某城市部分村庄给水管网老旧、管龄较长，管道以钢管和镀锌管为主，内壁腐蚀严重[1]。2017年前，供水水源为江河水，其水质水压稳定，水质投诉较少。2017年进行水源切换，水源由江河水切换为水库水。水库水具有总硬度低、盐度低等特点，管道需要对水质适应一段时间。切换水源3年后，仍存在投诉“黄水”现象。1原因分析经水质检测数据显示，“黄水”现象由水管中铁的释放导致[2-3]。水质主要不达标项目为浊度、色度、铁含量、余氯含量和细菌总数。采集管壁的管垢进一步分析，管垢含铁量为50.23%，三氧化二铁含量为71.76%。管道中未设置防腐内衬，使用单一水源时，水压水质稳定，经过长时间的电化学和微生物作用，管道逐渐腐蚀形成管垢，管垢上生成钝化层和生物膜，起到保护作用，防止管道进一步腐蚀，处于相对稳定的平衡状态[4-5]。切换水源后，水质、水力的变化导致原本稳定的管垢钝化层和生物膜受到破坏，管垢中的铁释放、生物膜脱落，溶入水体，使水的浊度、色度、铁含量和细菌总数升高，余氯衰减。2解决方案（1）管道清洗。针对“黄水”现象较严重的村庄，每月进行一次尾水排放及管道清洗，加强水质检测力度。管道清洗对水质的影响如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.021.T001表1管道清洗对水质的影响项目限值清洗前清洗后清洗后一周色度/度153057浊度/NTU≤1.0016.800.651.34游离余氯/(mg/L)≥0.050.050.300.05pH值6.50~8.507.277.697.40耗氧量/(mg/L)≤3.000.710.650.66铁/(mg/L)≤0.301.660.150.46细菌总数/(CFU/mL)1008215由表1可知，清洗后，管道一周内的水质有所改善，但一周后又出现“黄水”现象，不达标项目为浊度、铁含量。措施浪费水资源，“黄水”现象反复。（2）更换老旧水管。研究地区的水管管龄较长，更换老旧水管可以彻底解决“黄水”问题。但更换水管范围广、投入成本大、更换时间长，对村民的用水影响大。（3）技术改造。采集6条不同区域的腐蚀严重的管道，水样在管中停留24 h，检测水中的铁含量，试验用水样分别为江河水和水库水。试验水样主要水质参数如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.021.T002表2试验水样主要水质参数表项目A江河出厂水B水库出厂水pH值7.597.53浊度/NTU0.1050.121总硬度/(mg/L)107.923.5硫酸盐/(mg/L)20.943.68氯化物/(mg/L)10.185.03溶解性总固体/(mg/L)16258溶解氧/(mg/L)8.588.133管道试验3.1试验一向B水库水中投加不同的pH值调节剂，对6条水管进行铁含量释放的比对试验。B水库水源pH值偏低，pH值为6.5~6.8，需要投加pH值调节剂，调节pH值至7.5~8.0，使水的pH值满足《生活饮用水卫生标准》要求，减缓对管道的腐蚀。投加不同的pH值调节剂对管道中铁释放的影响不同，分别使用氢氧化钠与熟石灰对水库水进行pH值调节，将pH值调节至7.5，对6条不同钢管的铁释放含量进行比对试验。不同pH值调节剂对钢管铁释放含量的影响如表3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.021.T003表3不同pH值调节剂对钢管铁释放含量的影响水管编号氢氧化钠熟石灰差值10.0670.1320.06520.1830.2290.04630.2790.3500.07140.2560.2670.01150.2180.2840.06660.1670.2040.037mg/L由表3可知，pH值一致时，与投加熟石灰相比，投加氢氧化钠后管道中铁含量释放更少，最大差值为0.071 mg/L。《生活饮用水卫生标准》规定，水中铁含量的限值为0.3 mg/L，即使投加氢氧化钠，部分管道中水的铁含量仍有超标风险。将氢氧化钠作为pH值调节剂具有易溶于水、投加方便、调节pH值稳定的优势，但其价格较贵；熟石灰作为pH值调节剂具有价格便宜的优点，但其难溶于水、投加不方便、调节pH值不稳定。基于控制成本考虑，B水库水厂选用熟石灰作为pH值调节剂（下文B水库出厂水均使用熟石灰）。3.2试验二向B水库水出厂水投加不同浓度磷酸盐缓蚀剂，对腐蚀最严重的2号、6号管道进行铁含量释放试验。总磷含量限值为0.4 mg/L，为了避免给水环境的营养化平衡造成破坏，磷酸盐缓蚀剂的最高投加浓度为0.4 mg/L。不同浓度磷酸盐缓蚀剂对铁释放含量的影响如表4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.021.T004表4不同浓度磷酸盐缓蚀剂对铁释放含量的影响磷酸盐缓蚀剂浓度2号管中水的铁含量6号管中水的铁含量00.4240.4400.100.3360.4010.200.2370.3250.300.3360.3300.400.3650.361mg/L由表4可知，磷酸盐的最佳投加量为0.2 mg/L，铁含量释放最多减少0.187 mg/L，但仍有铁含量超标的风险。查阅有关资料显示，磷酸盐缓蚀剂投加量达到10 mg/L时，才能够对管道起到明显的控制作用。在实际生产中加入过高的磷酸盐会对生态环境造成破坏，使水体富营养化，不纳入考虑范围。3.3试验三切换水源后，导致水质差异较大的指标为总硬度、硫酸盐、氯化物、溶解性总固体，试验尝试减少水质差异，减缓“黄水”现象。增加B水库出厂水总硬度和含盐量，向B水库出厂水中投加不同浓度氯化钙，对6条不同钢管进行铁释放试验。不同浓度氯化钙对铁释放含量的影响如表5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.021.T005表5不同浓度氯化钙对铁释放含量的影响水管编号氯化钙浓度铁含量100.128400.207600.308800.330200.424400.275600.336800.376300.288400.285600.343800.395400.344400.222600.243800.367500.283400.234600.278800.370600.440400.287600.438800.377mg/L由表5可知，氯化钙的最佳投加量为40 mg/L，铁含量释放最多减少0.153 mg/L，投加氯化钙能够缓解部分管道的“黄水”现象，但仍有铁含量超标风险，不纳入考虑范围。3.4试验四将A江河出厂水与B水库出厂水1∶1混合以减少水质差异。使用A江河出厂水、B水库出厂水、AB混合水，对6条不同钢管进行铁释放试验。不同水质对水管铁释放含量的影响如表6所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.021.T006表6不同水质对水管铁释放含量的影响水管编号水质铁含量铁含量差异值1A0.127—B0.1280.100A+B0.1182A0.194—B0.4240.257A+B0.1673A0.130—B0.2880.167A+B0.1214A0.177—B0.3440.113A+B0.2315A0.143—B0.2830.124A+B0.1596A0.168—B0.4400.224A+B0.216注：A为A江河出厂水，B为水库出厂水，A+B为A江河出厂水和B水库出厂水1∶1混合后的水。mg/L由表6可知，与B水库出厂水相比，A江河出厂水和B水库出厂水1∶1混合后，铁含量释放最多减少0.257 mg/L，效果良好，铁含量超标风险明显降低。4不同试验对比分析验对比分析汇总如表7所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.021.T007表7试验对比分析汇总试验序号试验内容最佳投加方案铁含量释放最大减少量铁含量释放最小减少量效果一投加不同pH值调节剂氢氧化钠0.0710.011不明显二投加磷酸盐缓蚀剂0.20 mg/L磷酸盐0.1870.039不明显三投加氯化钙40 mg/L氯化钙0.153-0.079（不降反增）不明显四不同水质混合切换前后水源0.2570.100明显试验一、二、三均需要投加试剂，会增加成本，铁释放含量减少效果不明显，不纳入应用范围。试验四不需改变制水工艺，具有低成本、效果明显、实施简单的优点，作为最优方案开展应用尝试。5试验实践及应用选用混合水源切换前后水质的方案，对某个黄水较为严重的村庄进行实际应用。试验应用前、后的水质数据如表8所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.021.T008表8试验应用前、后的水质数据项目限值应用前应用后色度15305浊度/NTU≤1.0016.800.38游离余氯/(mg/L)≥0.050.050.05pH值6.5~8.57.277.64耗氧量/(mg/L)≤3.000.710.78铁/(mg/L)≤0.301.660.18细菌总数/(CFU/mL)100821注：“应用后”为试验应用后3个月的水质数据。由表8可知，试验实现成本低，水中铁含量明显降低，且应用后水质各项指标合格并稳定。应用3个月后，用户投诉由原来的每周的2~3单降为0单。6结语水质变化会对腐蚀的管道造成严重影响，尤其是总硬度、含盐量、pH值相差较大的水质，水源切换需循序渐进进行。将切换前、后的两种水质进行混合尝试，管网水中水质达标并稳定后，逐渐减少切换前水源比例，如切换前∶切换后的水源比例由8∶2逐步调整至6∶4，再慢慢调整至4∶6，使管壁中的管垢和生物膜逐渐适应，实现水质稳步达标，实现水源切换。