水质性缺水与资源性缺水构成的水危机是我国所面临的重大挑战，同时也是制约社会经济发展的主要因素。因此，城市污水再生回用成为解决城市供水不足问题的重要对策之一。再生水回用途径众多，其中工业用水的需水量往往不随季节变化，能够成为再生水的稳定用户。在再生水回用中，人们广泛关注的问题是再生水的水质及其回用的安全可靠性，这其中主要是输配过程中管网内的水质稳定性问题。再生水在输配过程中，水与管道内表面之间均会发生复杂的化学变化产生腐蚀，管网腐蚀的种类、程度等与再生水水质状态及处理工艺类型直接相关，因此需优化再生水处理工艺，从根源上控制再生水的水质稳定，从而控制再生水管网的腐蚀。

一、管网腐蚀研究现状

1.1化学腐蚀

目前常用的水质判断指数有Langelier饱和指数(LSI)、Ryznar稳定指数(RSI)、拉森指数（LR）和侵蚀指数（AI）等等，国际上常用RSI和LSI来评价对铁管的腐蚀性，而LSI和RSI主要用来判断水的结垢与腐蚀趋势。

1.1.1 氯离子腐蚀

氯离子是再生水中一种主要的阴离子，描述Cl-腐蚀机理的主要有成相膜理论和吸附理论。成相膜理论认为，因为氯离子半径小，故而穿透能力强，缓蚀剂在金属表面形成保护膜，膜下属贫氧区，构成阳极，金属表面的氧化膜很容易被穿透，氯离子穿透氧化膜后进入阳极区与金属反应生成金属化合物，破坏氧化膜的结构促使金属腐蚀。吸附理论则认为，金属对氯离子有很强的吸附能力，相对氧而言金属能优先吸附氯离子，从而与金属反应生成可溶性氯化物。金属氯化物与金属表面的吸附并不稳定，又可以进一步水解产生HCl，使Fe的溶解速度加剧，垢下小孔中pH不断下降，进一步促进腐蚀。

1.1.2 硫酸根离子腐蚀

King等研究发现，若溶液中Fe2+浓度较低但水中的硫酸根充足时，会在金属表面形成一层保护膜，保护膜的主要成分是FeS，当Fe2+浓度较高且水中的硫酸根充足时，不再形成保护膜，此时腐蚀速率加快。因此，金属管道中，硫酸根的浓度也是影响管网腐蚀的一个重要因素。Booth等人证实了若硫酸盐含量很高，硫酸盐还原菌可利用的硫酸根增多，硫酸盐还原菌将硫酸盐还原为硫化氢后会促进金属腐蚀行为的进行。

1.2微生物腐蚀

微生物腐蚀(MIC)是指由微生物引起或促进的腐蚀，它的本质是微生物新陈代谢的产物通过影响腐蚀综合上文，再生水配水管网腐蚀的产生通常包括腐蚀性离子引起的化学腐蚀以及微生物引起的微生物腐蚀两大类。文献从化学腐蚀、微生物腐蚀两个方面对再生水水质提出了要求，因此，需要优化再生处理工艺以达到控制管网腐蚀的目标。

二、以控制管网腐蚀为目标的再生水处理工艺优化研究探讨

基于上述研究进展分析，再生水中Cl-、SO42-和微生物是影响再生水管网腐蚀的关键因素，而在再生水处理工艺中混凝和消毒是两个必不可缺的环节，这两个环节由于有药剂投加，因而是控制化学成分及微生物水平的关键环节。

2.1优化混凝过程

混凝剂种类的选择是控制管网腐蚀重要的环节之一。传统再生水处理工艺中常用的无机混凝剂以铝盐、铁盐为主。传统的铁系混凝剂由于其游离酸含量过高腐蚀严重而很难适用。粗制硫酸铝因酸度过高产生的腐蚀性也较强，投加设备与溶解需考虑防腐。因此，选择新型无机高分子或有机高分子混凝剂控制腐蚀性离子引入，降低腐蚀微生物含量，实现管网腐蚀控制。混凝剂的投加对后续处理设备及管网腐蚀均具有一定的影响，其中pH、温度、投加量、搅拌速度、搅拌时间是影响混凝效果的主要因素，同时也是影响管网腐蚀的重要指标。投加量是一个重要的影响因素，投加量过小会使混凝进行的不彻底，达不到水处理的效果，投加量过高会引入过高的氯离子或硫酸根离子，促使管道腐蚀发生。因此，实现配水管网腐蚀的控制既需要合理选择混凝剂种类，又需要控制混凝pH、搅拌速度、搅拌时间、温度、投加量等指标在适当的范围，目前，针对控制再生水管网腐蚀的混凝剂相关研究尚缺乏，再生水处理工艺中优化混凝工艺以控制管网腐蚀的研究将是未来再生水领域研究的一个重要方向。

2.2优化消毒工艺

再生水处理工艺的出水水质会直接对配水管网产生影响，其中对管网腐蚀影响最直接的就是消毒工艺。目前再生水处理工艺中使用的消毒剂主要包括氯系消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等。目前，氯系消毒剂在国内再生水处理工艺中应用广泛，主要的优点是消毒持续时间长，产生的余氯能够对管网中微生物进行杀菌控制。同时，氯系消毒剂的使用也带来很多问题，它们在水中水解会产生氯酸盐或者一些游离的氯离子，氯离子对金属会产生极强的腐蚀性，氯系消毒剂的使用会产生腐蚀并影响管网使用寿命。臭氧是一种强氧化剂，主要通过氧化作用破坏微生物膜的结构来实现杀菌作用，消毒副产物少，广泛应用在饮用水、游泳池等的消毒，部分再生水处理工艺也使用臭氧进行消毒。单一的臭氧消毒不能保证管网中微生物的稳定，容易发生管网微生物腐蚀。紫外线消毒主要是基于核酸对紫外线的吸收。它具有杀菌效率高、成本低、副产物少等优势，是重要的再生水消毒工艺。但是紫外线消毒的缺点是没有持续消毒能力，存在微生物的复活，会造成管网的腐蚀。为了保证再生水在输送过程中管网的水质稳定性以及减小管网腐蚀程度，故考虑采用紫外线-氯联合消毒、臭氧-氯联合消毒。

再生水处理工艺中混凝及消毒都是关键的步骤，选择合适的混凝剂与消毒剂的种类确定最佳投加量、控制好影响混凝及消毒效果的工况条件将是再生水管网腐蚀控制的可行之举。

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