自来水管道内腐蚀对管网水质的影响

刘 珏

（苏州高新区自来水有限公司，江苏苏州 215151）

1 概述

随着经济水平的不断提高，人们生活水平也随之升高，对健康的关注程度也越来越高。生活中自来水是必不可少的，自来水水质也越来越受到人们的关注。自来水管道腐蚀有很多危害，不仅会使得水流速降低，导致水质变浑浊，也会造成管道腐蚀增加水中的细菌，管道腐蚀产生的重金属物质会使得饮用者健康受到危害。因此需要对自来水管道内水质受到影响的原因进行分析，通过分析认清管道腐蚀的危害，从而对症下药，提出有效防治措施。

2 自来水管道腐蚀原因

自来水管道腐蚀主要原因有两个，一是自来水中的各类物质与水管管壁发生化学反应会产生化学物腐蚀管道；另一种是自来水中的各类微生物在管道内的繁殖。化学物腐蚀管道主要是指自来水管道在长期的水环境下发生的化学反应。这种化学反应较为复杂，会产生锈蚀物质腐蚀管道，较为常见的便是管道所含的铁元素与自来水发生的反应，这种化学反应常会产生氧化铁等物质，而产生的化学物质与水并不相容，管道内的水又在不断流通扩散，产生的化学物质便会不断扩散，使得腐蚀的面积不断增大。

自来水中含有矿物质这一特质也会使得管道腐蚀发生，矿物质与管壁通常也会发生化学反应，使得沉淀物增加，比如矿物质与管道发生反应产生碳酸钙等。微生物腐蚀管道主要是指自来水水体中含有各类微生物，在适宜环境下不断繁殖并在管道聚集会对管道不断腐蚀。根据实验数据表明，自来水管道壁表面有很多微生物，这些微生物最容易繁殖的地点便是被腐蚀的管道部位。自来水中含有很多杆状、球状微生物，还有很多丝状细菌和藻类物质很容易在自来水管道中繁殖，这些微生物还会产于水体中的物质循环，比如硝化细菌会参与水中的氮循环，有铁氧化细菌会参与水中铁循环。

3 自来水管道腐蚀的危害

自来水管道腐蚀会对管网系统以及水质产生危害。首先自来水管道腐蚀会影响管道壁，腐蚀程度决定着管道壁的薄厚程度，腐蚀的程度越大，管道壁越薄，再加上腐蚀不是不变化的且水是不断流动的，会导致某一部位管道壁越来越薄，甚至到最后导致管道破裂，这些都会影响整个管网系统，降低管网系统的使用寿命。并且，管道内的腐蚀物质增加会使得水中氯元素含量降低，水体变浑浊，严重的情况下水甚至会变黑变绿，水中的细菌含量会急剧上升，甚至会使得水变臭或者产生异味，水质明显变差。自来水管道出现锈蚀后会产生恶性循环，锈蚀后的自来水管道会加剧水质恶化，一是会使得水中的重金属含量和微生物含量急剧增加，加速水质恶化；二是为了使得水质检验达标，会增加消毒药剂的使用频率和含量，导致饮用自来水危害人体健康。

3.1 腐蚀的主要部位

自来水管道腐蚀速度与很多因素有关，根据实验研究表明，自来水管道腐蚀主要与所在系统位置、水流速度、管道的使用时间以及管道安装的外部环境有关。

从自来水管道腐蚀的严重程度来看，管网系统的末端往往腐蚀程度是大于管道的其他部位的，主要原因在于水体是不断流动的，化学反应产生的化学物质以及管道内的微生物都会随着水流而在末端聚集，而管网的末端通常都是水龙头，因此水龙头的腐蚀程度往往都是最大的。水质检测中通过水龙头的水质较其他部位取水的水质，如在管网系统的主管道和支管道直接取水的检测结果，往往都是好于通过水龙头的水的水质检测结果的，通过水龙头的自来水中细菌与重金属的含量往往也是最高的。

管网系统中，口径小的支路管道腐蚀情况比口径大的支路腐蚀情况要严重。产生这种结果的原因主要在于口径大的管道水流速度大于口径小的，水流更大，水速更快，管道内部腐蚀产生的物质会轻易被冲刷走，微生物也会因为较快的水流难以在管壁上聚集与停留。小口径的管道则恰恰相反，小口径会导致水流缓慢，单位水流量与管道接触的面积也较大，化学反应产生的锈蚀物在管道上也难以脱落，微生物也具有在管道壁聚集的客观条件，因此较小口径的支管较大口径支管被腐蚀的程度大。水管使用时间也会影响自来水管道的腐蚀程度，随着自来水管道使用时间不断增加，腐蚀程度也会不断增强。

建筑物的高度也会影响自来水管道的腐蚀程度，随着城市化建设不断加速，人们居住的楼房越来越高，高层用户水压不足的问题一般采用二次供水的方式解决，而二次供水也会影响自来水的水质，高层的自来水管道腐蚀程度往往大于底层自来水管道腐蚀程度。主要原因在于高层自来水需要二次供水，而二次供水的水箱是微生物繁衍的绝佳环境，再加上水箱中水的流动性不足和管理者往往会忽视对水箱的清理与维护，导致水箱这一部位腐蚀程度较为严重。

3.2 对管网水质的影响

3.2.1 金属材料对管网水质的影响

自来水管道材质金属材料居多，这种材质牢固耐用好铺设，而金属材质运输自来水会加剧腐蚀。而腐蚀产生的微生物会使得不健康元素进入水中，影响水质，从而影响人的身体健康。金属被腐蚀后还会产生铁锈，水中沉淀物也会相应增多，水质降低。金属材质的管道被腐蚀后还会出现水管老化脱落的现象，影响自来水的饮用口感。微生物在水中繁衍还会影响水流速度与大小，不断积累在管网终端便会产生较大的问题，管道的运行能力便会极大降低。

3.2.2 水泥材料对管网水质的影响

水泥灌注是自来水管道铺设常用的一种铺设方式，这种方式是为了提高管道铺设的质量。水泥灌注当前普遍使用的材料是混凝土、水泥管石棉水以及泥管衬里等，被进行水泥灌注的管道部分往往会出现较严重的腐蚀情况，被腐蚀的原理是一样的。水泥含有碱性物质，与水中的酸性物质会发生化学反应，导致水质降低。再加上管道一般使用金属材料，水泥灌注与金属管道的双重腐蚀加剧管道整体的腐蚀。水管使用中这两种腐蚀情况并存会导致整个管网结构很多部分会被浸泡腐蚀，导致水泥流失的情况发生，原有的管网结构便会遭受破坏，最后导致管道无法正常使用。长期腐蚀的管网水流冲刷泥垢会堵塞管网中的相关阀门，管道运行便会受到影响。

4 管内腐蚀含有的微生物和化学成分

大量的数据研究发现，自来水管网中，管壁上都有微生物群集，对自来水管道管壁进行电镜分析得出自来水管网管壁具有以下几个特征：一是管壁是坚硬的多孔表面；二是管壁表面薄层下有很多晶体；三是管壁表面多有群集微生物[1]。

对管壁进行射线能谱分析表明，铁瘤主要成分为铁、钙、铝、硫，同时还含有少量的铜和镉。这些粗糙的铁瘤往往都为微生物提供了一个适宜其生存的表面环境，且铁瘤内的某些物质对其繁殖具有保护功能。

通过对铁瘤的成分检测还发现铁瘤中含有大量的微生物，其中较为重要的为直接参与自然界硫循环、铁循环和氮循环的微生物[2]。有氧硫化细菌、硫酸盐还原菌参与硫循环，有铁氧化细菌和铁细菌参与铁循环，硝化细菌和反硝化细菌参与氮循环。诸多实验表明，铁瘤中含有大量的球状、杆状、丝状、藻类细菌。

5 自来水管道内腐蚀防治

5.1 选择合适的管材

输水系统腐蚀较为严重的地方便是末端，为了保障整个管道的稳定性以及实用性，管道铺设还是建议使用常用的金属材质，但是对于居民区来讲，尤其是城市居民区，用水时间段较为聚集，常常是一天中固定的几个时间段，其余时间水在小口径管道和居民用户内管道基本处于停滞状态，这种状态加剧了微生物的繁衍，微生物含量也会不断增长，使得管道在较短时间内便会发生较大程度的腐蚀，因此可以替换合适的小口径管道减少腐蚀，小口径配水管和户内管道对于水压要求不高，因此可以采用耐腐蚀较好的PVC、PE管道进行替换，在管网末端以及室内管道可以多用PVC、PE材质管道减少腐蚀。

5.2 设计合适的二次供水设施

随着城市化发展，高层建筑的数量逐渐增多，因此二次供水的范围不断扩大，根据调查显示，二次供水后水质水平严重下降，并且管内腐蚀也不断严重。因此提高二次供水设施的设计水平维持供水水质的稳定对于人们生活健康尤为重要。要加强运行管理、加强贮水材料腐蚀程度控制以及适当调节贮水量。二次供水最重要的设施便是水箱，水箱的腐蚀控制也是二次供水设计提升的关键点所在，因此在设计水箱，对水箱进行施工管理上要加大投入，加强管理。

由于管理者总是忽视水箱管理，导致水箱内腐蚀较为严重，所以管理者要在日常管护中多注意水箱的定期消毒与清洗。当前高层建筑中水箱管理缺失，二次供水系统中的水箱很少进行消毒清洗，有的甚至不清洗消毒，这便造成了细菌与微生物的肆意繁殖生长，水箱内水质恶化严重。水箱设计中还需要加强对水箱材质的管理，水箱是二次供水的关键部位，最好选用耐腐蚀的材质。水箱内水的不流动性也是水箱内易发生腐蚀的重要原因，因此要适当调节二次供水系统中水箱内的贮水量，减少水在水箱内的停滞时间，控制细菌与微生物的繁殖。

5.3 保持管内水流速

水在管道内的流态也影响着整个管网中水的腐蚀程度，对水管内水流速的适当控制不仅可以降低能量消耗，还可以在不同供水情况下保障供水水压，同时控制管内腐蚀的发生。供水部门有时对管内腐蚀问题不够重视，要提高重视程度并且客观科学地对管网配水系统进行评价，在整个系统宏观的角度下对水流较缓的区域进行改造，因为缓慢区域最容易发生腐蚀。

也需要对腐蚀最易发生的区域经常开展冲洗维护工作，虽然消毒剂的使用会影响水的味道，但是适当增加消毒剂可以极大降低管内微生物的含量，消毒剂可以杀死管内很多微生物，建议使用消毒剂冲洗后投放一些腐蚀抑制剂，在管内壁上形成相应的保护膜，杀死一些冲洗不掉或者冲洗后才悬浮起来的微生物。若微生物已经积累到一定程度，严重到影响管道运水，则需要对管道进行刮洗。在水源地带，也需要进行定期监测，对水库底部以及周围环境污染情况要定期检查，防止水源地带发生淤泥情况，影响整体水质。

5.4 减少水内有机物

生物稳定性较高的管网水微生物含量较少，因此需要提高水的生物稳定性，从而减少水内有机物。生物处理水的方式有很多，当前生物滤池、生物接触氧化和生物硫化床等处理方式已经被广泛应用，这种水的预处理方式能够有效减少水中污染物的含量。同时也可以减少消毒用品的用量，减少消毒用品产生的副作用。此外，还可以运用活性炭技术对付水内有机物的不断产生，活性炭具有吸附作用，投放活性炭不仅可以吸附水中的一些微生物，还可以对水的颜色、气味等进行优化，极大提升水的稳定性。

5.5 提高出厂水水质

出厂水的水质是杜绝二次污染发生的根源，而杜绝二次污染的发生能够从根本上控制整个管网系统被腐蚀的程度。水都具有腐蚀性，其腐蚀性的强弱与多种因素有关，如水的化学物理特质、水流接触的管网表面材料等。在条件允许的情况下，可以适当地改善水源水质，比如采用投放石灰石的方式调节水源的酸碱性，降低水与管网壁发生化学反应的强度与概率，从而降低水的腐蚀性[3]。

水质恶化一般情况下都受微生物的影响，抑制微生物在管道内生长也是控制水质变质的重要方法，控制微生物生长首先可以在水源上防治，微生物在水源上处理不彻底会发生二次污染进入管网，导致更严重的繁殖。而采用不同的消毒方式控制水源内微生物的含量可以降低微生物繁殖的速率，建议可以先用二氧化氯等杀毒剂对原水进行消杀，然后过滤后再次投加氯，保证消毒效果；氯胺反应虽然活性差但是有较高的稳定性，可以利用其对夜间水流停滞期间代替氯进行消杀，这样结合使用，便可以达到对水源持续性消杀的效果。

6 结束语

管网腐蚀以及水质的不稳定都与自来水管道的腐蚀密切相关，控制不好不仅会加快整个管网的老化，降低管道使用时间，还会影响水质甚至危害人的身体健康，因此对管道腐蚀进行防治与控制尤为重要，要采取有效措施对管道腐蚀进行控制防治，从而延长整个管网的使用时间，提高自来水的水质，最终达到保障不影响人们身体健康的效果。