新闻中心

国内供水管网腐蚀现状及其对水质的影响

发布时间:2017-05-19来源:

       国内城市供水管网及腐蚀现状
 
       众所周知,自来水从出厂水到用户终端要经过漫长的管网,往往需要几个小时,甚至几天。管网实际上是一个大的反应器,继续进行出厂水未完成的反应及水与管壁物质的反应。这些反应有生物性的、物理性的、化学性的,除了受出厂水质影响外,与输配水管道的材质、使用年限、施工等因素有一定的关系。
 
a)管龄8年DN20镀锌钢管                              b)管龄5年DN20镀锌钢管
不同使用时间的供水镀锌钢管内部情况
 
       然而,实际上中国多数城镇自来水由水厂流经管网到水龙头时,水质合格率约下降10%。经过处理的自来水经过给水管网的长距离输配或停留较长时间后,到达用户处时却产生了种种问题,比如水质下降,池度、色度、铁等水质指标升高,严重时产生黄水、黑水等现象,严重影响着居民的日常生活、危害居民的身体健康。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,对于防腐处理较低差的金属管道,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。
 

       根据中国水利水电科学研究院数据显示,目前我国城市供水管网大多处于寿命临界点。一方面受管道内氯腐蚀,产生化学反应,管壁变薄;另一方面,管外壁受地下污水、臭气侵蚀,且供水管线安装之初防腐质量不高等因素造成管外壁脱落。加之上述管材自身的严重缺陷,铸铁管受拉应力影响,环向、纵向均易出现断裂,发生漏水事故;镀锌钢管主要是受腐蚀,老化严重,接口管箍断裂及管身锈蚀剥落,管壁变薄,出现漏水;钢筋混凝土管则是主要表现在接口胶圈老化,水压过高被冲出与钢筋抗拉强度受损管身易出现环向裂缝引发漏水。管网老化会导致泄漏,北京市的漏水率都在20%左右,别的地方应该更多。更严重的是,管网老化导致二次污染事件频发。


年久失修的自来水供水管截面

       山东烟台开发区建区不到25年,原敷设的无内衬管道已基本腐蚀,管道内壁结垢现象严重,当水压水量波动时就容易形成“红水”,严重影响了该区域内的企事业单位和居民的生产生活。根据取样调查的情况分析,凡是没做内衬的管材,使用5年以上均100%被腐蚀,尤其是铸铁管材更明显,结出5cm高的锈瘤。从管道中取出的锈块,大的约有6cm,可见管道腐蚀的严重性。由此可见,我国城市金属供水管网的腐蚀状况及其造成的管网维护与水质恶化等问题十分严重。
 
       城市供水管网腐蚀对水质的影响
 
       腐蚀、结垢和沉积物对水质的污染
       金属管道、配件、水箱和水塔等输配水设施本身含有杂质,金属与杂质之间存在着不同的电极电位,这样,在水的作用下会形成无数微腐蚀原电池,由于化学和电化学作用会对管道内壁造成较严重腐蚀,产生大量铁、锰、铅、锌等金属锈蚀物。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,污垢就会达到恶化水质的程度,对于防腐处理较低的金属管道,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,水质状况越差。腐蚀物和水垢物是管网中形成的新的污染源,沉积物是潜在污染源。
 
       微生物腐蚀对水质的污染

       尽管出厂水通过加氯消毒,大量微生物已经被杀死,甚至维持管网水含有一定余氯量以继续保持消毒作用,用水终端还是会出现细菌学指标合格率明显下降的问题。常见的参与金属腐蚀的铁细菌为:嘉氏铁柄杆菌属、铁细菌属、纤毛菌属、球衣菌属及鞘铁细菌。不同属的铁细菌其特性不同,适宜的生长条件及影响因素各有差别。


       硫酸盐还原菌一种腐蚀性很强的厌氧细菌,它常存在于管内壁上,在没有氧气的条件下,在金属管道电化学过程中主要在阴极起极化剂作用,能反硫酸盐还原成硫化物,这样就加快了管道的腐蚀结垢速度。据报道,在铁、硫细菌参与下的腐蚀速度会增大300~500倍黏液异养菌群主要是通过菌群的代谢形成黏泥或管垢,为硫酸盐还原菌提供厌氧环境,同时可降低水质或造成管道堵塞。微生物的生长繁殖对水质的危害,除了直接造成细菌学质量的下降,同时也是金属腐蚀结垢产生的诱导原因,并且还会造成浑浊度、色度、有机物污染、亚硝酸盐等理化指标的浓度变化。微生物造成的二次污染主要环节在城市管网末梢,尤其是居住区管网和水箱等处。
 
       防腐衬里渗出物对水质的污染
       目前我国城市供水干管主要采用钢筋混凝土管或铸铁管,铸铁管道一般采取水泥砂浆衬里或沥青涂料外防腐。居住区和住宅供水管多为沥青防腐处理的铸铁管和冷镀锌钢管。金属水箱通常使用沥青防腐或者采用镀锌钢板,也有少量采用防锈漆。上述防腐措施尽管对防止金属腐蚀起到了良好的作用,但相应也带来了渗出物对水质的二次污染问题。冷镀锌防腐锌层薄且附着力差,极易造成局部脱落使水中锌浓度升高,防锈漆附着力差,极易脱落,造成水中铅浓度增加。使用水泥砂浆衬里的给水管道由于砂浆衬里的腐蚀或软化、水的碱化作用,不仅降低了管径的有效过水断面,而且对水质也会产生不良影响。
 
       水源切换变化对管网水质的影响
       随着季节变化,一些水厂也在不同地表水源之间切换或是地表水源和地下水源切换。新旧水源切换时,由于原水化学成分的差异,在经过水处理设施后,虽然出厂水都能达到生活饮用水卫生标准,但是一些水质指标存在明显差异。


水质变化引起的供水管壁腐蚀


       已有的案例表明,不同水源切换时由于水质化学组成的差异有可能打破供水管网内长期所形成的管垢/水之间的平衡,引起管网水中铁腐蚀产物的释放量增加,导致用户端水质恶化,如浊度和色度升高、产生异嗅味等问题。国内外曾经多次报道过由于饮用水水源更换而导致大范围用户末端给水管网铸铁管腐蚀层结构特征及其对水源切换适应性的研究水质恶化的现象。