地下给水管网防腐处理措施研究

2022-09-10

给水管网是给水系统重要的组成部分, 但由于管道腐蚀, 水中细菌数、总有机碳、总铁、锌、锰、钙、色度、浊度、有机物等含量增加, 甚至超过国标规定值, 严重影响了供水水质。从管道的腐蚀机理出发, 采取一些方便可行的防腐措施, 有效的控制给水管网腐蚀, 不但可以提高供水水质, 而且可以达到节省管材的目的。

1 给水管道腐蚀的成因

导致内壁腐蚀结垢的根本原因是金属给水管道内壁长期与水接触, 一般是由于有电化学腐蚀和微生物腐蚀。电化学腐蚀是金属材料与电解质溶液接触, 通过电极反应产生的腐蚀, 是一种氧化还原反应。阳极过程中, 金属以离子形式进入水中, 同时将电子留在金属中;水中H+和氧吸收电子被还原而产生吸氧或析氢腐蚀。在管壁生成Fe (OH) 2, 进一步与氧气发生反成R (OH) 3附着于管壁面。而微生物腐蚀是因为给水系统存在铁细菌、硫酸盐氧化 (还原) 菌、黏液异养菌群、硝酸盐氧化 (还原) 菌等微生物, 它们往往直接参与和干扰腐蚀过程, 形成微生物腐蚀, 其中最常见的是铁细菌和硫酸盐氧化 (还原) 菌和黏液异养菌群。硫酸盐 (还原) 菌的存在, 促进了金电化学腐蚀的阴极反应过程。管壁锈垢中存在大量的丝状铁细菌, 铁细菌氧化水中亚铁成高铁氧化物沉积于菌体外鞘或周围粘液层中, 以致在金属表面形成黄褐色的结瘤, 促进了铁的阳极溶解过程。另外, 铁细菌在管内壁附着生长形成结瘤, 形成氧浓差局部腐蚀。

2 给水管道腐蚀危害

锈瘤的生成原因是由于电化学腐蚀和微生物腐蚀的作用结果, 然后发生在管壁上, 由于锈瘤的生成导致水中余氯量迅速减小。其次, 由于给水管网的腐蚀, 使其破坏金属管道内壁, 严重情况下使金属管道破坏, 使漏水量增加, 还可能危害到水质, 供水能力降低等, 如果长期锈蚀而不修复易导致管道穿孔漏水而无法修复, 这样大大降低了管网输水能力, 增加输水电耗。为解决这一问题, 往往采取增大供水压力, 但是增大供水压力可能会导致供水漏失量增大和增加供水动力费用和供水成本。同时管材因为腐蚀而过早损坏并导致管道维修更换费用巨大, 更重要的是对水质产生不良影响和缩短了管道使用寿命。

3 给水管道腐蚀的防治

3.1 提高出厂水质

提高水质量是防止给水管道腐蚀的根本途径。各种水都能腐蚀其它物质, 它的腐蚀性能强度和水的所含元素和所接触物质的表面性质有关, 特别是在水中含化学物质浓度特别高的情况下腐蚀影响之大。一般情况下, 生物过程主要控制水质恶化有关的腐蚀, 我们要对消毒工艺和消毒类型进行研究和试调。氯是我国主要的消毒剂, 在使用氯进行消毒处理时, 应避免两种错误做法:一些水厂没有对出厂水进行消毒, 导致管网腐蚀, 这些水质也就难以保证了, 有些水厂加氯量大, 管网在化学物质作用下腐蚀, 水质变坏。

3.2 建立监测系统

开展防腐蚀研究且充分用于实际工程之中, 那我们最好建立监测系统, 用户采取对策充分利用水源地;收集和积累水质的基本运行数据, 为提高水源地的质量和管理水源提供依据和数据。水质分析和测定是水系统腐蚀监测的两个主方面。

3.3 采用抗腐蚀性管材。

硬质聚氯乙烯 (UPVC) 管、玻璃钢/聚氯乙烯 (FPR/PVC) 复合管、玻璃钢/聚丙烯 (PEP/PP) 复合管等塑料管, 具有质量轻、耐腐蚀、管壁光滑以及水流阻力小和防垢等优点, 我们在室内管道和管网末端应该大量采用。最近在国外, 也广泛使用中、高密度聚乙烯塑料管。因为该管材具有比一般的聚氯乙烯管强度更好, 且具有耐腐蚀和防止其内部结垢, 造价还比钢管要低。一般的这种管材施工多用焊接, 这种方式可以连接到很长, 有的连成3km长再敷到沟内。例如, 钢管顶管接口防腐工程, 所有顶管管材均采用钢管, 钢管管节之间采用坡口对接焊连接, 实现了全封闭并具有很强的整体性。除设置牺牲阳极保护装置外, 还有用钢管管节内外壁表面作防腐处理来提高管道的耐久性和抗腐蚀能力。由于管道在顶进过程中外壁与土体不断摩擦, 所以管节外壁采用较耐磨的玻璃鳞片防腐层, 每根管节两端得留出宽约10cm, 等到一端与前一管节焊接完成后再作防腐处理。按设计要求, 钢管顶管表面处理需达Sa2.5要求, 喷涂两道环氧富锌底漆和三道环氧玻璃鳞, 而且防腐涂层干膜厚度得达到520μm。按此防腐做法做管节接口, 在顶进过程中钢管完全按规范规程操作, 防腐时间一般的为2天, 加上防腐保养期它至少要3天时间才能达到顶管顶进要求的硬度。每顶一节管节都要停留如此长的时间, 无法连续工作, 顶管设备这样顶顶停停显然是不现实的。另外这种除会延长顶管施工周期, 还极易引起顶管机头下沉、顶进摩阻力陡增等问题。以往类似工程都未根本解决钢管接口防腐处理时间长一在钢管顶管中困扰以久的大难题, 为了缩短时间往往都是草草了事。钢管顶管接口采用4000乙烯基酯树脂的加强型玻璃钢工艺, 通过材料选配和优化, 做到了将接口防腐施工和保养完成只需2h左右, 我们就从根本上解决了这一施工难题。

3.4 管道衬里

3.4.1 环氧树脂涂衬

我们采用环氧树脂和硬化剂混合后的反应型树脂涂衬于管内, 可以快速形成、耐久性、强硬性的涂膜, 常常在管内喷涂0.15mm~1mm厚即可达到防腐要求, 这种涂膜有耐磨性、柔软性、紧密性。养护短短2h后便可投入使用, 进行排水。

3.4.2 内衬软管法

滑衬法, 反转衬法是用内衬软管法来解决旧管道防腐的方法, 在长距离无支管的情况下, 我们常常采用“袜法”。所谓“袜法”即用Poly—Pig拖带聚胺脂薄膜的方法等, 这种方法都能形成“管中有管”的防腐形式, 防腐效果非常好, 但不是用于城市供水管道。

3.5 高压水射流清洗

近些年来, 我们普遍采用用高压水射流对管网进行周期性清洗的方法, 高压水射流清洗是一种比较普遍采用地方法, 它是利用从高压泵打出来的高压水经水管到达喷嘴, 然后把高压力低流速的水转换为低压力高流速的射流对管道内部进行连续不断的冲洗, 从而使管道内部的垢物脱落下来, 这样可以抑制管道内部的腐蚀, 恢复了管道的通水能力, 经试验研究这种方法有很好的效果, 并且达到了高效, 节能的效果。