水處理行業(yè)的腐蝕問題

腐蝕長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)生的內腐蝕和外腐蝕。目前，采用外涂加內涂的鋼管、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行防腐處理，以最大限度地延長其使用年限、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)內外部區(qū)域及其基本形式。

內腐蝕

無內襯鋼管、鑄鐵管或球墨鑄鐵管的內腐蝕會縮短其使用年限，導致消費者獲得的水質變差。其原因是發(fā)生腐蝕的金屬會存在于通過管道輸送的水中，最終變成消費者的飲用水。避免管道內腐蝕的第一道防線就是有效的水處理計劃。在從水處理廠到消費者的過程中，水質會隨著時間的推移而降低。比方說，停止流動時，如果在輸水系統(tǒng)中停滯了幾天或更長時間，水會具有腐蝕性。因為用于消毒的化學品在運輸過程中被消耗掉了。水力學因素（包括水流量、用戶需求量、壓力值等）控制著水在輸水系統(tǒng)中的停留時長。離水處理廠位置最遠、或位于水停滯狀態(tài)的地區(qū)、或用水量較低的用戶，其獲得的水質與那些剛經過處理、離開水處理廠后就飲用的水質相比，有很大不同。在這些偏遠的、或是低使用量的地區(qū)，可能存在局部腐蝕的問題。

另一個可能導致管道內腐蝕的原因是水質長期不穩(wěn)定。適當地在水中添加緩蝕劑可以為管道內壁形成保護膜，而不穩(wěn)定的水質會阻礙其形成。從多個水源地取水的系統(tǒng)（通常出于安全和可靠性的考慮）特別容易受到這個問題的影響。

據美國水務協(xié)會的估算，若統(tǒng)一將美國數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。即便將這筆費用分攤在25年， 每年仍需840億美元的投資。因此，更有效、更經濟的方案是進行腐蝕管理，以延長現(xiàn)有系統(tǒng)的使用年限。

外腐蝕

用于輸水的無內襯鋼、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環(huán)境引起的，其中包括較低的pH值、鹽分、低電阻率和細菌存在等不同的參數，所有這些都能引起腐蝕。腐蝕的發(fā)生還需要氧氣的存在，而氧氣通常可以溶解在水中；因此，潮濕的土壤會讓未受保護的鋼材發(fā)生腐蝕。

陰極保護(CP)是一種防腐蝕技術，利用犧牲陽極保護金屬或鋼筋混凝土管道的外部，使金屬處于惰性或無反應狀態(tài)，從而避免發(fā)生腐蝕。CP系統(tǒng)監(jiān)測和維護得當的話，管道外表面就不會發(fā)生腐蝕。

水處理行業(yè)

在美國，供水系統(tǒng)是一項重要的公共服務，其中有超過15.1萬*個飲用水系統(tǒng)、包括數百萬英里長的管道。

在去除固體、有機和無機污染物后，供水系統(tǒng)為3億多人提供飲用水。可參考以下圖表。每年供水系統(tǒng)都會發(fā)生24萬多個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，飲用水浪費量超過兩萬億加侖。

* 數據來源：美國能源環(huán)境署

腐蝕管理系統(tǒng)解決方案

輸水系統(tǒng)腐蝕控制的整個過程始于定期維護和檢查。正是因為有這些持續(xù)推進的計劃，在發(fā)現(xiàn)問題時，就可以及時找到原因并進行評估，以便迅速定性問題并加以解決，將問題的嚴重性降到最低。

這種想法很直接且確實奏效，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發(fā)現(xiàn)。這種情況下，輸水系統(tǒng)運營商可能會措手不及，因為處理廠的常規(guī)檢測發(fā)現(xiàn)不了遠程和局部腐蝕或是水含有腐蝕性等問題。使用內部攝像機或泄漏檢測設備可以對管道進行人工檢查，但這些技術造價昂貴， 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)（簡稱CMS）是一套目標、 政策、流程和程序的合集，為現(xiàn)有及未 來的資產規(guī)劃、實行腐蝕防護。大多數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的支持。不過，CMS的優(yōu)勢足以使其成為一項合理的長期市政投資：

● 增強對公眾健康的保護

● 減少維護、檢查和監(jiān)測費用

● 減少故障、減少供水損失

● 減少財產損失和環(huán)境排放

● 延長資產使用壽命、延緩資本支出

成功實施CMS必須要有以下幾個步驟：

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、防治威脅。其中包括資源分配，例如確保適當的預算，規(guī)劃和實施對參與腐蝕評估、腐蝕防治工作人員的培訓。

為專門管理腐蝕威脅而設計的CMS應納入到整個機構的資產完整性管理系統(tǒng)中。通常，許多機構都已經有現(xiàn)成的安全、質量、結構完整性和環(huán)境等相關的管理系統(tǒng)。

第二步

腐蝕控制始于系統(tǒng)設計。只有設計正確，才能在基于行業(yè)標準的前提下確保選材適當、確保防護工業(yè)涂料使用恰當，以保護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授權后，遵循適用于水處理行業(yè)的最佳做法，評估腐蝕控制技術及其成本。

第三步

應清點并評估重要資產。此外，一項成功的戰(zhàn)略還包括生命周期成本分析，即在資產的整個生命周期 (從設計到退役）中平衡腐蝕管理成本及可能會有的腐蝕成本。最現(xiàn)實、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營成本，還考慮到監(jiān)管、環(huán)境和社會（人力）成本。采用腐蝕管理系統(tǒng)后，得到的效益是實實在在的，但同時也是不易衡量、速度也較為緩慢。實踐成功的兩個例子來自汽車工業(yè)和美國國防部。通過時間檢驗、堅定承諾和持續(xù)改進，以及腐蝕管理防治方案實踐才能真正實現(xiàn)緩蝕和腐蝕控制。