摘要：给水管道在长年的运行中，由于物理、化学、电化学、微生物学等作用，沿管道内壁会逐渐形成不规则的环，本文中称之为“生长环”，它随着管龄不断增厚，使过水断面减少。这样，管道的水是沿“生长环”流动，“生长环”的卫生状况，将直接影响供水水质。因此，提高供水水质，仅从改进水处理工艺或加大投氯量等措施是不够的，而应该从“管道卫生学”的观点研究水质变化问题，提出改善水质的方法。
关键词：生长环 管道
管道腐蚀严重，水质下降的问题是目前困扰供水企业的一大难题，也是必须要抓且要彻底解决的现实问题。水对金属管道内壁侵蚀形成的锈垢 这种侵蚀作用一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。对于金属管道而言，输送的水就是一种电解液，所以管道的腐蚀带有电化学的性质。水中杂质对腐蚀影响最大的是水中的溶解氧。水的pH值明显影响金属管道的腐蚀速度。此外，溶解盐类也是最常见的引起腐蚀的物质，其中最主要的是氯化物。铁管在水中腐蚀的电化学反应是，首先在铁管表面上的某一部位(阳极部位)腐蚀成铁离子进入溶液Fe??Fe 2++2e(1)所释放的电子通过铁管传递到表面上的阴极部位，在阴极上可发生下列反应:①析氢反应;②氧化还原反应(pH>4的近中性和偏碱性水中);③高价金属离子还原反应;④金属沉积反应。它对提高居民的健康生活水平，减少企业的生产成本，保证供水企业的可持续发展，都具有重大的现实意义。烟台开发区已建区１９周年，全区目前已建成供水管网36平方公里、供水管线150公里，满足了全区的用水需要。但是由于过去在设计、施工、管材等方面的种种原因，使开发区2平方公里起步区内的供水系统存在着亟待解决的问题。原敷设的无内衬管道已基本腐蚀，管道内壁结垢现象严重，当水压水量波动时就容易形成“红水”（铁锈水），严重影响了该区域内的企事业单位和居民的生产生活，成了开发区综合环境看不见的死角，区域内的工矿企事业单位及居民要求改善水质的呼声强烈。
一、供水管道腐蚀的现状
该区域内的水质为什么会引起普遍反响？除了百姓生活水平提高及高新技术企业对水质的较高要求外，自来水在输送过程中受到管道的“二次污染”是主要原因，引起“二次污染”的主要原因又是管道腐蚀产生的锈蚀物。为此，我们对全区的供水管道，根据不同的使用年限、不同的管材、管径等因素，选择了几个调查点，对管道内壁的腐蚀情况进行了取样调查，从调查的情况分析，凡是没做内衬的管材，使用５年以上均百分之百地被锈蚀，尤其是普通铸铁管材更为明显，结出５ｃｍ高的锈瘤。从管道中取出的锈块，大的约有６厘米，可见管道腐蚀的严重性。供水管道内部严重的腐蚀结垢，在流速偏低或滞留水的管网末端，一旦管内水流改向或突然加快时会引起水浑浊、发黄。内部结垢还造成管径断面缩小，有的DN100管的断面仅相当DN５０管的断面或者更小，严重影响管网水质及输水能力。管道缩径很厉害，影响水质水压，加大了管网运行负荷。开发区管网早期（１９９０年以前）铺设的供水管道所使用的管材大都以普通铸铁管和镀锌钢管为主，并很少有内衬。其中铸铁管自DN３００—DN７００，管线长度约８０００ｍ。这些受腐蚀管线成了城市供水水质的最大污染源，也成了供水企业的一块心病。
二、管道产生锈蚀后的危害
1.管内锈蚀对供水水质的影响
由于长期受到水的腐蚀作用，管内壁上生成一种含有多种成分和细菌的“生长环”，它的厚度主要受水质、管道材料和使用时间的影响，这些锈垢上所含的多种成分和细菌，会溶于水中，使水质受到“二次污染”。还有管道结垢后，水质“二次污染”，使水中余氯被有机物消耗殆尽，所以细菌的总数增加，在这些细菌中有病原菌，也有对管道起腐蚀作用的细菌。这些各种各样的细菌，有的严重影响水质，有的则加剧了管道腐蚀，从而缩短管道的使用寿命。水质受到污染，严重影响了用水者对开发区的信心。晨光、旭日两小区居民抱怨水质不好，要求开发区财政或水司投资对两个小区管网进行改造；肯达尔自己上了自来水的二次处理设备；华润锦纶及氨纶公司多次多途径反映水质问题，最终自己投资新建回水利用设施。
2.管道锈蚀降低输水能力，电耗增高管道内“生长环”的逐年加厚，不仅影响供水水质，还严重影响原有管道的过水断面，降低输水能力，也使管道阻力增大，而造成供水压力下降。为了保证供水服务的水压，必须采用高扬程水泵来加大水压，这不仅浪费电能，也会增大漏失水量。例如有约为1米DN200的管道使用10年后就产生1.5公斤的铁锈。因此，清除管道锈蚀垢，并防止其再生锈，不仅能提高输水能力，更可提高供水水质，改善开发区形象。经过哈尔滨工业大学的专家一个月的实地论证后认为：对起步区2平方公里DN300-700的供水主管线进行翻新，是改善该区域水质的惟一途径。
三、解决管道腐蚀的技术方法
开发区腐蚀严重的供水管道以泰山路以东为多，集中在建成区，重新敷设管道对城市破坏较大，而且费用不菲。目前比较成熟的免开挖管道修复技术除了能保证管道的使用寿命外，还减少了对城区的破坏，成本也较新敷设管道低，是解决供水管道腐蚀问题的行之有效的新方法。目前在深圳、武汉、济南等地已有成功应用。主要的技术方法有：
（一）刮管方法
1.高压射流法
这种方法，可以不需要断管面利用管道本身的一些附属设备进行除垢。使用的喷头直径很小，喷射出水流的除垢效果距离喷头越近越好。所以清洗管道的口径适合中、小型管道。
2. 机械刮管
机械刮管的施工长度，一般每次可刮管100-150米，对于较长距离的管道要分成若干个清洗段，分别断开，逐段实施，从而增加人工开挖工程量和施工停水时间。机械刮管涂衬每进行一个工作段，需要断管、刮管、涂衬、水泥砂浆养护、冲管等多道工序，一般要5-7天才能完成。
3.弹性冲管器法（Poly-Pig清管法）
Poly-Pig，意思是利用充气的特制工具来刮掉管道内壁附着物。使用Poly-Pig清洗管道，可针对软硬不同的锈蚀、结垢，选用不同形式的清管器，既可除掉管道内的锈蚀结垢物，也能对新排管道通水前进行清除，并且节水、高效。Poly-Pig清管方法适用于DN100以上的各种口径管道除垢工作，一次清管长度可由几十米到几千米，只要管道没有变径，可通过任何角度的弯管和阀门（除蝶阀外），进行长距离清管。清管时施工停水时间短，一般100米的管道，只用一天就可以清洗干净，并恢复供水。弱点是目前国内还没有与其配套的衬里技术，另外，除锈效果也不是很好。
4.空气脉冲法
这种方法利用气水混合物不断变换压力使管道内壁附着物脱落，这是一种特别适合城市供水管道内除锈的方法。除锈是管道翻新的基础。另外，从外地成功经验看，单纯利用一种方法的效果都不太理想。故应针对管道内结垢成分进行调研后，才能找出一种行之有效的方法。
（二）管道衬里的方法和类型
旧管道刮管除锈后的管道衬里可使旧管道恢复原有输水能力，延长管道的使用寿命，这项工作是非常必要的。但刮管以后如不进行涂衬的管道，通水后的腐蚀速度是非常快的。
1.水泥砂浆衬里
水泥砂浆衬里靠自身的结合力和管壁支托，结构牢靠，其粗糙系数比金属管小，对管壁能起到物理性能保障外，也能起到防腐的化学性能，因水泥与金属管壁接触，形成很高的ｐＨ值。
2.环氧树脂涂衬法
环氧树脂具有耐磨性、柔软性、紧密性，使用环氧树脂和硬化剂混合后的反应型树脂，可以形成快速、强劲、耐久的涂膜。环氧树脂的喷涂方法一次喷涂的厚度为0.5-1ｍｍ，便可满足防腐要求。使用速硬性环氧树脂涂衬后，经过2小时的养护，清洗排水后便可使管道投入运行。
3.内衬软管法
用内衬软管法来解决旧管道防腐的方法，有滑衬法、反转衬法、“袜法”及用Poly-Pig拖带聚胺脂薄膜的方法等。这些方法都能形成“管中有管”的防腐形式，防腐效果非常好，在长距离无支管的情况下特别适用，但不适合城市供水管道。利用不开挖技术对管道进行翻新，在保证管道使用寿命的前提下改善水质，是一种行之有效的城市地下管道施工技术。根据外地经验，非开挖技术与新敷设管线造价相当，但避免了对建成区的破坏，对环境影响也较少。我们的具体做法是：对起步区2平方公里市政管线（约8000米）进行翻新，全部采用具有环氧树脂涂层衬里的管材，拟分期完成。其中一期工程主要改造金沙江路（衡山路—泰山路）、泰山路（金沙江路—黄河路）共计DN700管线600米、DN600管线1140米、DN400管线1500米；二期工程主要改造漓江路、金沙江路（长江路—长白山路）、珠江、黄河路（泰山路—泰山路）及长白山路。此项工程大约需2年左右时间完成。旧管道内沉积和锈蚀的日益严重，不仅降低了供水能力，还导致管道内水质恶化，影响区域形象。因此，加强给水管道的科学管理，正确解决管道内的沉积锈蚀，利用管道的刮管与涂衬，是提高效益、节约资金、搞好服务的一项重要措施，它既能改善供水水质，又可延长管道的使用寿命，有不容忽视的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1] 张悦，我国城市污水处理设备的产业化发展趋势与对策，给水排水，V01.24，No.1，1998
[2] 丁廷华、王绍堂、李汝联，人工湿地处理城市污水和工业废水的研究，给水与废水处理国际会议论文集，中国北京，1994
[3] 刘灿生、费霞丽、高欣忠，我国水厂自控技术的发展趋势，给水排水，V01．24，No．1，1998
[4] SusanK．Booth etal，JOURNAL AWWA，May 1999，V0l．91，No.5，pp42—50
[5] 李圭白、李星，污染源治理与饮用水除污染并重，哈尔滨建筑大学学报，V01.29，No.5，1996
[6] 赵璇、吴天宝、叶裕才，我国饮用水源的重金属污染及治理技术深化问题，给水排水，V01.24，No.l0，1998
[7] 许保玖，当代给水与废水处理原理，高等教育出版社，1990