供水管网中铁细菌对管道腐蚀机理的研究

郑淋淋

银川中铁水务集团贺兰供水有限公司 宁夏银川 750200

饮用水一般通过净水厂进行处理，达到质量标准后通过供水系统供给至用户家庭以满足用户的用水需求，供述系统一般由金属材质构成，饮用水的输送过程中很可能被微生物以及电解质腐蚀，从而导致部分金属元素进入饮用水中，影响饮用水的质量，这种情况被称为“二次污染”[2]。引起管道腐蚀的常见细菌包括铁细菌以及硫酸盐还原菌两种[3]，本文主要分析铁细菌对金属材质管道的腐蚀机理，结果如下。

1 铁细菌的腐蚀机理

铁细菌是引发管道腐蚀的主要因素之一，其属于好氧性细菌，具有吸收铁元素氧化过程中的能量并维持生命活动的能力，供水管网的管道中广泛分布着铁细菌。铁细菌又被分为自养型铁细菌、异氧型铁细菌以及兼性型铁细菌，生长于供水管网中的铁细菌一般属于自养型铁细菌。铁细菌不会直接危及到人们的健康，但其存在与供水管网中会影响到饮用水的质量，导致饮用水内有机物含量增加并产生异味，同时能够促进其他细菌在饮用水中的生长繁殖，从而破坏饮用水质量。除此之外，管道腐蚀后产生的异物还会阻塞管道，阻断饮用水的输送路径[4]。部分研究表明铁细菌与硫酸盐还原菌的共同作用是引发供水管网腐蚀的主要因素，硫酸盐还原菌属于一种厌氧菌，常见于土壤、河水以及海水等介质中，能够在供水管网的管垢等无氧环境中生存，与供水管网的金属材质相接触会发生还原反应，从而腐蚀管道并产生黑色硫化物，与铁细菌共同作用会极大加速供水管网的腐蚀速度。

另外，微生物腐蚀是一种微生物进行生命活动而导致金属加速腐蚀的现象，一般来说，微生物在会在金属的表面分泌一种细胞聚合物，使其形成生物膜，当供水管道在输送饮用水的过程中，微生物就会在里面生长发育，导致生物膜覆盖了水管表面，从而加速了生物膜腐蚀金属的速度，因此，在研究供水管网中铁细菌对管道腐蚀机理的过程中，不能只研究微生物对金属的腐蚀机理，还需要对各种影响铁细菌腐蚀供水管网的因素进行分析。

2 影响铁细菌腐蚀供水管网的因素

2.1 PH值对铁细菌腐蚀供水管网管道的影响

饮用水通过供水管网输送到用户家庭的过程中PH值是一项重要的水质指标，与饮用水输送过程中的腐蚀情况关系密切，因此饮用水在进入供水管网前这一项水质指标就得到严格的检测以及控制以保证饮用水的卫生指标。《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中规定饮用水的PH值应当位于6.5以上、8.5以下，当饮用水在输送过程中发生管道腐蚀后，其PH值会出现明显波动，研究结果显示最适宜硫酸盐还原菌生长的PH位于7.0以上、7.5以下，最适宜铁细菌生长的PH值位于5.4以上、7.2以下，其中PH值在5.4以上、8.0以下时铁细菌都可以正常生长，当PH值位于这两个范围内时铁细菌将会在供水管网的管道内迅速发展，从而引起管道腐蚀。因此将饮用水的PH值控制在8.0以上、8.5以下可以有效抑制铁细菌在管道内的生长，从而减轻供水管网中管道的腐蚀。

2.2 温度对铁细菌腐蚀供水管网管道的影响

温度与铁细菌的代谢过程联系密切，因此温度是影响供水管网管道腐蚀的主要因素之一。研究表明，温度位于20摄氏度以上、30摄氏度以下时供水管网管道内的铁细菌能够正常生长，温度位于30摄氏度以上、40摄氏度以下时供水管网内的硫酸氧还原菌能够正常生长，因此高温夏季供水管网内的铁细菌含量与低温冬季比较相对较少，但高温环境会加速消毒剂的损耗，导致供水管网内部的细菌去除率降低。

2.3 水力条件对铁细菌腐蚀供水管网管道的影响

水力停留时间以及流态改变导致的水力作用均会影响到铁细菌对管道的腐蚀，供水管网的设计过程中往往会考虑到水力停留时间对管道腐蚀的影响，但在实际运行过程中，随着供水管网工作时间的增加，供水管网出现损坏，设计的水力流体也会发生变化，从而出现微小的死水区域，这个区域内的水力停留时间与其他区域进行比较明显较大，这些区域的管道腐蚀情况与其余进行比较明显较重，表明水力停留时间的增加会加重供水管网的管道腐蚀程度。除此之外，要高层建筑的饮用水攻击需要在供水管网出口以及用户之间建造水池、水泵以及水箱等二次供水系统，饮用水在输送到用户家庭前需要在二次供水系统中停留，从而增加了水力停留时间，加重了饮用水的质量问题。水力剪切会导致生物膜脱落，改变依附在管壁上的铁细菌数量，破坏管壁的原有形态，导致新的管壁裸露出来并再次发生腐蚀。出现这类情况的初期，水质会略微提升，但随着裸露出现的新管壁再次发生腐蚀，形成新的平衡状态，水质会再次被破坏，且低于最初平衡状态下的水质。

3 结语

饮用水通过供水管网输送的过程中管道腐蚀占据着重要的地位，一方面会增加供水管网内饮用水中有机物的含量，促进各类其他细菌的生长，导致饮用水产生异味，另一方面其产生的腐蚀异物会阻塞管道，影响到饮用水的正常输送，因此供水管网中铁细菌对管道的腐蚀应当得到重视，综合分析铁细菌腐蚀管道的机理，掌握影响铁细菌腐蚀作用的因素，从而制定具有针对性的处理对策，调控饮用水的PH值以及温度，减少水力停留时间以及水力剪切情况的发生，改善铁细菌对管道的腐蚀，提高饮用水质量。