管网材料及设备对水质的影响及对策

1管材及设备对水质的影响

　　1.1腐蚀管网管体破损和腐蚀是水质事故的重要成因。97年对国内大中城市自来水公司的调查数据显示，末端水的浊度、细菌总数、总大肠菌群和游离余氯全年综合合格率较出厂水降低了3.05%，其中总大肠菌群合格率下降7.3%，接近标准临界值。三氯甲烷、四氯化碳分别增加47.91%和38.78%，高锰酸盐指数增加35.0%，反映出管网中有机污染物的增加和氯化作用的存在。我国许多城市在20世纪90年代前铺设的管道当时未采用内外防腐措施，现在锈蚀已相当严重，成为“红水”、“黑水”等水质事故的诱因。

　　1.1.1金属材料金属管内壁腐蚀引起的浊度﹑色度﹑铁﹑锰等含量增加，一般内壁锈蚀的管道污染增加量较大，小口径管道的增加量比大口径更大。铁锈溶于水中造成臭味及味觉不快。另外金属管子内壁腐蚀形成锈垢，，这种结垢层是细菌孳生的场所，微生物附着生长从而形成生物膜，美国在管道生物膜中检出28种细菌。生物膜的老化与脱落引起了用户的嗅、味和色度的增加，并且这些微生物渐渐对消毒剂产生了抵抗力，不易被杀灭，更增加了终端自来水微生物的数量。管道结垢层的厚度会随着时间的延续不断地增加，使管道有效截面积不断缩小，从而严重影响了管道的输水能力。

　　1.1.2水泥材料使用水泥材料的管子有混凝土管、石棉水泥管、水泥衬里管。水与管壁接触部分的腐蚀都是出于同一机理。水中酸性成分消耗水泥碱性成分，引起ca2与oh分解，使饮用水水质恶化。

　　我国1988年以后至今逐步推广对金属管道应用水泥砂浆内衬涂防腐，从检修挖出管道检查情况来看，内防腐效果良好，但也存在一定的缺点，因管道施工回填后变形引起砂浆爆裂，部分脱落，以及水泥砂浆经长期浸泡、冲刷，水泥成分渗出流失，以致引起水泥砂浆结构松散，部份脱落的水泥砂浆流至用户表前，有的甚至导致阀门不能启闭。

　　1.2管道及设备损坏使水质受到污染

　　1.2.1管道埋于地下，被受污染的地下水或污水浸泡，若是管道穿孔、闸门渗漏、接口漏水等未得到及时修复，一旦失压或停水，污水就有可能被吸入，引起管内污染。

　　1.2.2管道上的排水闸出口低于河床水位或接至下水管道中，若闸门关闭不严，则会引起脏水倒灌，引起管内污染。

　　1.2.3管道爆裂漏水，关闸后形成负压，脏水吸入管内，管道修复后又未及时冲排形成污染。

　　1.2.4用户端的贮（用）水设备与供水管道相通，无任何隔断措施，突因停水或其他种种原因引起外来水体回流入配水管内，引起污染。而目前我国一般使用普通止回阀防止水倒流，但使用的效果不好。

　　1.3管道及设备的材质选择不当造成水质污染作为输送饮用水的管材和设备与水接触的部分应该是无毒的，这是选用管材和设备最基本的要求。在目前市场上，管材和设备的品种繁多，怎么去鉴别管材和设备的卫生状况呢？

　　1998年10月1日国家技术监督局与卫生部联合发布了“生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准”（gb/t17219-1998），这是目前评价输送生活饮用水管材卫生安全性的重要依据。

　　1.3.1塑料管道及设备成都水质监测站按国家标准（gb/t17219-1998）对不同厂家的pvc-u管材和管件进行安全性抽验，有四次浸泡液中铅含量严重超标，有一次出现氯仿、四氯化炭超标。监测站技术人员指出，铅是一严重的蓄积性毒剂，是一种致癌变物质，无论是由于短期还是长期摄入人体的铅，都会严重损害健康或造成死亡；氯仿、四氯化炭也均为高致癌风险的有机毒物，由于生产成本等因素，有不少厂家采用低价的三盐基性硫酸铅或二盐基性亚磷酸铅作为产品的热稳定剂，因此产品中含有铅，产品经高氯水的浸泡后，水中自然1000会出现大量的铅。而氯仿、四氯化炭超标则是由于管件与管材粘接时所使用的粘合剂的溶剂引起的。

　　1.3.2玻璃钢管玻璃钢管对内防渗层树脂有明确的要求，要无毒、防渗、耐磨，厚度宜2mm.这样防渗层应采用价格较贵的间苯性不饱和聚酯树脂，但有的厂家采用价格较低的邻苯性不饱和聚酯树脂，厚度也相当薄，倘若此层出现裂纹，纤维容易浸入水中。离心工艺制管来源于奥地利；缠绕工艺制管来源于意大利。可是维也纳、罗马以及经济发达国家的大都市的自来水管网中，没有或很少采用此类管材。这些国家的一些厂商却不断向发展中国家倾销此类制管设备，大量用于城市供水管网中，应该三思。

　　1.3.3对于水泥压力管、内衬水泥砂浆的球墨铸铁管及钢管，在卫生状况上乃有两点应请注意：1.水泥成品往往渗入矿渣，这种水泥有无放射性指标超标的问题值得留心，有些管厂的样本上标注他们选用的水泥，放射性指标检验是合格的证明文件，应示欢迎。

　　2.上述管材内表面不应存在浮浆，就是管道清洗后灰粉层也往往会使输水过程中悬浮物增多。

　　另外，钢管及设备内涂涂料的问题更应小心，避免有毒涂料造成污染。

　　2防止因管材及设备造成污染的对策2.1推广应用新型管材随着技术的进步，新型管材不断地推陈出新。现今，已开发出可用于给水工程中的管材有聚乙烯管（pe管，包括hdpe管、mdpe管、ldpe管）、聚丙烯管（pp-r管、pp-c管）、交联聚乙烯管（pe-x管）、聚丁烯管（pb管）、金属塑料复合管（包括铝塑复合管、钢塑复合管等）、预应力钢筋钢筒混凝土管（pccp管）、玻璃钢管、铜管、不锈钢管等。尽管这些管材的材质不尽相同，生产工艺各有其特点，但在给水工程中表现出的结构独特、强度高、内壁平滑、过流量大、耐腐蚀、无毒无污染、连接方便、接头密封好、重量轻、施工快捷、使用寿命长等特点使其大大地优于普遍使用的镀锌管、钢管、铸铁管，成为他们最理想的替代品。最近，有些地区供水行业禁用硬聚氯乙烯管（upvc管），理由是管中含铅和用铅盐作稳定剂的铅盐严重超标，同时制备pvc的单体氯乙烯（vcm）是否有致癌作用，学术界尚在研究讨论中。

　　一般情况下，管径1400mm宜从pccp、球墨铸铁管、钢管及质量可靠的玻璃纤维加强管中选择，直径越大pccp的技术经济的优越性越大。如生产及施工质量难以确保，尽量避免使用钢管。

　　2.2管材及设备的防腐

　　2.2.1球墨铸铁管和钢管的防腐

　　2.2.1.1沥青类涂层沥青类涂层包括石油沥青和煤沥青，我国和东欧多采用石油沥青，西方国家多采用煤沥青。施工时将熔融的沥青与加强物（如玻璃布）交替缠敷，形成多层厚涂层。其优点是价格低廉，施工工艺成熟，其缺点在于低温脆裂、高温流淌，耐老化性能较差。石油沥青抗细菌侵蚀及耐水性能差，易为植物根茎穿透。随着近几年石油沥青价格的上升，成本亦有所上涨。煤沥青柔韧性较差，浇涂时严重污染环境并有致癌成分散发。

　　沥青防腐层涂装工艺复杂，施工时涂层质量较难控制。当沥青温度较高时，涂层易出现针孔、流淌现象；沥青温度较低时，则流平性差使涂层厚度不均匀。尤其现场施工的防腐层质量更难以保证。此外，管道处于土壤应力较大的环境中时，涂层容易发生失粘剥离破坏。

　　石油沥青适用于地下水位较低，植被较差，土壤电阻率较高的旷野，我国新疆的某长输管线使用其防腐迄今已运行40多年。煤沥青则可用在土质较好的地段，武汉的一条自来水管线采用煤沥青防腐，迄今已运行了74年，涂层和钢管完好如初。由于环保因素的制约，国内各城市管网将逐渐淘汰沥青类涂层的使用。

　　2.2.1.2环氧煤沥青涂层为改善其粘结力和减轻环境污染，在沥青中加入环氧树脂就制成了环氧煤沥青涂料。其与玻璃布共同形成的环氧煤沥青涂层适用于地质条件较为复杂，土壤电阻率中等的地段，较好满足了市政管线防腐的需要，成为国内城市自来水管线的主流涂层，珠海和深圳特区管线外防腐目前基本上都是使用该类涂层。

　　环氧树脂的加入使涂层的粘接力大大增强，该涂料使用时无须熬制，实现了冷涂装，从而使其对环境的影响大大减小。但涂装后需要几天时间才能完全固化投入使用。固化时气温变化、扬尘、雨雪等对涂层性能都有重要和直接的影响，涂料配制时的比例需按气温进行相应调整，故对操作场地和人员的素质要求较高。

　　施工中因操作工人的原因，涂层总厚度也难以控制，厚薄不均、不能达到设计总厚度是施工质量的通病。工厂预制的涂层管在运输过程中会有较多的破损，现场涂装遇到恶劣气候或沟底有积水时，将严重影响施工质量及施工速度。此外，施工是有的队伍有意提高稀释剂用量以降低成本，以至固化后玻璃布网眼不能充满，使涂层质量得不到保证。上述原因造成环氧煤沥青涂层使用效果往往不甚理想，涂层失效的另一个原因也是土壤应力对涂层的破坏。