供水管网中生长环的形成及防控

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摘 要：本文探讨了供水管网中生长环的形成原因及其对水质的影响，并对其防空提出建议。分析结果表明管网材质、水中物理化学沉淀反应及微生物对供水管网中生长环的形成具有重要影响。生长环的形成在减小管道输水能力的同时会严重影响水质卫生状况，实际过程中可从管材替代、管道修复及加强维护管理等方面出发，控制生长环的形成，保护供水水质。

关键词：供水管网 供水水质 生长环

中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（b）-0086-01

随着我国经济的发展、人们生活条件的改善以及环境、健康等意思的提高，出于自身健康的需求，人们对自来水水质提出了更高要求。同时从国家层面来说，优质、安全可靠的供水是一个健康社会及其经济发展的基础。近年来，全国各地自来水污染事件时有发生，使得自来水水质安全防控日益受到全社会各方的重视。调查资料表明自来水经管网输送到用户水质合格率下降可达20%[1]。引起水质下降的原因主要包括：出厂水水质、生长环的影响、消毒副产物的影响、外界二次污染的影响及管材的影响等几个方面[2]。其中生长环对水质的下降具有重要影响。

生长环是由管内壁黄褐色、多孔、凹凸不平的沉积物、锈蚀物、粘垢、微生物等结成的复合体，主要由管道受物理、化学、电化学、微生物学等作用形成[3]。由于其沿着管道环状方向附着在管壁上形成无数的不规则环状结构，因此形象地称为生长环。它随着管龄的增长而不断增厚，在减小过水断面的同时，严重影响水质卫生状况。管道内壁形成的生长环可大致分表、中、里三层，表面生长环比较松软，在水流状态改变的情况下，对水质影响较大。管壁形成的锈垢会影响水的色度，覆着在管壁的沉积物，在水力条件改变时，部分沉积物可重新离散在水中，使水的浊度和微生物指标增加。为此，本文结合相关文献资料，探讨了生长环的形成原因及其控制对策。

1 生长环形成原因及其对水质影响

水中物理化学沉淀反应及微生物对管壁生长环的形成及水质具有重要影响，具体如以下几点。

1.1 管材及沉淀的影响

我国早期铺设的给水管道多为铸铁管，易与水中的氧发生化学反应形成铁锈，进而沉积在管壁上形成锈垢，随着时间的增加，锈垢不断加厚并变硬，成为细菌繁殖生长的场所。当水力条件改变时部分锈垢会被水流冲走，形成“黄锈水”。同时，水中含有钙、镁离子，当水的pH值、温度、碱度等因素变化时，水中的重碳酸根离子会分解出CO2和碳酸根，碳酸根与钙、镁离子化合形成沉淀。此外，当水中含铁量过高时也会分解出碳酸铁，碳酸铁经水解生成氢氧化铁，沉积在管内底部，促进沉淀的形成[4]。

此外，在水处理工艺工程中，未反应的絮凝剂会随水流经管道，在管道内产生絮凝沉淀，形成沉积。同时，在实际运行过程中有极少部分来自水厂滤池的细砂也会在管网中沉淀。

在上述沉淀生成过程中，水流速度对沉淀生成具有重要影响，当管内流速较大时，沉淀较难以形成。反之，则会促进管内沉淀物的形成。

1.2 生物的影响

由于管壁与水流之间的粘滞层和营养物质浓度梯度的存在，可以使细菌从水中迁移到管壁表面生存；另外在水流速度很小或向相对静止的管道内，直径小的细菌可通过布朗运动移向管壁。一旦发生不可逆粘附，细菌就会粘附在管壁表面上，形成生物膜，生物膜表面的粘性物质又有助于其它颗粒在管壁的沉积，加速生长环的形成。

铁细菌能依靠铁的氧化，依赖细菌本身生存过程中所产生的能量而生存。铁细菌附着在管壁后，在生存过程中能吸收亚铁盐和排出氢氧化亚铁，大量的亚铁离子储存在铁细菌本身内，在细菌表面产生氧化后的产物，呈棕色粘泥状，导致水管过流段面严重堵塞[5]。硫酸盐还原菌是一种腐蚀性很强性的厌氧细菌，它常存在于管道壁上，在无氧条件下，在金属管道电化学腐蚀过程中主要在阴极起作用，能把硫酸盐还原成硫化物，这样就加快了管道的腐蚀结垢速度，促进了管壁生长环的形成，对水质产生不利影响。

此外，在水厂消毒过程中，有些细菌在消毒剂的作用下，可能暂时处于休眠或部分被破坏状态，在进入配水管网后，随着消毒剂浓度的下降而又重新恢复活性[6]。水中有机物是细菌生长和繁殖的营养物质，出厂水中残留的有机物促进了管网中细菌的生长和繁殖。据研究，管道内容易繁殖耐消毒剂的藻类，它们由凝胶状薄膜包裹，可以抵抗消毒剂的作用。这些藻类消耗残余消毒剂，同时又使水中有机物浓度提高，有机物本身又成为细菌等微生物的营养物质。这些微生物以水中的有机物为能源进行新陈代谢，并促进金属表面的恶化。这种腐蚀为生物腐蚀、化学腐蚀的共同作用，导致生长环中含有大量的铁、锰、铝、锌以及各种细菌和藻类。

2 防控措施

2.1 推广应用新型管材，加快旧管网的改造

从安全性、经济性等角度选择合适的供水管材。球墨铸铁管具有较好的性价比，是首选供水管材，而PE、UPVC、PPR、钢塑复合管等管材是较好的二次供水管材。在管网改造方面应加快更换已腐蚀、使用多年、陈旧的铸铁管和镀锌管。对确不能进行更换铸铁管的地段，改善管网水质的方法可采用衬管技术。

2.2 加强管道修复技术的应用

采用高压射流、机械刮管、弹性冲管器、空气脉冲法等[7]免开挖管道修复技术对供水管网进行定期冲洗和修复。对新建管网应加强冲洗消毒方案制定和实施。对修复之后的管道应进行水泥砂浆衬里、环氧树脂涂衬等衬里，挥发供水能力，延缓腐蚀速度和使用寿命。

2.3 加强水厂和二次供水设施的运行维护

加强水厂和二次供水设施的运行维护，保证出厂水水质达标，严格控制出厂水余氯量，坚决避免人为因素对管网水质造成的影响。

3 结论

管道生长环对自来水供水水质具有重要影响，其形成主要受管网材质、物理化学沉淀和微生物的影响。生长环的存在会减小管网供水能力、恶化供水水质，实际生产过程中应从管材替代、现有管道修复及加强运行维护管理等方面控制生长环的形成，保护供水水质。

参考文献

[1] 苏琼.浅谈管网水质安全的风险管理[J].广东土木与建筑，2009（5）：41-42.

[2] 路晓波.管网水质二次污染成因及防治措施[J].山西建筑，2011，37（16）：146-147.

[3] 丛颖，左庆忠，宁.给水管网水质影响因素分析[J].中国高新技术企业，2008（15）：65，68.

[4] 袁鑫.浅谈给水管网的二次污染[J].山西建筑，2010，36（2）：200-201.

[5] 蒋伟，徐军，翟军.管道中水垢的形成机理及清洗方法分析[J].清洗世界，2008，24（12）：19-25.

[6] 黄璐，李树平，周巍巍，等.饮用水中臭和味问题分析及去除方法[J].给水排水，2012，38（2）：114-119.

[7] 潘一，孙林，杨双春，等.国内外管道腐蚀与防护研究进展[J].腐蚀科学与防护技术，2014，26（1）：77-80.