给水管网铁稳定性问题.docxVIP

给水管网铁稳定性问题 我国是一个水资源短缺的国家，人均水资源只有 2300m3，不足世界平均水平的 1/4。水资源特别是饮用水资源短缺已经成为制约我国很多地区经济发展、人民生活水平提高的瓶 颈因素之一。饮用水水质的保障一直是国际国内水工业普遍关注的热点，为此国内外的很多 水厂对传统的混凝、沉淀、过滤、消毒的常规工艺进行改进，增加了预处理和深度处理，但是用户的出水仍然会出现浊度、色度、铁含量和细菌总数超标的现象严重时出现“黄水”现 象(国外称为 red water)。出现这些情况的原因主要是水在配水过程中会在管网中停留一段时间(几个小时甚至几十个小时)，在这个过程中自来水和管壁之间发生各种复杂的物理、化学 和生物反应，从而造成管网水二次污染。 为了减少管网二次污染，保障饮用水在配水过程中安全问题，提出给水管网水质稳定性概念，主要包括生物稳定性和化学稳定性件习。经过国内外研究学者的研究积累，人们对于管网水质稳定性有了较深的认识和了解。目前管网二次污染严重，黄水问题频发主要是由于管网化学稳定性中铁不稳定造成的。 给水管网铁不稳定的危害主要包括:（1)在管网内结垢，造成输水能耗的增加;（2)引起用户出水色度、嗅味和浊度超标，严重时产生“红水” ;（3)引起消毒剂(余氯)和溶解氧的衰减; （4)增加管网水的生物不稳定性，可能引发条件致病菌的生长;（5}腐蚀管网，降低管网寿命; （6)特殊条件下，管垢可吸附水中痕量的砷和镭等元素，并可能释放到管网水中。 给水管网铁稳定性问题从广义上讲，主要包括:管网腐蚀、管垢形成、铁释放现象等多 个复杂问题，包含物理、化学、生物等多种反应，由图 1.1 可以看出这些问题之间相互关联， 相互影响。其中对于管网腐蚀中电化学腐蚀和铁释放现象中化学因素和水力条件的影响l， 国内外已开展了较多研究，但是对于铁稳定性问题中重要组成微生物的作用和影响研究较少， 尚未得到定量的评价。另一方面，随着城市供水安全性和可靠性的需求不断增加，北方地区 例如北京、天津、河北等地采用双水源或多水源供水，这种季节性水源切换和长距离调水可 能导致原水水质突变，为管网稳定性带来新的问题。 因此为了完善给水管网铁稳定性理论体系，形成给水管网黄水问题控制技术，针对目前 管网铁稳定性问题中的微生物作用和水源切换对管网稳定性的影响开展研究是十分必要的。 2 给水管网铁细菌生长的危害 给水管网中铁细菌的生长会对管网腐蚀、铁释放、管垢特性以及管网水质产生较大的负面影响，造成用户出水浊度、色度升高，伴有红褐色沉淀物等。 给水管网中铁细菌引起的危害主要如下: （1）腐蚀管网和管道设备 铁细菌等微生物通过其生命活动引起或促进管材腐蚀破坏，使得管壁的强度变差， 容易由于点蚀引发爆管，从而减少管网的使用寿命。 增加出水浊度、色度和嗅味 铁细菌大量生长使得管道内壁形成红棕色粘泥状腐蚀产物，在水力作用下进入管网水中增加管网水浊度、色度。同时铁细菌的生长为硫化细菌等提供了生存环境，生成硫化氢等引起嗅味问题。 阻塞管道，增加能耗 由于铁细菌促进腐蚀，管道内壁形成大量管垢，降低过水面积和流速，增加能耗。如果铁细菌大量生长会形成肉眼可见的絮状物或者红棕色凝胶体，进入水中后造成管道和设 备的阻塞。 阻碍消毒作用 管网腐蚀速率较快时，会严重影响消毒剂的作用效果。 促进其他微生物生长 通常情况下，铁细菌的大量生长，为其他细菌生长提供基质，并且为硫酸盐还原菌创造了厌氧环境，从而增加出水的生物不稳定性，引发条件致病菌的生长。 1.1.3 水源切换对给水管网水质的影响 水源切换后，虽然原水水质和出厂水水质都符合相应的标准，但是新水源水质与原水源水质的差异可能会引起管网化学稳定性问题，导致水在配水过程中发生二次污染，使用户出水严重超标。 国外曾经报道过由于饮用水水源更换而导致的供水管网大范围的水质恶化问题。例 如，美国南加利福尼业地区在 20 世纪 40 年代水源由地下水更换为地表水后，引发了严重“黄水”问题。黄水发生时，管道表面的腐蚀锈层脱落，管壁上生物膜进入水中，导致用户出水产生异嗅、异味。这一现象持续了很长时间，直至管壁表面形成了新的稳定钝化层后才结束。 美国 Tucson 市 1992 年由地下水改用科罗拉多河地表水后，也引起了大量用户投诉和抱怨， 水质超标问题持续了较长的时间。 国内的部分城市在水源切换时，管网水质也出现超标的现象。例如天津市季节性切换黄河水和滦河水，在水源切换后，管网用户端出水出现较多黄水问题投诉，并且出现细菌超标的问题。石家庄市在地下水源切换为地表水源时，也出现大范围的黄水问题，并且持续约 2 个月。 目前，我国南水北调等长距离输水工程的建设和运行，在提供充足水量的同时也为城市供水带来新的问题，因此对水源切换可能引起的管网铁稳定性问