再生水營養(yǎng)物質(zhì)豐富，為微生物大量滋生提供了適宜條件。微生物生長可能會造成管網(wǎng)腐蝕，影響再生水水質(zhì)安全，因此探究管網(wǎng)中微生物生長對管網(wǎng)腐蝕的影響，對于延長管網(wǎng)壽命和保證供水安全具有積極意義。

    再生水是指雨水、工業(yè)廢水、生活污水進(jìn)行集中深度處理達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行二次利用的水。再生水的回用途徑主要包括以下五個方面：工業(yè)用水、農(nóng)田灌溉、城市雜用、景觀環(huán)境、地下水回灌。再生水回用于工業(yè)，主要用于鍋爐、冷卻塔的洗滌和工藝的補(bǔ)充水源。為了提高工業(yè)用水的重復(fù)利用率，我國相繼建成了大量再生水回用工程。

    冷卻水是工業(yè)用水大戶，實(shí)現(xiàn)再生水的冷卻回用對于工業(yè)節(jié)水具有重大意義。

    例如，北京從 2007 年開始，相繼有國華熱電廠、華能熱電廠、高井熱電廠、石景山熱電廠、高安屯垃圾焚燒廠等工業(yè)用戶以再生水作為循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水源。天津的咸陽路再生水回用工程，主要用于楊柳青電廠的循環(huán)冷卻補(bǔ)充水源。2012 年，大連的第二再生水處理廠，主要將再生水用于供給第二熱電廠的循環(huán)冷卻水和其他工業(yè)用水。再生水回用已經(jīng)成為未來城市節(jié)水的關(guān)鍵途徑。但是由于再生水由于水質(zhì)成分復(fù)雜，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，隨著管網(wǎng)余氯的衰減，微生物勢必會大量生長，特別在長期運(yùn)輸過程中，勢必會引起管道的腐蝕問題，給管道的安全運(yùn)行和水質(zhì)安全帶來嚴(yán)重隱患，探究微生物對于管道的腐蝕影響和腐蝕機(jī)理就顯得尤為重要。

    再生水管道的微生物腐蝕問題

    再生水水質(zhì)成分復(fù)雜，pH 適宜，營養(yǎng)豐富，為微生物生長提供了豐富的碳源、氮源、磷源，再加上再生水中溶解氧豐富，管道內(nèi)溫度變化不大，有大量的微生物滋生，其主要種類有細(xì)菌，真菌，藻類。

    細(xì)菌 包括：①產(chǎn)黏泥細(xì)菌，粘附力很強(qiáng)，能夠覆蓋在金屬表面；②硫細(xì)菌，硫細(xì)菌在污水中比較常見，能把硫磺顆粒和硫化氫氧化成硫酸根離子；③鐵細(xì)菌生能把水中的亞鐵離子氧化成三價鐵離子；④硫酸鹽還原菌能夠把硫酸根還原成硫化氫；⑤硝化細(xì)菌能把亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽。

    真菌 真菌主要有絲狀霉、菌似酵母菌、擔(dān)子菌。菌絲大量生長能形成生物粘泥，管道將會受到堵塞。

    藻類 能利用光能進(jìn)行同化作用，在接觸到光的場所比較常見，主要有藍(lán)藻、綠藻、硅藻。

    微生物腐蝕對再生水管道的危害

    再生水中的微生物附著在管壁上，微生物新陳代謝的有機(jī)酸以及微生物群體本身形成微生物膜，改變了管壁的局部環(huán)境，對管道的水泥砂漿涂層和混凝土產(chǎn)生腐蝕作用。某些微生物比如硫細(xì)菌和硝化細(xì)菌，經(jīng)過一系列的生物化學(xué)作用，使水泥水化物分解，使得管道的涂層受到損壞。加上再生水對管道的外在沖刷浸泡的雙重作用，防腐涂層更容易膨脹剝落，進(jìn)而使管道的金屬管材裸露于再生水中，引起金屬的微生物電化學(xué)腐蝕，給再生水管道運(yùn)行安全以及水質(zhì)安全帶來多方面隱患。

    微生物腐蝕的危害主要表現(xiàn)在以下方面：1）惡化水質(zhì)。再生水中的微生物大量繁殖，勢必引起水質(zhì)的濁度、色度增加，甚至水體發(fā)臭。2）形成生物黏泥。再生水中的微生物附著在管壁，與無機(jī)物以及其代謝物一起形成生物膜，影響再生水的水力流動，堵塞管道，破壞水泥砂漿保護(hù)層的結(jié)構(gòu)，使得水泥砂漿內(nèi)襯剝離、脫落到水中，使水中的懸浮物和其他顆粒增多，進(jìn)一步惡化水質(zhì)。3）影響管道質(zhì)量安全，降低管道使用壽命。在生物垢的影響下，管壁保護(hù)層脫落剝離后，微生物垢直接與金屬管材接觸，造成鋼筋、鑄鐵生銹腐蝕，甚至引起管道裂縫，影響管道的使用，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

    再生水中微生物腐蝕研究進(jìn)展

    （1）碳鋼的微生物腐蝕

    關(guān)于碳鋼的微生物腐蝕研究，主要集中在海水、油田循環(huán)冷卻水領(lǐng)域，研究的微生物菌種主要是單一的硫酸鹽還原菌對碳鋼的腐蝕。近年來，逐漸出現(xiàn)了很多關(guān)于混合微生物或者新興微生物對于碳鋼的腐蝕研究。A3 鋼在單一的氧化亞鐵硫桿菌、單一的鏈霉菌和兩種混合菌的環(huán)境里，金屬表面的腐蝕形態(tài)和形貌隨著菌種狀態(tài)而改變。Q235 鋼在青霉菌的作用下，其腐蝕狀態(tài)跟微生物膜的狀態(tài)和微生物活性密切相關(guān)。從成品油的油罐里分離出芽孢桿菌和氧化硫硫桿菌對 Q235 碳鋼的腐蝕行為更加嚴(yán)重。

    （2）鑄鐵的微生物腐蝕

    2011年， Sancy等用電化學(xué)阻抗譜、SEM、EDS 技術(shù)研究了含有多年腐蝕產(chǎn)物的鑄鐵的腐蝕特性，并提出了內(nèi)外部不同的腐蝕產(chǎn)物轉(zhuǎn)移運(yùn)輸模型。同年，陳笑居從哈爾濱某水廠的輸水管網(wǎng)的腐蝕產(chǎn)物中，分離出硫酸鹽還原菌和鐵細(xì)菌，采用失重法和腐蝕法研究了鑄鐵管材在單一菌種和混合菌種下的腐蝕狀態(tài)，結(jié)果表明，單一菌種促進(jìn)鑄鐵的腐蝕，混合菌種延緩鑄鐵的腐蝕。喬培鵬等對某核電廠球磨鑄鐵管道失效進(jìn)行了分析，指出腐蝕瘤是致使管道失效的主要原因，局部氧濃差電池加速了管道的腐蝕。

    （3）不銹鋼的微生物腐蝕

    2010 年，李進(jìn)等采用交流阻抗譜法、原子力顯微鏡和能譜儀結(jié)合的掃描電鏡，研究了從北京某電廠的循環(huán)冷卻再生水中分離出的硫酸鹽還原菌對 304不銹鋼的腐蝕的影響。研究表明，隨著浸泡時間的延長，不銹鋼表面的微生物膜逐漸增厚，腐蝕產(chǎn)物逐漸堆積增加，不銹鋼的電化學(xué)腐蝕過程由活化極化控制，轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨瘶O化和擴(kuò)散步驟控制。

    焦迪等從北京以再生水作為循環(huán)冷卻補(bǔ)充水的冷卻塔底分離出硫酸鹽還原菌，比較研究了 304 不銹鋼、316L 不銹鋼、317L 不銹鋼在含有硫酸鹽還原菌的再生水中的腐蝕行為。經(jīng)過原子顯微鏡、電化學(xué)交流阻抗譜測定后，結(jié)果表明，硫酸鹽還原菌極大地促進(jìn)了 304 不銹鋼的腐蝕，對 316L 不銹鋼、317L 不銹鋼基本不發(fā)生腐蝕。2013 年，李雨等研究了304 不銹鋼在天然海水中的腐蝕行為，采用奧林巴斯熒光顯微鏡觀察不銹鋼表面微生物膜的變化情況，結(jié)合交流阻抗譜的研究結(jié)果表明，微生物膜在一定程度上抑制了不銹鋼的腐蝕。

    （4）銅合金的微生物腐蝕

    再生水回用成為未來城市節(jié)水的關(guān)鍵途徑。再生水由于水質(zhì)成分復(fù)雜，在長期運(yùn)輸過程中，勢必會引起管道的腐蝕問題，給管道的安全運(yùn)行和水質(zhì)安全帶來嚴(yán)重隱患。再生水中營養(yǎng)物質(zhì)豐富，隨著管網(wǎng)余氯的衰減，微生物勢必會大量生長，探究微生物對于管道的腐蝕影響和腐蝕機(jī)理，最終為提出新型管道防腐技術(shù)措施提供理論依據(jù)，對再生水管網(wǎng)安全運(yùn)行、防止管網(wǎng)水質(zhì)二次污染以及延長管道壽命都具有重要的理論價值和社會經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而確保再生水回用作為解決水資源短缺重要途徑的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會價值。