環(huán)境學(xué)院飲用水研究團(tuán)隊(duì)在供水管道腐蝕與結(jié)垢研究方面取得新進(jìn)展

清華新聞網(wǎng)3月24日電（通訊員 張海亞）3月21日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院飲用水研究團(tuán)隊(duì)陳超課題組在國(guó)際市政和環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊《水研究》（Water Research）在線(xiàn)發(fā)表題為《輸送地下水的球墨鑄鐵管道在次氯酸鈉消毒劑作用下的早期腐蝕和結(jié)垢行為研究》（Early period corrosion and scaling characteristics of ductile iron pipe for ground water supply with sodium hypochlorite disinfection）的論文，對(duì)管道腐蝕結(jié)垢的電化學(xué)過(guò)程進(jìn)行了全面深入的研究。

供水管網(wǎng)是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于保障居民供水安全十分重要。供水管道的腐蝕與結(jié)垢對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行危害很大。首先，腐蝕使得管道變薄，降低使用年限，容易發(fā)生管網(wǎng)漏損；其次，管垢發(fā)育降低了過(guò)水截面積，增大了泵站能耗；此外，管垢鈍化層的破壞導(dǎo)致內(nèi)容物的大量釋放，是導(dǎo)致北京市2008年“黃水”問(wèn)題的主要原因。因此，深入研究管道腐蝕變化過(guò)程，揭示腐蝕與結(jié)垢產(chǎn)物組成及變化、探尋維持管道穩(wěn)定的控制因素，對(duì)于保障供水管網(wǎng)安全運(yùn)行十分重要。

該論文基于課題組開(kāi)發(fā)的供水管道管垢生長(zhǎng)與破裂電化學(xué)模擬測(cè)試平臺(tái)，對(duì)不同次氯酸鈉濃度作用下的球墨鑄鐵材質(zhì)供水管道的早期腐蝕和結(jié)垢特性開(kāi)展了連續(xù)研究。利用極化曲線(xiàn)和交流阻抗技術(shù)對(duì)管道的電化學(xué)腐蝕過(guò)程進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，分析了腐蝕動(dòng)態(tài)變化過(guò)程；并對(duì)管道表面的腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物進(jìn)行形貌、成分分析，利用電容轉(zhuǎn)化參數(shù)對(duì)管道表面的腐蝕與結(jié)垢產(chǎn)物的附著情況進(jìn)行表征，提出了表征管垢狀態(tài)的定量化指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)指標(biāo)與管垢狀態(tài)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)分析。

該研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的游離氯消毒不同，投加次氯酸鈉消毒劑可影響碳酸鈣在管壁的附著傾向和沉積量，進(jìn)而影響球墨鑄鐵的腐蝕過(guò)程和腐蝕產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上提出了投加次氯酸鈉消毒劑對(duì)管網(wǎng)腐蝕和管垢發(fā)育的三階段概念模型。該研究對(duì)于供水、排水、再生水管道研究和工程實(shí)踐有很好的指導(dǎo)價(jià)值。

投加次氯酸鈉影響管道腐蝕和結(jié)垢過(guò)程的概念模型

環(huán)境學(xué)院陳超副研究員為該論文的通訊作者，博士后張海亞為該論文的第一作者。自2002年以來(lái)，環(huán)境學(xué)院飲用水安全教研所持續(xù)開(kāi)展供水管網(wǎng)安全輸配方面的研究。張曉健教授、陳超副研究員課題組開(kāi)發(fā)了供水管網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定研究的高效反應(yīng)器，構(gòu)建了判別管網(wǎng)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的軟件，組建了研究管道腐蝕與結(jié)垢特性的電化學(xué)測(cè)試平臺(tái)，成功指導(dǎo)了2008年北京市區(qū)供水管網(wǎng)黃水事件的處理，并為天津、廣州、東莞、濟(jì)南、青島、平湖、杭州等城市的水源切換工程或管網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定性控制工程提供了重要的技術(shù)支持。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135420302797

供稿：環(huán)境學(xué)院

編輯：李晨暉

審核：程曦