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管道生长环概念与管道防腐
发布者:admin 发布时间:2014/12/8 17:57:01 阅读:964

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 DN 50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 DN 300 —DN 700,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 0.5-1 mm,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。

 
 

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