水處理行業(yè)的腐蝕問題

腐蝕長(zhǎng)久以來一直是水處理行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，特別是管道發(fā)生的內(nèi)腐蝕和外腐蝕。目前，采用外涂加內(nèi)涂的鋼管、鋼筋混凝土和塑料管是有效防治埋地管道腐蝕的最佳做法。

涂層鋼管和鋼筋混凝土都需要進(jìn)行防腐處理，以最大限度地延長(zhǎng)其使用年限、最大限度地減少因泄漏和斷裂而造成的公共安全隱患。要制定輸水系統(tǒng)的緩蝕或腐蝕管理策略，首先必須明晰：腐蝕影響管道系統(tǒng)內(nèi)外部區(qū)域及其基本形式。

內(nèi)腐蝕

無內(nèi)襯鋼管、鑄鐵管或球墨鑄鐵管的內(nèi)腐蝕會(huì)縮短其使用年限，導(dǎo)致消費(fèi)者獲得的水質(zhì)變差。其原因是發(fā)生腐蝕的金屬會(huì)存在于通過管道輸送的水中，最終變成消費(fèi)者的飲用水。避免管道內(nèi)腐蝕的第一道防線就是有效的水處理計(jì)劃。在從水處理廠到消費(fèi)者的過程中，水質(zhì)會(huì)隨著時(shí)間的推移而降低。比方說，停止流動(dòng)時(shí)，如果在輸水系統(tǒng)中停滯了幾天或更長(zhǎng)時(shí)間，水會(huì)具有腐蝕性。因?yàn)橛糜谙镜幕瘜W(xué)品在運(yùn)輸過程中被消耗掉了。水力學(xué)因素（包括水流量、用戶需求量、壓力值等）控制著水在輸水系統(tǒng)中的停留時(shí)長(zhǎng)。離水處理廠位置最遠(yuǎn)、或位于水停滯狀態(tài)的地區(qū)、或用水量較低的用戶，其獲得的水質(zhì)與那些剛經(jīng)過處理、離開水處理廠后就飲用的水質(zhì)相比，有很大不同。在這些偏遠(yuǎn)的、或是低使用量的地區(qū)，可能存在局部腐蝕的問題。

另一個(gè)可能導(dǎo)致管道內(nèi)腐蝕的原因是水質(zhì)長(zhǎng)期不穩(wěn)定。適當(dāng)?shù)卦谒刑砑泳徫g劑可以為管道內(nèi)壁形成保護(hù)膜，而不穩(wěn)定的水質(zhì)會(huì)阻礙其形成。從多個(gè)水源地取水的系統(tǒng)（通常出于安全和可靠性的考慮）特別容易受到這個(gè)問題的影響。

據(jù)美國水務(wù)協(xié)會(huì)的估算，若統(tǒng)一將美國數(shù)百萬英里的老化水管更換為塑料管或涂層鋼管，其成本約為2.1萬億美元。即便將這筆費(fèi)用分?jǐn)傇?5年， 每年仍需840億美元的投資。因此，更有效、更經(jīng)濟(jì)的方案是進(jìn)行腐蝕管理，以延長(zhǎng)現(xiàn)有系統(tǒng)的使用年限。

外腐蝕

用于輸水的無內(nèi)襯鋼、鑄鐵或球墨鑄鐵管的外腐蝕是由管道所處的周圍土壤化學(xué)環(huán)境引起的，其中包括較低的pH值、鹽分、低電阻率和細(xì)菌存在等不同的參數(shù)，所有這些都能引起腐蝕。腐蝕的發(fā)生還需要氧氣的存在，而氧氣通?？梢匀芙庠谒校灰虼?，潮濕的土壤會(huì)讓未受保護(hù)的鋼材發(fā)生腐蝕。

陰極保護(hù)(CP)是一種防腐蝕技術(shù)，利用犧牲陽極保護(hù)金屬或鋼筋混凝土管道的外部，使金屬處于惰性或無反應(yīng)狀態(tài)，從而避免發(fā)生腐蝕。CP系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和維護(hù)得當(dāng)?shù)脑挘艿劳獗砻婢筒粫?huì)發(fā)生腐蝕。

水處理行業(yè)

在美國，供水系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的公共服務(wù)，其中有超過15.1萬*個(gè)飲用水系統(tǒng)、包括數(shù)百萬英里長(zhǎng)的管道。

在去除固體、有機(jī)和無機(jī)污染物后，供水系統(tǒng)為3億多人提供飲用水?？蓞⒖家韵聢D表。每年供水系統(tǒng)都會(huì)發(fā)生24萬多個(gè)管道泄漏和破裂等問題或事故，主要由于第三方損壞或腐蝕造成，飲用水浪費(fèi)量超過兩萬億加侖。

* 數(shù)據(jù)來源：美國能源環(huán)境署

腐蝕管理系統(tǒng)解決方案

輸水系統(tǒng)腐蝕控制的整個(gè)過程始于定期維護(hù)和檢查。正是因?yàn)橛羞@些持續(xù)推進(jìn)的計(jì)劃，在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，就可以及時(shí)找到原因并進(jìn)行評(píng)估，以便迅速定性問題并加以解決，將問題的嚴(yán)重性降到最低。

這種想法很直接且確實(shí)奏效，但它并不完美。許多問題可能在發(fā)生大范圍故障之前都沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。這種情況下，輸水系統(tǒng)運(yùn)營商可能會(huì)措手不及，因?yàn)樘幚韽S的常規(guī)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)不了遠(yuǎn)程和局部腐蝕或是水含有腐蝕性等問題。使用內(nèi)部攝像機(jī)或泄漏檢測(cè)設(shè)備可以對(duì)管道進(jìn)行人工檢查，但這些技術(shù)造價(jià)昂貴， 而且只能給操作人員提供系統(tǒng)狀況的一次性“快照”。真正識(shí)別和定性腐蝕問題，需要一種積極而綜合的系統(tǒng)方法。

腐蝕管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CMS）是一套目標(biāo)、 政策、流程和程序的合集，為現(xiàn)有及未 來的資產(chǎn)規(guī)劃、實(shí)行腐蝕防護(hù)。大多數(shù)城市都缺乏一套正式的CMS，也沒有額 外的短期資金來提供相應(yīng)的支持。不過，CMS的優(yōu)勢(shì)足以使其成為一項(xiàng)合理的長(zhǎng)期市政投資：

● 增強(qiáng)對(duì)公眾健康的保護(hù)

● 減少維護(hù)、檢查和監(jiān)測(cè)費(fèi)用

● 減少故障、減少供水損失

● 減少財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境排放

● 延長(zhǎng)資產(chǎn)使用壽命、延緩資本支出

成功實(shí)施CMS必須要有以下幾個(gè)步驟：

第一步

管理層必須清楚：在沒有CMS的情況下潛在的威脅是存在的；承諾通過制定政策和戰(zhàn)略、確定目標(biāo)、防治威脅。其中包括資源分配，例如確保適當(dāng)?shù)念A(yù)算，規(guī)劃和實(shí)施對(duì)參與腐蝕評(píng)估、腐蝕防治工作人員的培訓(xùn)。

為專門管理腐蝕威脅而設(shè)計(jì)的CMS應(yīng)納入到整個(gè)機(jī)構(gòu)的資產(chǎn)完整性管理系統(tǒng)中。通常，許多機(jī)構(gòu)都已經(jīng)有現(xiàn)成的安全、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)完整性和環(huán)境等相關(guān)的管理系統(tǒng)。

第二步

腐蝕控制始于系統(tǒng)設(shè)計(jì)。只有設(shè)計(jì)正確，才能在基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的前提下確保選材適當(dāng)、確保防護(hù)工業(yè)涂料使用恰當(dāng)，以保護(hù)埋地金屬和混凝土管道以及水箱和廢水箱，避免腐蝕。

腐蝕專家在獲得適當(dāng)授權(quán)后，遵循適用于水處理行業(yè)的最佳做法，評(píng)估腐蝕控制技術(shù)及其成本。

第三步

應(yīng)清點(diǎn)并評(píng)估重要資產(chǎn)。此外，一項(xiàng)成功的戰(zhàn)略還包括生命周期成本分析，即在資產(chǎn)的整個(gè)生命周期 (從設(shè)計(jì)到退役）中平衡腐蝕管理成本及可能會(huì)有的腐蝕成本。最現(xiàn)實(shí)、最有效的生命周期成本分析采取四重底線的方法，不僅考慮到投資的運(yùn)營成本，還考慮到監(jiān)管、環(huán)境和社會(huì)（人力）成本。采用腐蝕管理系統(tǒng)后，得到的效益是實(shí)實(shí)在在的，但同時(shí)也是不易衡量、速度也較為緩慢。實(shí)踐成功的兩個(gè)例子來自汽車工業(yè)和美國國防部。通過時(shí)間檢驗(yàn)、堅(jiān)定承諾和持續(xù)改進(jìn)，以及腐蝕管理防治方案實(shí)踐才能真正實(shí)現(xiàn)緩蝕和腐蝕控制。