給水管網水質化學穩定性的定義及控制技術研究進展

摘 要：本文分析了影響水質化學穩定性的因素，并針對各影響因素提出了控制水質化學穩定性的措施。

關鍵詞：供水管網；化學穩定性；影響因素；控制方法

近些年來，隨著水處理技術的提升，城鎮供水出廠水水質已經基本上達標，但是出廠水進入城市市政管網后還是會發生物理、化學反應，導致濁度、色度等升高，造成管網水質二次污染。因此研究控制管網穩定性的方法變得尤為重要。

1 水質化學穩定性的定義

水質化學穩定性指的是管網水在管道輸送過程中既不會腐蝕管道也不會結垢，在水工業中，被定義為既不溶解也不沉積CaCO3 [1]。達標的出廠水經過管網時，由于供水管網內水流狀況發生變化，管道內壁的腐蝕物很可能脫落進入自來水中，造成管網水的濁度、色度及其他指標超標。[2]因此，控制管網腐蝕，提高管網的水質化學穩定性對保護管網和提高管網水水質具有重要意義。

2 水質化學穩定性的影響因素

2.1 管材的影響

目前常用的管網管材有金屬管道、塑料管道以及復合管等。國內的管網大多是采用鑄鐵管，而國內大部分水廠采用液氯消毒，出廠水中含有具有腐蝕性的CL-，所以水在金屬管道流動過程中易形成管內腐蝕，導致產生鐵銹。相對來說，塑料管道和復合材料管道的水質穩定性要好得多。

2.2 水質指標對管網的影響

管網水的水質狀況與鑄鐵管網的腐蝕情況密切相關。管網腐蝕有重要影響的水質參數有：余氯、溶解氧和溫度。

2.2.1 余氯

余氯含量過低，氯的消毒效果會降低，對細菌的殺滅和抑制效果減小，導致管壁滋生大量細菌，從而腐蝕管壁。余氯含量過高，也會導致CL-腐蝕管壁，所以管網中要保證適宜濃度的余氯。

2.2.2 溶解氧

研究表明，高溶解氧濃度下，鑄鐵管道腐蝕小；而低溶解氧濃度條件下，鑄鐵管道腐蝕較大[3]。

2.2.3 溫度

溫度的變化會影響到溶解氧的變化。溫度越高，水中溶解氧含量越低；溫度越低，水中溶解氧含量越高。水溫的變化會影響溶解氧和腐蝕性離子在水中的擴散速度，影響管網的腐蝕速度。水溫過高，供水管網腐蝕的速度會加快。

2.3 水處理工藝對水質化學穩定性的影響

在飲用水處理的過程中，混凝劑、消毒劑和強氧化劑的投加都會引起水質化學穩定性的變化。水廠的源水對金屬管道不一定有太大的腐蝕性，水處理工藝流程則會增加水的腐蝕趨勢。

2.3.1 混凝

現在國內用的較多的混凝劑為PAC，PFS等無機聚合鹽類，使用這些無機聚合鋁鹽或者鐵鹽的投加會導致水的pH值和堿度下降，繼而導致管網水穩定性下降。

混凝劑的種類不同，對水質化學穩定性影響也會不同。研究表明，與鋁系混凝劑相比，鐵系混凝劑更容易使管網水化學穩定性變差，從而引起管道內壁腐蝕。

2.3.2 消毒

國內用的消毒劑主要包括：液氯、二氧化氯、臭氧。其中國內用的最多的液氯消毒會導致pH和堿度下降，氯離子濃度上升，管網水的穩定性變差，腐蝕性增強。用二氧化氯消毒時，由于二氧化氯幾乎不與水反應，所以對水的pH影響很小，繼而對管網水化學穩定性影響相對較小。使用臭氧作為消毒劑時，臭氧的氧化作用會將部分有機物氧化，降低pH和總堿度；但是臭氧加入水體也會使溶解氧過飽和，導致pH和總堿度上升，所以加入臭氧后的出水狀態取決于哪個作用占主導[3]。

綜上所述，控制管網水的化學穩定性關鍵在于控制出廠水的水質化學穩定性。選擇合適的混凝劑和消毒劑對調節管網水化學穩定性有重要意義。

3 水質化學穩定性的控制方法

①采用多水源供水，將兩種或者多種水源水摻混，摻混后的水質雖不能直接讓水質穩定，但它能將pH、堿度、硬度等參數調整到一定范圍，為后續的處理提供適宜的水質環境；②改造輸水干管，達到使用年限的管網盡快更換，盡量采用UPAC管，PE管，以及塑料復合管等新型管材。定期對管網進行沖洗消毒，保證管道內壁的清潔；③加強管網水質監測工作。在管網中設置在線水質監測點，隨時監測管網水pH變化情況，再根據情況調整水的pH值、堿度。

4 結論和建議

通過更新改造管網，雖然在短時間內可以解決管網水質化學穩定性的問題，但是長期來看，金屬管網的腐蝕以及由此引起的“紅水”問題依然存在。因此我們應建立符合我國實際情況的水質化學穩定性控制標準，從水處理工藝流程開始進行化學穩定性的控制。

當前國內應用較多的化學穩定性控制措施主要是投加堿劑，如NaHCO3、NaOH和石灰等。在選擇投加堿劑的種類時，應考慮到NaHCO3、NaOH使用成本較高；投加石灰則會經常腐蝕管道，堵塞計量泵。我們應該綜合考慮以上因素，選擇最適合當地水質特點的工藝和方法。

參考文獻：

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

[2]Schock，M.R.Internal corrosion and deposition control.In Water Quality and Treatment，5th E.AWWA：Denver，CO，1999：17.1～17.97.

[3]張曉健，牛璋彬.給水管網中鐵穩定性問題及其研究進展[J].中國給水排水，2006：1.

作者簡介：

凌春原（1988- ），男，湖南衡陽人，助理工程師，本科，主要研究方向為化學檢測理論與實踐。