將內(nèi)裝硫代硫酸鈉溶液(1.5%)的玻璃瓶滅菌后采集細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)水樣，用于鐵、錳分析的水樣盛于聚乙烯瓶中。水樣采集在清晨進(jìn)行。要求采樣人在前一天晚上將水龍頭關(guān)嚴(yán)。1#—8#水樣按以下程序采集：(1)在打開水龍頭瞬間用玻璃瓶接取第一個(gè)水樣，搖勻后將部分樣水分裝到聚乙烯瓶中，編號Sil(i＝1，2…，8)，用于評價(jià)水龍頭腐蝕對水質(zhì)的影響；(2)讓水自由流淌2—3分鐘(根據(jù)樓層高低確定)，分別用玻璃瓶和聚乙烯瓶接取第二個(gè)水樣，編號Ss，用于評價(jià)小口徑配水管對水質(zhì)的影響；(3)在水繼續(xù)流淌5—8分鐘后接取第三個(gè)水樣，編號Si，用于分析主(干)管，二次供水水箱或水庫貯水的水質(zhì)。采集第9#和10#水樣了解水質(zhì)在管網(wǎng)末梢，尤其是在戶內(nèi)發(fā)生的變化。在打開龍頭瞬間，第l，2，3，5，7分鐘時(shí)接取，編號SJk(j＝1，2；k＝l，2，…，6)。
2.3 水樣分析
2.3.1 用美國HACH公司生產(chǎn)的2100P型便攜式濁度計(jì)測樣水濁度，結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位(0.1NTU)。
2.3.2 平板法檢驗(yàn)細(xì)菌總數(shù)[4I，29il℃培養(yǎng)72小時(shí)。根據(jù)菌落生長特征確定物種多樣性。
多管發(fā)酵法(12管)檢驗(yàn)鐵細(xì)菌數(shù)量。培養(yǎng)基組成：硫酸銨0，5g，硝酸鈉0.58，磷酸氫二鉀0.5g，七水合硫酸鎂0.58，檸檬酸鐵銨10.08，PH7.2—7.4，121℃滅菌15分鐘。
2.3.3 原子吸收分光光度法測樣水中鐵、錳的含量。
3 、結(jié)果與分析
可看出，用戶水龍頭腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重，流出水的濁度，細(xì)菌種類和數(shù)量，鐵和錳含量顯著高于同期支管和干管內(nèi)流動(dòng)的水。小口徑配水管的腐蝕程度明顯差異。在早期埋設(shè)地區(qū)，如2*，54，伊采樣地，管道已嚴(yán)重腐蝕。附生在管內(nèi)壁的鐵細(xì)菌易受水力沖刷而脫落，在水樣中的檢出量大。使用年限短的管道則較少被腐蝕。干管水樣的鐵細(xì)菌數(shù)量和鐵含量較小口徑配水管水樣低，這表明干管腐蝕較小口徑配水管輕，這與干管內(nèi)水流速度快，微生物難以粘附生長并引起腐蝕等原因有關(guān)。可發(fā)現(xiàn)，從干管到用戶水龍頭，腐蝕呈逐漸增強(qiáng)趨勢，水質(zhì)相應(yīng)惡化。3# 水樣取自二次供水。從檢測數(shù)據(jù)看，水箱內(nèi)水的鐵、錳含量高，細(xì)菌種類多，鐵細(xì)菌數(shù)量尤其大。這些鐵細(xì)菌進(jìn)入戶內(nèi)管道后易在水溫等環(huán)境條件適宜且水流水力停留時(shí)間長(夜間)的情況下增殖，進(jìn)而發(fā)生粘附生長，不斷消耗管材和各種附件，縮短管道有效服務(wù)年限，也使水龍頭過早因腐蝕而出現(xiàn)關(guān)閉不嚴(yán)等現(xiàn)象，增加系統(tǒng)漏耗。7# 地區(qū)由距離水廠不遠(yuǎn)的水庫供水。取樣研究時(shí)，正值腸道傳染病高發(fā)期，適當(dāng)提高了加氯量，出廠水中無細(xì)菌檢出。但這種潔凈水流經(jīng)水庫后，水質(zhì)明顯下降，細(xì)菌增加到6種120個(gè)，鐵細(xì)菌檢出量達(dá)11.5個(gè)/ml，僅濁度有所下降，可能與懸浮顆粒在較長時(shí)間的靜止過程中發(fā)生了凝聚沉降有關(guān)。從檢測數(shù)據(jù)看，水庫水的二次污染是比較嚴(yán)重的。由于水庫調(diào)節(jié)較大范圍內(nèi)的供水，因而鐵細(xì)菌等影響輸配水系統(tǒng)腐蝕的細(xì)菌輸配出去后，給管道維護(hù)帶來很大困難。混合供水的水質(zhì)不穩(wěn)定。水箱內(nèi)水的濁度較低，但由于腐蝕等原因，水中細(xì)菌數(shù)量大，而直接從輸配水管道流出的水的濁度高。用戶要取得潔凈水，必須延長放水時(shí)間。9# 水樣在其他用戶放水后接取。分析發(fā)現(xiàn)，在積水排完后，龍頭流出水較潔凈。由此可見，啟用關(guān)閉時(shí)間較長的水龍頭時(shí)，適量排水是保證用水衛(wèi)生的有效措施。10# 水樣取自7樓用戶。連續(xù)取樣過程中，水質(zhì)變化較復(fù)雜，但均能指示戶內(nèi)管發(fā)生了較為嚴(yán)重的腐蝕。
4、討論
輸配水系統(tǒng)的腐蝕受一系列物理、化學(xué)和生物過程的影響。物理作用，如水流對管壁的沖刷；化學(xué)作用，如管壁鐵銹的生成；生物作用，如調(diào)節(jié)金屬氧化還原反應(yīng)的微生物代謂I活動(dòng)等都是控制管道腐蝕速率的因素。
4.1 所進(jìn)行的調(diào)查表明，水龍頭是輸配水系統(tǒng)內(nèi)腐蝕最嚴(yán)重的部位。這與水龍頭處存在多種水固，氣固，水氣界面，水腐蝕和大氣腐蝕等同時(shí)進(jìn)行，材料損耗速度快有關(guān)。為防止水質(zhì)在用戶終端惡化，應(yīng)推廣使用造價(jià)低，耐腐蝕能力強(qiáng)的水龍頭。
4.2 在居民區(qū)用水主要集中在幾個(gè)時(shí)間段，其余時(shí)間內(nèi)，水在小口徑配水管及戶內(nèi)管內(nèi)基本處于停滯狀態(tài)，有利于微生物隨機(jī)碰撞后發(fā)生粘附并穩(wěn)定增長，使管道在較短時(shí)間內(nèi)即出現(xiàn)腐蝕。考慮到小口徑配水管和戶內(nèi)管對壓力要求不高且PVC。PE管等的耐腐蝕性能好，建議在輸配水系統(tǒng)末端和近末端，設(shè)計(jì)施工室內(nèi)管道時(shí)多采用這些管材。
4.3 隨著高層建筑的迅速隕起，二次供水范圍越來越廣。從調(diào)查結(jié)果看，二次供水設(shè)施內(nèi)流出的水的水質(zhì)嚴(yán)重下降并會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)管道加速腐蝕；為了維持二次供水水質(zhì)的穩(wěn)定性，必須提高二次供水設(shè)施的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)運(yùn)行管理，尤其要重視定期清洗消毒工作，有關(guān)貯水材料的腐蝕控制，貯水量的適時(shí)調(diào)節(jié)等方面的研究也值得深人開展。
4.4 水庫容積大，在較長的水力停留時(shí)間隊(duì)可能發(fā)生比較嚴(yán)重的底泥淤積并在下層形成厭氧環(huán)境，使硫酸鹽還原茵等厭氧菌增殖，同時(shí)出現(xiàn)硝化和反硝化等過程r51。定期監(jiān)測水庫水質(zhì)，觀察水庫底部和周壁污泥積累情況并及時(shí)清洗對優(yōu)質(zhì)供水和管道維護(hù)是必要的。
4.5 提高出廠水水質(zhì)，杜絕二次污染的發(fā)生是控制輸配水系統(tǒng)腐蝕的根本途徑。每種水都具有腐蝕性，其強(qiáng)弱與水的理化特征和所接觸材料的表面性質(zhì)有關(guān)。如果條件許可，應(yīng)適當(dāng)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，如用石灰調(diào)節(jié)出廠水pH，降低水的腐蝕性。一般情況下，與水質(zhì)惡化有關(guān)的腐蝕主要受生物過程調(diào)控。抑制微生物在輸配水系統(tǒng)內(nèi)生長，首先要防止微生物由于處理不徹底或發(fā)生二次污染從外界進(jìn)入管道。為此，可對消毒工藝和消毒劑類型進(jìn)行調(diào)整。二氧化氯等消毒劑的氧化性強(qiáng)，殺細(xì)菌抱子和病毒等微生物的能力超過氯且除THM前驅(qū)物效果好，可先用其對原水進(jìn)行初級消毒，過濾后再投加氯，確保消毒效果。氯胺反應(yīng)活性差，但穩(wěn)定性好，在水力停留時(shí)間長的夜間可替代氯使用，達(dá)到持續(xù)殺菌的目的。抑制微生物再生長的其他措施包括對水進(jìn)行深度處理，降低微生物生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)(如鐵)的含量，使微生物因營養(yǎng)缺乏而不能繁殖生長。
4.6 輸配水系統(tǒng)的腐蝕與水在管道內(nèi)的流態(tài)密切相關(guān)。保持經(jīng)濟(jì)流速不僅能降低能耗，保證供水壓力，也可有效控制腐蝕的發(fā)生。在對整個(gè)輸配水系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)時(shí)，應(yīng)設(shè)法改造緩流區(qū)等易出現(xiàn)水質(zhì)問題的區(qū)域，在全范圍內(nèi)均衡供水。
4.7 輸配水系統(tǒng)發(fā)生腐蝕后，水質(zhì)嚴(yán)重下降。居民可根據(jù)水質(zhì)下降程度適當(dāng)調(diào)整用水習(xí)慣，盡可能排盡積水后接取大口徑輸配水管內(nèi)流出的潔凈水。
4.8 供水部門必須重視輸配水系統(tǒng)的腐蝕問題。在腐蝕嚴(yán)重區(qū)，應(yīng)經(jīng)常開展沖洗工作。沖洗過程中，適當(dāng)增加消毒劑用量，以殺死沖洗后重新懸浮的微生物。推薦在沖洗后投加腐蝕抑制劑，促進(jìn)管道內(nèi)表面保護(hù)膜的形成。若積累的腐蝕產(chǎn)物引起管道輸水能力嚴(yán)重下降，應(yīng)有計(jì)劃地進(jìn)行刮管襯里。
