前言

要点提示：水务人眼中的水管，不是管，是管式反应器；管道中的水，不是水，是电解质溶液。基于以上二个理念，就有了不同的技术理解与管理手段。

本来今天想发一篇关于智慧水务系统中水质模型的短文，不经意间看到了这张图片，所以给这个主题订了一个有点矫情的标题：岁月中的生长环。人生路上，就象管道中的水，在清澈的流动中，总有一些沉淀让我们用不同的方式感受到时间的力量，所以很多时候，我们用不同的眼光来看一些专业的问题，也不失为一种方法。

十年以上的管线都会有这种现象，俗称“锈瘤”，在金属管材中尤为常见。但其实图片中的沉淀物，还不仅仅是“锈”那么简单。我们把“生长环“的概念用到了水管中，让这个生硬而不美观的现象，有了一点生气。

下面，我们来探讨一下略显专业的问题：

一、给水管网生长环的成因

1水对管道内壁侵蚀形成的锈垢

对金属管材而言，输送的水就是一种电解质溶液，水的pH值影响着管道被腐蚀的速度，水中的溶解氧对管道腐蚀结垢有很大影响。首先，由于电化学的作用，在管内壁附近形成氢氧化亚铁，然后被水中溶解氧氧化，生成氢氧化铁，形成一层保护膜，在偏碱性水中，使管壁的腐蚀速度减慢。当水中的pH 值变化时， 部分氢氧化铁脱水形成铁锈， 沉积于管道的内表面，它质地松疏，不能起保护作用，以上反应不断进行，形成凸凹不平的锈垢。

2 微生物的腐蚀

　　管内壁上的锈垢是微生物繁殖生长的场所， 微生物的滋生可加速管道的腐蚀。根据实验观察，微生物腐蚀往往和电化学腐蚀同时发生，微生物主要通过电极电位和浓差电池发生变化而间接参与腐蚀作用。我们对沈阳市自来水公司的管道进行现场断管试验，检验了管内生长环表、中、里三层的细菌菌属，均发现普遍存在着丝状铁细菌。铁细菌是一种特殊的自养菌属，依靠铁和氧生存和繁殖。丝状铁细菌在管壁上繁殖的结果，形成密集的锈瘤，同时产生黄褐色絮状物。在给水管网运行中，出现的“红水”水质恶化现象，就是丝状铁细菌所致。

3 管内后沉淀现象

　　水中的微絮凝体、某些金属离子均能在管道中产生后沉淀现象。首先是微絮凝体后沉淀，在给水处理中，混凝剂所形成的絮凝体，绝大部分在沉淀和过滤时被截留去除，但仍有少量微细絮凝体随出厂水一同进入管网，并继续凝聚水中杂质，沉积在管内壁锈垢上，形成具有粘性的沉淀物。这种现象在水流速度小的给水管网末端更为明显。其次是水中铁、锰、钙、镁离子的后沉淀，这些金属离子，在给水管网内达到一定浓度，随着水的pH值、余氯含量等因素的变化，都会沉积在管内壁上。

4自来水生物稳定性

以上三个原因大家比较清楚，但还有一个非常重要的原因是，与自来水生物稳定性相关。

给水管网中的铁细菌、硫细菌等为自养菌，而其他多数细菌以低分子有机物为营养基质异养菌。因此，研究管网中的细菌不宅电考虑两方面的影响，即余氯对细菌生长的抵制作用，和营养物质对细菌生长的促进作用。近年来，研究表明，如果自来水水中有机营养物充足，即使加大投氯量，细菌仍然能够在给水管网中生长。

由上述分析可知，管道内的沉积现象互相影响、互相促进，铝盐微絮凝体和铁、锰的氢氧化物在管壁上粘附，形成一层粘膜，这又为铁细菌的繁殖创造了条件，而铁细菌的繁殖又和电化学腐蚀同时发生，腐蚀的结果形成锈瘤。在以上过程中，水中的杂质又不断粘附于管内壁，因此，随着时间的增长，形成了沿管内壁下部较厚，上部较薄的生长环。

二、给水管网生长环的危害

1 管内生长环对供水水质的影响

　　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。

2 管道生长环对输水能力的影响

　　给水管网生长环不仅影响了供水水质、恶化了管内卫生状况，随着管道内生长环的逐年加厚，从而会不断缩小管道的过水断面，增加了管道的阻力系数，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。当前，国内很多城市虽然水厂不断扩建，水量逐渐增加，但给水管网低压区却不断扩大，这些都是由于给水管网生长环的存在使得水头损失增大引起的。有的城市采用增大供水水泵扬程的方法采用高扬程水泵来加大水压来解决这一问题，这不仅浪费电能，还会使管网漏失水量增大，导致供水成本的提高。

3、解决管道腐蚀的技术方法

　　随着我国供水事业的不断发展，旧管道比例不断增加。管道腐蚀和结垢现象越来越严重，重新敷设管道对城市破坏较大，而且费用不菲。因此，清除给水管道内锈垢并采取必要的防腐措施，不仅可以恢复其通水能力，降低电耗，而且可改善管道内卫生状况，保证供水水质。该课题具有重要的经济效益和社会效益。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。它首先对管道进行刮管除垢来清洗管内壁，之后再用衬里进行防腐处理的除垢、涂膜工艺。

三、水务经理人眼中的“管网”是什么？

各位，看了以上内容，是不是有点吃惊，原来每天吃的喝的水，还有这么多讲究。所以一个水务经理人眼中的供水管道是什么？除此之外，智慧水务中的水质模型，将处于怎样的地位？如何有效建立水质模型需要怎样的基本理念？这就是我们水务经理人需要具有的技术眼光与战略眼光。这就是我们下面要讲的话题：

A管式反应器

城市给水管网，就是---------管式反应器，而不仅仅是输水配水的一个简单工具。水经管网输送过程中，有足够的时间进行生物、化学、物理等反应，使水受到二次污染，达标的水经管网输送到用户时，往往达不到国家饮用水水质标准。因此，对给水管网系统中的水质评估、监测、控制，已经成为国内外给水界普遍关注的课题。所以当前流行的智慧水务系统中，关于水质模型，也应该是重点之一。

B、水质模型

再来谈谈，目前技术发展来看，我印象中的水质模型应该是什么样子的？

1、有足够数量的在线水质监测点。所谓足够，就是与管网长度相匹配监测点的数量。

2、监测哪几个数据?主要有：水温、浊度、色度、PH、余氯、电导率、水压、流量等八个指标，可以根据实际情况适当增减。当然随着技术的发展，相信这些指标也会发生一些变化。

3、充分利用互联网技术，大数据分析工具，与GIS系统、水力模型等智慧水务其它子系统之间的互通共享，跟踪管网水质变化、评估管网水质，智慧水务系统全面掌握、监控管网水质。

C、水质模型的作用

一、让电脑模拟水质参数或某种污染物在管网时间与空间中的分布，从而为合理投加消毒剂，优化消毒过程提供决策依据。

二、水质事故的“诊断”。根据管网的节点流量，管网水质加入“诊断”模块，可以从下游水质推算出上游水质情况，辨识出污染发生的时间与空间位置。

四、如何正确看待我们每天在饮用的自来水？

这个话题,很吸引眼球，很多饮水机的商家，都常常拿这个说事，推销净水机。对此，我不作评判，但你不妨问自己几个问题：

1、你对自来水所担心的问题，对净水机就不存在吗？你对净水机的真正原理真的理解吗？比如净水机滤芯你知道怎么维护?它的二次污染如何避免？桶装水的那个桶是由什么材料做成的？

2、你知道”水齡“的概念吗？从自来水厂到水龙头的时间，与桶装水出厂到你手中的时间哪个更长？这些水有流动性吗？何为流水不腐，户枢不蠢？

3、商家的管理体系，有水务公司这般完备吗？你知道水务公司每二个小时就要对出厂水进行常规检测吗？你知道卫生监督部门对出厂水、管网水、源水都在实时监控吗？

4、、、、、、、、、

如果你有兴趣与我们交流，可在以下几个方面，来共享：

一、在你的应用场景中，愿意提供“生长环”的照片吗?

二、你有智慧水务或水质模型的优秀案例（或方案）吗？

三、你如何看待水质保障问题？（此话题将作为下月讨论重点，欢迎提供观点)

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