城市污水混凝土管腐蚀的原因分析及解决对策

王新平

【摘 要】对阿克苏市城市污水的特点、成分进行分析，阐述当地的污水处理系统的构造设施，找出钢筋混凝土管腐蚀的原因并研究解决对策，改善排水管道腐蚀原因，延长使用寿命，提高排水管网运行质量。

【关键词】阿克苏市；污水特征；排水系统；管道腐蚀

一、阿克苏市城市污水的特征

现在城市污水中，除了生活污水外，还由座落在城市各处的工业企业产生大量的各种类型的工业废水，还括锅炉排放冷凝水、雨水、雪水等等。城市污水是一种混合液，在工业发达的城市中，工业废水占城市污水的30%～80%。目前阿克苏市由于工业不发达，城市污水主要来源于居住区，机关、学校、商店、医院公共建筑的生活污水。

二、污水的主要成份和有机物分解途径

生活污水是由居民的生活活动所产生的，主要为生活废料和人的排泄物所污染，其数量成份和污染物浓度与居民的生活习惯有关，目前，阿克苏市污水BOD浓度在120～180mg/L。生活污水一般并不含有毒物质，它具有适应于微生物繁殖条件，含有大量细菌和病原体，从卫生角度来看，具有一定的危害性，生活污水性质大致相似，其主要成份99%以上是水，其它成份不足1%，就化学成分而言，生活污水中的杂质和污物，大多属于有机物，有机物主要成份是碳水化合物，蛋白质、脂肪等。生活污水和大多数的工业废水含有大量的有机物，有机物由于环境条件和参与微生物的不同，有机物能够通过二种不同的途径进行分解：

1.好氧分解此时有游离氧存在：

有机物+O2 CO2+H2O+NH3+能量，以及合成细菌的细胞物质。形成的最终产物是CO2、H2O、NO3、SO4以及 PO4等。

2.厌氧分解，此时无游离氧存在，由厌氧微生物起分解作用，分解后的产物是CO2、H2O、NH3、CH4、H2S等。在有机物的分解过程中可以产生大量的有毒、有害的物质和臭味的气体污染周围的环境。

三、城市排水系统的组成部分：

城市排水管网系统设置了一些必要的排水构筑物，这些构筑物与排水管道相结合，发挥了排水管网系统的整体功能作用。排水管网系统中常见的构筑物主要有，化粪池、落底井、检查井，雨水井、溢流井、跌水井和倒虹吸及出水口等构筑物。

四、城市含酸污水及H2S产生的根源：

对城镇农村，处理粪便，防治污染的一种简单污水处理构筑物，设置化粪池必须要使粪便污水与生活污水分流，国家规范规定在有污水处理厂的城市，不应再设化粪池。由于城区各单位修建化粪池各不相同，有些化粪池修的也很不规范，各单位的化粪池一般从建好后就无专人对化粪池进行管理，我们知道由于化粪池长期不通风、不清掏，池中有机物（人畜粪便、剩饭菜等）在厌氧条件下发生分解：

在酸性消化阶段水解的最终产物是包括丁酸、丙酸、乙酸和甲酸在内的有机酸以及醇、氨、CO2、H2S氢以及能量。在酸性消化阶段由于有机酸的形成和积累，PH值可下降到6甚至可达5以下。在碱性消化阶段进一步分解成污泥气、主要成份是CH4、CO2及少量氨、氢和硫化氢等。由于化粪池中主要产物是H2S和CH4，而毒性最大的就是H2S。有些化粪池，长年不清淘，池中H2S浓度高达1000mg/L以上。（如果有人掉入池中，1～30秒内立即死亡，化粪池成了隐形杀手）。这也给硫磺细菌创造大量繁殖的条件，产生大量硫磺细菌。由于H2S密度比空气大，一般是沉积在池子下部，但由于池中H2S浓度很高，当水流发生紊流后，有些化粪池没有设通气孔，H2S气体也会被带入到下水道中，在下水道管污水表面的空间中存着大量的H2S气体，由于下水道管中空气湿度较大，管腔上部有冷凝水形成，H2S溶解于水形成氢硫酸，它虽是一种弱酸，但它具有酸的通性，能与碱和盐发生反应，对混凝土管发生腐蚀作用。同时在化粪池底存在大量的硫酸盐，硫酸盐还原后产生H2S气体。H2S氧化后变成硫酸有腐蚀性。一般硫酸盐还原菌大量存在化粪池底，落底井底，沟槽底，排水管底。化粪池的主要产物是H2S和CH4，而毒性最大的就是H2S。

同理在落底检查井和下水管坡度接头不顺直时，由于落底井底通常低于下水道管底0.3～0.8米，井底也会沉积泥砂和大量的有机物，下水道坡度不顺直由于附着于下水道管壁所形成的粘泥中有一种特殊的专性厌氧菌，这种细菌主要是硫酸盐还原菌，在厌氧条件下将污水中的含硫酸盐有机物还原使之生成硫化氢。落底检查井和下水管坡度接头不顺直时都会发生厌氧条件下发生分解产生H2S和CH4气体。

我们知道硫化氢含量随PH值的高低而变化，当污水PH值<7时，气相中硫化氢浓度变高；当PH值<6时，气相中的硫化氢含量大量增加，当PH<5时，硫化氢几乎接近100%。由于在落底井中和管壁上沉积了大量的有机物，长期不被水带走，就会同化粪池一样，有机物会发生好氧和厌氧反应，同样能析出H2S、CH4、CO2等有害气体，会对下水养护工人在疏通下水道时造成很的伤害。我公司对污水有过测试，一般H2S含量高的地点在居民密集区的排放口，泵站中H2S终端或接近终端的出水口的地方，这是因为居民生活污水中含有较多的有机物，各种污水汇集处一旦底部沉淀、淤泥较多，便会造成厌氧状态，加上流动水的冲击易产生硫化氢。

五、混凝土管腐蚀的根本原因：

我们在建筑材料学中学到，引起硅酸盐水泥腐蚀的原因很多，归纳、概括如下：软水侵蚀；一般酸性腐蚀；碳酸腐蚀；硫酸盐腐蚀；还有糖类、脂肪、强碱对水泥石均有腐蚀作用。

由于硫酸盐还原菌作用产生H2S气体，在污水紊流的作用下，从污水中逸出后，同管腔上部的冷凝水形成氢硫酸，它能与水泥石中的氢氧化钙起反应，生成的钙盐或易溶于水，或在水泥石孔隙内形成结晶致使体积膨胀，由此产生破坏作用为一般酸性腐蚀。

综合几种硅酸盐水泥腐蚀破坏基本原因在于水泥石本身成份中存在着易引起腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙与酸反应形成结晶，结晶体积膨胀，使混凝土内部产生有害应力，混凝土结构遭到破坏，或在砼管中生成钙盐易溶于水，随水流失这就是混凝土下水管被腐蚀的根本原因。

我们阿克苏市东大街和团结路（东城与中城区卡坡结合处）由于污水流速大，流动水的冲击大，易产生H2S污水管上部被携带H2S气体很多，H2S浓度很大，在2000年～2001年中，这部分管子被挖出重建。1989年安装的管道，原壁厚是4cm，10年后管子壁厚不到1cm。彻底被腐蚀坏了，又重新挖马路重新安装，造成了很大的经济损失。

六、对钢筋混凝土管采取预防措施

1.在有污水厂的城市，要尽量少设化粪池和落底井以便减少H2S气体的产生来源，同时尽快把化粪池改造成规范化的沼气池。在下水管道施工工程质量中，要根据不同的工程地质情况下设置管道基础，决不允许超挖引起管道下沉，在湿陷性黄土和工程地质不好的条件下要设置管道基础，防止下水管下沉，减少造成下水道坡度不顺直，减少为今后产生H2S和CH4气体创造条件，同理，在设计管道坡度时，一定要按照国家规范设计，能设计最大坡度尽量设计最大坡度。管子质量要好，管内壁一定要光滑，下水管要常清通，这样就会减少管道中的有机沉积物，要尽可能减少H2S和CH4气体产生的根源。

2.市政检查井盖上一定要留有小孔通气，不能堵塞通气孔造成H2S个和CH4个在管路中浓度大量聚集。严重时还会引起下水管爆炸，给人们造成伤亡和国家基础设施的损失。

3.在有非设化粪池落底井下水检查井中，城区单位要在有良好的通风设施的情况下，一年清掏2～4次，不得强烈搅拌池中液体，以免H2S大量释放中毒，要减少H2S产生来源，在有落底井或检查井中，下水养护工人做清通工作时，必须佩戴压缩空气的防毒面具。在下井前，用试纸试一下，如果试纸变色，说明H2S气体很浓，要通风，不能马上下去，要采取安全措施，确保工作人员的生命安全。

4.在有条件地区，要采用抗硫水泥制管或有火山灰水泥制管，这样水泥中的Ca（OH）2成分减少，对混凝土管的腐蚀能力也会减少，只是早期强度增长较慢，要通过蒸气养护制管，加快水泥的水化作用，后期强度要跟的上。管子壁光滑，产生细菌少，产品质量要过关，达标。

参考文献：

[1]闻宝联.城市污水环境下混凝土腐蚀及耐久性研究[D].天津大学，2005.