城市供水管网水质化学稳定性研究

李炳辰 廖贵武 浙江华东工程咨询有限公司

一、引言

当今社会，经济发展质量显著提高，对城市供水工程提出了更高要求，使水质卫生控制面临着严峻的挑战与考验。管网水质的化学稳定性是指水在管道输送过程中既不结垢又不腐蚀管道，主要表现在腐蚀性和结垢两方面，地表水出厂水水质主要表现在腐蚀性上。针对供水系统的水质稳定性，集中在对其腐蚀性倾向的研究上。

二、研究意义

（1）满足人们的生产生活需求。水资源对人们生产生活的影响是至关重要的，因此保障水质达到国家标准，可以使人们的用水需求得到满足，使生产安全得到具体的落实。尤其是在新时期背景下，人们对于美好生活的向往越爱越迫切，这也是当下主要的、突出的社会矛盾。除此之外，对城市供水水质进行检测，可以有效地了解到当地水质的基本情况以及受污染程度，并督促相关部门采取积极有效的措施加以改善和优化，这也在一定程度上保障了人们的生产安全，为其生活生产提供了更为安全、高效、便捷和舒心的环境。（2）推动供水安全工程的建设效率。在当今的时代背景下，供水安全工程关系到整个民生大计，是全世界关注和讨论的焦点问题。在以往以环境为代价发展经济的过程中，无论是水资源还是其他自然资源，污染程度都相对较深，不仅在很大程度上影响了人们的生活、生产效率，对其健康也造成了威胁。但是通过对城市供水水质进行科学合理的检测，可以在一定程度上抑制水体污染，继而为供水安全管理工作提供切实有效的数据依据，推动工程建设的效率和质量。

三、管网水质化学稳定性的影响因素

（一）pH

夏季管网水的pH值下降幅度大于其他季节，水中铁、钙、镁等离子体的原有平衡被破坏，导致管壁上的铁、钙、镁等离子体沉淀物溶解，在水力条件的促进下脱落释放，造成水质恶化水色和浊度的上升，溶解氧的消耗。

（二）溶解氧

溶解氧一直被认为是铁管最有效的腐蚀剂，它可以以不同的方式影响金属的腐蚀。氧可以还原成羟基离子作为电子受体完成金属的氧化腐蚀。管壁上的铁通过原电池反应被氧化成亚铁和三价铁，同时消耗管内的溶解氧。在低溶解氧水平下，大量的铁离子会释放到水体中，而铁离子会呈绿色，铁离子会呈红色，管道中的色度和浊度会增加。

（三）细菌

自养铁细菌在生长繁殖过程中，会吸收大量的亚铁盐，其代谢产物为氢氧化铁，逐渐沉积在管壁上，造成结垢；一定量的细菌生物膜可以起到一定的阻隔作用，防止腐蚀，但生物膜也会形成一个大小不均的曝气室，使局部氧浓度和电位发生变化，从而产生生物腐蚀，膜中的有机物会同时吸附和溶解金属，造成管道的腐蚀。因此，管网要保证有一定浓度的消毒剂来控制细菌的数量。

四、城市供水管网水质化学稳定性优化策略

（一）严格水源管理

有效加强水质监管工作力度，主要可以从两个方面进行，（1）水质监管部门应根据自身的实际情况制定出科学合理的权责制度，进而明确各部门的职能。水质监测工作实际开展过程中，所涉及的部门较多，因此，这些部门之间也要加强沟通，进而实现全面监管水资源的工作目标。（2）城市供水相关管理部门应重视对水资源的优化治理工作，进而为相关工作的开展增添资金投入，从而在最大程度上保障居民的用水安全。

（二）供水水质保障策略

保障供水水质是实现该管网功能的前提，不仅要求水源或水厂满足净化处理标准，而且对于供水管网系统而言，维持生活可用水质的关键就是防止管网二次污染。由于出厂水质不稳定、部分有机物未去除、管壁腐蚀、管线老化等问题，造成管网水中微生物、藻毒素、浊度、色度、铁锰或氯化物含量等超标，水质恶化而产生管网输水二次污染。为了降低二次污染，相关技术主要集中在稳定出厂水质、改善管材设备、加强消毒检测等方面。针对水源水质问题，可先于进水口设置分层取水降低浊度，同时在泵站前进行采用氯、二氧化氯等进行预氧化以降低藻类和有机物污染，然后在水厂通过投加粉末活性炭、消毒药剂和混凝药剂等澄清过滤，最后出厂时加入碱性物质调整pH值至7～8.5以提高水体的化学稳定性。另一方面，主干管网主要采用钢筋混凝土管和钢管，可使用环氧系列或氟碳涂料克服水泥结构的破坏脱落，使用防腐涂料降低钢材腐蚀。在水质检测方面，对入库水质和各分区出厂水质设置水质仪表，实施定期检测，及时反馈调整消毒措施。逐步完善水质信息数据库，开发水质实况检测传感系统，并且通过算法分析管道水质是否存在超标或超过阈值的异常情况，从而预报警情。

（三）投加缓蚀剂

为了避免副作用，许多国家严格控制缓蚀剂的组成和用量。城市供水中只能使用无毒和食品级缓蚀剂，目前常用的是磷硅缓蚀剂及其复配物。磷缓蚀剂包括正磷酸盐和聚磷酸盐，正磷酸盐是一种阳极缓蚀剂，只有在水中有氧时才有效。常用的正磷酸盐有Na3PO4、NaH2PO4和Na2HPO4，其中以Na3PO4最为有效。采用石灰和磷酸钠处理供水管网中的“红水”问题，取得了较好的效果。聚磷酸盐能与水中的钙、镁、铁等阳离子形成不溶性络合物，在金属管道内壁形成保护膜。然而，水中钙离子浓度与聚磷酸盐浓度之比应至少为0.2，优选为0.5。硅酸盐缓蚀剂常用于水玻璃，用硅酸盐控制腐蚀时，更适合于低硬度、低碱度、低pH值的水。

五、结束语

综上所述，城市供水管网虽然能在一定程度上解决水质的化学稳定性问题，或在一段时间内有助于改善水质，但金属管网的腐蚀和“红水”问题将在很长一段时间内继续存在，因此，在水处理过程中，必须控制水质的化学稳定性。碱法、缓蚀剂法和石灰石过滤法是最常用的化学稳定性控制方法，在国外已取得了良好的应用效果。