水污染对水利工程的影响及对策分析

赵守卫

(黑龙江省胜利农场水务局，黑龙江建三江156324)

水利工程是以防洪、灌溉、供水和发电等为目的的综合性工程，具有显著的经济效益和社会效益，而废污水污染对其的影响是一个不可忽视的重要方面。本文根据废污水污染对水利工程的影响，并针对存在的问题，提出防治措施。

1 污染水(酸水)调查及地质分析

1.1 水质分析

1.1.1 pH值

水中氢离子浓度(mol·L－1)的负对数称为pH值，如式1)pH=－log(H+)理论上说，pH＜7为酸性，pH＞7为碱性，仅在pH=7时为中性。但习惯上，人们对用水酸碱性的理论值有一定的差异，如图1所示。

图1

1)水体力求保持其pH值稳定的能力，称为缓冲作用。以下几种缓冲系统都能影响一般淡水水体的缓冲能力:①CO3

2－－HCO3－CO2缓冲系统;②ca2+－CaCO3固体缓冲系统;③离子交换缓冲系统;④其他如有机酸腐殖质缓冲系统等。一般认为:前二者对表水层pH值有决定性影响;但对底水层来说，二者影响很重要。

2)改变pH值的因素

若无外来废水污染，则生物活动是导致水体pH值变化的主要因素。例如:在浮游植物迅速增殖时，光合作用迅速消耗水和CO2，使下列平衡向右移动。

1.1.3 水的硬度

钙是一般淡水中含量最多的阳离子之一，它和镁离子是天然水硬度的主要成分。水的硬度包括碱金属以外的所有金属离子，除Ca2+，Mg2+外，其他金属如Fe，AL，Mn，Sr等离子构成硬度。Ca2+造成的硬度，叫“钙硬度”(Hca)，Mg2+造成的硬度叫镁硬度(Hmg)。同时“铁硬度、铝硬度”等，各种硬度之和则称为“总硬度”(T.H.)。不过水体内Fe，AL，Mn，Sr等含量均极少，一般淡水的硬度是由Ca2+，Mg2+含量决定的。

1.2 污废水量及其水质

1.2.1 国内生活污水情况

生活污水排放量主要取决于生活标准和给水条件，以及居住人口数量，我国公认的生活污水排放标准如下:用户少于1万人，150L/(d·人);用户1万－5万人，200L/(d·人);用户超过5万人，250－500L/(d·人)。

1.2.2 生活污水成分

生活污水是人们日常生活中产生的各种污水混合液，其中包括厨房、洗涤室、浴室等排出的炊事、洗涤污水和厕所排出的粪便汇水等。其来源除家庭生活污水外，还有各个单位排出的污水。

2 酸性污水是侵蚀施工建筑物的主要影响因素

2.1 混凝土拌制和养护用水的水质标准

由于污染酸水对混凝土工程的腐蚀作用，水工建筑物混凝土及钢筋混凝土工程施工技术暂行规范对混凝土的拌制和养护用水的水质标准明确规定:

1)凡适于饮用的水，均可用以拌制和养护混凝土，不必进行试验。工业污水和沼泽水如未加处理，不得用来拌制和养护混凝土;

2)天然的矿化水，如果化学成分符合表1的规定，可以用来拌制和养护混凝土。

表1 拌制和养护混凝土天然矿化水的水质标准

2.2 污染水对水利工程的破坏情况

污染水不仅对工农业及人类身体健康造成危害，而且对水利工程造成严重的破坏，据我省11个市(地)86条河道2001年的调查统计，河道年径流量30.84亿m3，年入河纳污量11.38亿m3，污净比高达1∶2.7，为正常值的9倍，因污染水严重受损的水工建筑物达3 408座。现将污染水对水利工程产生的破坏和侵蚀分述如下:

2.2.1 对河道堤防的破外

据我省8个水系不完全统计，有2 000多个排污口门，不仅破坏堤防近5 km，而且形成大面积污染，造成了河水漫溢，冲毁堤防，严重扩大了污染范围。

2.2.2 对河道防洪除涝能力的影响

由于污染物及泥沙的淤积，使河床普遍提高0.5－1.0 m。河道内由于乱堆矿碴，乱倒垃圾.严重侵占河道行洪断面。

2.2.3 对水工闸涵的侵害

由于废污水具有氧化和酸、碱腐蚀作用，对水工建筑物侵害极其严重，如污水侵蚀混凝土及铁物件，造成许多闸门无法正常启闭，严重威胁行洪安全。如某水库副板闸闸板钢筋及其他铁物件被污水侵害锈蚀严重，闸板混凝土脱落面占总面积的80%－90%。减震器基座已完全被腐蚀掉，致使减震器无法安装，影响闸门的正常启闭。翻板钢筋泥凝土碎裂脱落，钢筋外露，铁物件锈蚀严重。

2.2.4 污水对泵站的侵害

由于污水侵蚀，已造成许多泵站失去提水能力。大部分污水口的水泵泵体需经常更新，否则无法正常运用，造成严重的经济损失。

3 水工建筑物预防污水侵蚀及处理措施研究

3.1 防碳化涂层

因混凝土暴露于各种大气环境条件中，CO2对混凝土的侵蚀最为常见。混凝土碳化是大气中二氧化碳渗入混凝土并溶解于混凝土孔隙水中产生碳酸，而所产生的碳酸又与混凝土中游离钙生成碳酸钙的过程。虽然这种过程对碳化进一步发展有所阻碍，但碳化还是逐渐向混凝土内部深入发展，除非混凝土非常密实。碳化将使混凝土内部pH值逐渐下降。一旦碳化深入到混凝土内钢筋处，在有水和氧气的情况下，钢筋失去钝化保护，产生锈蚀与剥落。防碳化涂层一般采用氯化橡胶、聚氨酯树脂或丙烯酸乳涂料。防碳化涂层主要用于防止CO2和氧气对混凝土的渗透，同时也可以限制或避免氯化物溶液的侵入。多数防碳化涂层能使水蒸气自由出入，这样在涂层薄膜与混凝土接触面上不会产生蒸气压，避免出现水泡。若钢筋混凝土结构已出现大面积锈蚀和剥落时，再使用防碳化涂层将失去作用，惟一的方法，是去除钢筋周围的混凝土采用水泥材料修补。

3.2 防酸侵蚀涂层

除了大气中有害气体对混凝土基体不断的侵蚀，导致pH值下降以外，混凝土结构还会遭受周围污染水中酸的侵蚀。这时需采用涂层防止酸的侵蚀。这种涂层与防碳化涂层不同，它必须能经受更严酷的化学侵蚀，以保护混凝土基体。一般采用双组分聚氨酯涂层能抵御较轻微的酸侵蚀，它能让蒸气通过涂层薄膜，有较好效果。但当混凝土已经受到严重侵蚀时，因上述的聚氨酯涂层较薄，很难保护连续性，因此，不宜使用、在这种情况下，最好采用较厚的环氧材料油层。

3.3 开裂混凝土防护层

这种涂层被经常用来封堵局部混凝土裂缝，以避免水分和CO2的侵入。可以用来处理非常细小的裂缝，一般认为对结构物没有影响，如果裂缝有发展趋势，则不宜用环氧材料对裂缝灌浆。否则，有可能产生新的裂缝。采用涂层处理裂缝，是因为涂层具有一定的伸缩性，能使其表面封堵裂缝。所用的涂料可采用较厚的聚氨酯和环氧聚氨酯。这种处理裂缝的方法已应用到遭受氯化物侵蚀的沿海混凝土结构裂缝。另外，这种涂层也用来保护玻璃增强混凝土。因为玻璃增强混凝土特别容易产生发丝裂缝，导致冻融破坏。

［1］ 张军献，张学峰，李昊.突发水污染事件处置中水利工程运用分析［J］.人民黄河，2009，(6).

［2］ 高婷，王忠诚，罗玉红.施工生产废水的铝电解式处理［J］.人民长江，2007，(2).

［3］ 金弈.水电水利工程的污水处理研究［J］.水电站设计，2007，(3).