浅析市政给水管道腐蚀与防治措施
【摘 要】市政给水管道腐蚀严重，水质下降的问题是目前困扰供水企业的一大难题。给水管网在长期的供水过程中，由于物理、化学、电化学、微生物学等作用，在给水管道因内部腐蚀而产生锈垢，对供水水质造成二次污染， 增大了供水成本。鉴于此，本文对市政给水管道腐蚀与防治措施进行了探讨。
【关键词】给水管网；腐蚀；管材；水质
一、前言
市政给水管网是给水系统重要的组成部分，由于城市水源的污染，供水企业努力采取措施提高出水水质，以满足人们对饮用水水质越来越高的要求。经水厂处理合格的水，在管网中会发生一系列的物理、化学及生物反应，水中细菌数、总有机碳、总铁、锌、锰、钙、色度、浊度、有机物等含量增加， 甚至超过国标规定值， 严重影响了供水水质，需要我们认真对待。
二、影响管网水质的因素
1、出厂水水质
如果出厂水的合格率不高，将直接影响管网水的质量，如出厂水没有氯或加氯量不够，在管网里就可能使细菌、大肠杆菌等微生物大量繁殖，影响管网水质。又如出厂水有腐蚀性时，会使管内产生腐蚀，特别是在流量偏低或水呈滞流状态时，铁锈易沉积，一旦管内水流方向、速度发生变化时，就有可能造成局部时间的红水现象。主要指标有出厂水的 pH 值，pH 值大小直接影响着管网系统内的电化学腐蚀反应。一般认为，pH 值呈中性时，腐蚀速度不受 pH 值影响；pH 偏酸性时，发生放氢反应，腐蚀速度加剧；pH 偏碱性时，腐蚀速度随 pH 值增加而减小。
2、水温
水温是管网水质的一个重要指标，金属表面温度随着水温的增加而增加，按照化学动力学规律，氧向金属表面扩散的速度加快，二价铁在水溶液中的扩散速度加快，电解质的电阻降低，因而腐蚀速度加快。同时，水温升高，管网微生物的活性也显著提高，加速了微生物腐蚀进程。管网水温在工程实践中是不可人为调控的因素，与水厂所处区域、水源选择（地下水或地表水）以及季节变化有关。
3、输配水管网
除了受出厂水水质影响外，管网水质与输配水管道的材质、使用年限、施工等因素有一定的关系，目前在国内城市地下已铺设的管道中，铸铁管仍占相当大的比例。当出厂水具有腐蚀性或管道使用年限过长时，铸铁管内壁就会腐蚀结垢沉积，有研究表明，对于未作防腐处理的金属管道，当年限超过5-10年时，污垢就已达到了恶化水质的程度，对于防腐处理较差的金属管道，3-5 年就开始出现腐蚀现象，管道使用年限越长，腐蚀越严重，水质状况越糟。
4、消毒状况
消毒是保证管网水质必不可少的环节。由于氯具有较强的持续性消毒特点以及价格低等因素，在我国氯仍是广泛使用的消毒剂。加氯消毒可以使出厂水和管网水符合微生物指标，保持了水的新鲜和稳定，但同时如果加氯处理不科学，就会使水质越来越远离毒理学指标的要求，同样不利于人体健康。
三、管道腐蚀的防治措施
1、水质控制法
对水质进行化学处理，防止电化学腐蚀和微生物腐蚀是目前世界先进国家研究采用较多的方法。杜绝二次污染的发生是控制输配水系统腐蚀的根本途径。每种水都具有腐蚀性，其强弱与水的理化特征和所接触材料的表面性质有关，一般情况下，与水质恶化有关的腐蚀主要受生物过程调控，可对消毒工艺和消毒剂类型进行调整。在我国氯仍是主要的消毒剂，一些水厂由于经济等原因，没有对出厂水进行消毒，因此即使出厂水水质较好，管网水质也很难保证，因为余氯的持续性消毒作用能较好地抵制管网中细菌、病毒等微生物的生长繁殖，保持水质的稳定。还可以在水中投加减蚀剂，使管内壁形成一层致密的保护膜，防止金属内部溶解，达到减蚀的目的。磷酸盐是目前最常用的缓蚀剂，无水磷酸钠很早就被用于工业循环水系统的腐蚀控制，而磷酸锌也在给水领域被用作缓蚀剂。磷酸锌可在水中形成易分散的胶体，并沉积于竹壁上形成一层薄的保护膜，可阻止腐蚀的发生。还可以加碱调节，调整水的 pH 值和碱度一般有两种方法：一是投加碱性物质；二是采用石灰石滤池过滤。我国《室外给水设计规范》推荐采用的是加碱法，但需要建设单独的加药系统，且碱剂的运输、储存和加药对设备的腐蚀性强；石灰石滤池的运行费用低、操作简便，可用于一些水力条件符合的小型水厂。当水中侵蚀性 CO2含量较高时，宜采用曝气法提高 pH 值，或采取先曝气去除 CO2后投加碱剂调节 pH 值的流程。
2、对管网清洗、进行除垢
在腐蚀严重区，应经常开展冲洗工作。周期性清洗管网对提高管网水质、恢复管道通水能力、抑制腐蚀发生、维护管网正常运行等具有重要意义，目前常用的清洗方法主要是单向冲洗及擦洗。（1）单向冲洗：单向冲洗是水在设定方式下通过管网，并产生足够的压力冲动沉积物。先关闭相应阀门以隔离管段，再按从水厂到管网末梢、从大口径管到小口径管、从清洁管段到污浊管段的原则逐步开启消防栓。由于水流处于受控状态，故管段冲洗彻底，而且避免了污染物在管段间的流动。由于单向冲洗的程序标准化，且单向冲洗维持水质稳定的时间更长，因此应用比较广泛。（2）擦洗：当冲洗效果不好时一般可采用擦洗方法。常用海绵作为擦子，也可根据管道实际情况选用不同的擦子，擦子比管径稍大一点，对于小管径可将擦子从消火栓通出，对大管径则要切断管子进行擦洗，也可采用弹性清管器，通过清管器和管壁之间产生的摩擦力将锈垢刮下来，并使锈垢随清管器和管壁之间的高速水流流出，这种方法一般适用于管道内壁锈蚀较严重难于清除干净的管网。还可以采用刮管方法：（1）高压射流法。这种方法，可以不需要断管面而利用管道本身的一些附属设备进行除垢。使用的喷头直径很小，喷射出水流的除垢效果距离喷头越近越好。所以清洗管道的口径适合中、小型管道。（2）机械刮管。机械刮管的施工长度，一般每次可刮管100-150m，对于较长距离的管道要分成若干个清洗段，分别断开，逐段实施，从而增加人工开挖工程量和施工停水时间。机械刮管涂衬每进行一个工作段，需要断管、刮管、涂衬、水泥砂浆养护、冲管等多道工序，一般要5-7天才能完成。还有空气脉冲法，这种方法利用气水混合物不断变换压力使管道内壁附着物脱落，是一种特别适合城市供水管道内除锈的方法。除锈是管道翻新的基础。另外，从外地成功经验看，单纯利用一种方法的效果都不大理想。故应针对管道内结垢成分进行调研后，才能找出一种行之有效的方法。
3、选择耐蚀管材
（1）给水管道常用管材有承插式给水铸铁管、球墨铸铁管、焊接钢管、镀锌钢管、预应力（自应力）钢筋混凝土管、玻璃钢管、塑料管、复合管等。1）承插式给水铸铁管：具有较高的机械强度及承压能力，有较强的耐腐蚀性，接口方便，易于施工。其缺点在于不能承受较大的动荷载及质脆。按制造材料分为普通灰口铸铁管和球墨铸铁管，较为常用的为球墨铸铁管。2）钢管：其优点是耐高压、耐震动、薄而轻及管节长而接口少；缺点是易锈蚀影响使用寿命、价格较高，故需做严格防腐绝缘处理。钢管一般用于管径要求大、受水压力高路段，及穿越铁路、河谷和地震区等管段。3）预应力和自应力钢筋混凝土管：优点是抗渗性和耐久性能好，不会腐蚀及腐烂，内壁不结垢等，缺点是质地较脆易碰损、铺设时要求沟底平整，且需做管道基础及管座，常用于大型输水系统。4）玻璃钢管：指玻纤维增强树脂塑料管，这种管材优点在于重量轻，抗腐蚀，安装容易，缺点是刚度小，管道基础要求较严。大口径玻璃钢管在源水引用管道上使用较多，而在供水管网中使用较少。5）塑料管：其优点在于具有表面光滑、输送流体阻力小、耐腐蚀、重量轻、接口方便等，缺点在于质脆、易老化。主要有硬聚氯乙烯管（UPVC）、聚乙烯管（PE）等。6）复合管：室外给排水工程中常用的有镀锌钢管衬塑复合管、孔网钢带塑料复合管。（2）无压排水管一般很少采用金属管，只有当排水管道需要承受较高压力或对渗漏要求严格的地方（如污水泵站的进水管和出水管等）才采用金属管材。较为常见的为混凝土及钢筋混凝土管。
总之，加强市政给水管道腐蚀的防治，是保障管网水质化学稳定性、加强水源管理的重要措施，还需要我们在今后工作中进一步探索和完善。
参考文献：
[1]李欣.给水管道生长环的冲洗与防治，哈尔滨建筑大学学报.2002，35（12）.
[2]王助国，段洪玲，刘佳.给水管道内部腐蚀原因、危害及防护措施，辽宁化工，2005，34（ 2） .
[3]吴红伟.配水管网中管垢的形成特点和防治措施，中国给水排水，2002，64（3）.