随着人们生活水平的不断提高，居民愈来愈关注自来水的水质。对于供水公共事业单位，确保输送到用户水龙头的水质安全、放心的确是一个不小的难题。当前，无内衬管道长期使用后会出现管道生锈、水变色、有异味、沉积物堆积、水垢、生物膜生长、管道堵塞等水质问题。因此，需定期对供水管道进行检测、维修、清理。文中考察了供水管网的现状，对比分析了各种管道清洗技术的特点及其适用范围，并结合实际案例，介绍了管道清洗方法方式在整个冲洗过程中的参数设定、冲洗流程，指出了各清洗方法不仅可以使用户投诉率降低，还能提高清洗效率，促进管道清洗的发展。
一、引言
水厂的出水水质一直以来备受关注。尽管自来 水厂拥有成熟的、先进的饮用水处理工艺，能够使出厂水达标后输送到用户家中。但是，供水管道的腐蚀、生锈和沉积物的堆积，致使水受到二次污染，造成了用户水龙头出水水质的恶化。其中，饮用水的颜色、味道和嗅味问题是引发用户投诉的关键指标也是大多数公用事业单位最关心的问题。
为了减少配水系统的水质恶化，应该从多方面着手，寻找合适的方法。有效的清洁技术可以去除管道中的沉淀物和生物膜，从而减少水变色、味道和气味问题、大肠菌群再生，降低监管不合规的风险。同时，管道清洗还可以清除水垢和结核，显著提 高水力能力，特别是增加消防流量，降低水泵的输送成本。
常见的管道清洗技术包括常规冲洗、单向冲洗、加气冲刷、清管器、化学清洗及管道修复。冲洗是最古老、最常用和最便宜的技术。与传统冲洗相比，单向冲洗可有效去除沉积物和生物膜，且使用的水量更少；加气冲刷与单向冲洗很相似，即将空 气引入液柱中，形成高速水流，可用于去除软垢、生物膜或其他附着材料；清管器是一种圆柱形或子弹形的工具，可使水压强行通过管道，在一定程度上可以去除重沉积物、生物膜、附着材料、结核，甚至 顽固水垢；化学清洗在其他行业应用广泛，但在饮用水管道中的应用常常受到限制；内衬修复是在对管道进行机械清洁后，通过管道将涂层喷洒到管壁上，从而恢复或提高管道的强度。
对于不同的需要清洗的管道，需要选择不同的管道清洗方法。选用管道清洗方法要根据管道的类型、污垢的性质、清洗工艺、施工环境和公用工程条件等情况来确定，同时还需考虑清洗质量、清洗效率和清洗成本。本文结合实例，考察了现阶段供 水管网的现状，对比了几种管道清洗技术的原理和优缺点，最后分析总结了各方法的适用范围。
二、供水管网的现状
水管的清洁度是水资源管理的一个非常重要的环节，然而常常被忽视。管道的清洁度在很大程度上决定了水质的好坏，也决定了用户的体验感受。从用户的角度来看，饮用水管道系统的清洁度会影响输送到水龙头的水质和输送水的压力；从公用事业的角度来看，管道的清洁度和状况会影响输送到水龙头的水的健康特性、致病菌的数量、供水成本、用于消防灭火的流量、管道的使用寿命等。
目前，供水管网采用的管道主要有水泥管、球墨铸铁管、镀锌铁管、钢管和灰铸铁管等。在大多数配管系统中，铁管的腐蚀是沉积物的最大来源。无内衬管道经过长期使用，因腐蚀结垢，出现沉积物沉积和管道堵塞等现象。当管内水流方向、压力 突然发生变化时，管道内壁部分沉积物脱落，易导致水变色，甚至出现爆管，造成停水事故，这是必须要彻底解决的现实问题。定期对管道进行检测、维修、清洗，对提高人们的健康生活水平，保障公共事业企业的可持续发展，都具有重大的现实意义。
三、管道清洁技术的分类
管道清洗技术包括液体冲洗技术、加气冲刷技 术、PIG 清洗技术、化学清洗技术、多重清管、高压水射流、机械清洁以及管道修复技术。
2.1 液体冲洗技术
液体冲洗是最古老的管道清洁技术，可分为常规冲洗、单向冲洗和连续自动冲洗，其本质是用优质水代替劣质水。常规冲洗通常是“反应性冲洗”的首选方法，而单向冲洗除了更有效地清洗管道外， 还具有节约水的优点；连续自动冲洗通常与编程控制设备或无线电遥测远程控制联用，实现连续运行、无系统死角冲洗的目的。
液体冲洗可以通过冲刷沉积在管道中的松散沉积物，有效地提高消毒剂的有效性，减少有害细菌，使饮用水的颜色、味道和嗅味问题得到解决。但是，冲洗也存在一定的局限性。冲洗通常不能清除结节和其他硬垢，且不能有效地清除大管道中的沉 积物和生物膜，因为有效地冲洗大型管道所需的速度难以实现。此外，冲洗不能解决许多水源的问题，以及无衬里铸铁管或系统液压缺陷的问题。
2.2 加气冲刷技术
加气冲刷是交替性地通入空气-水-空气（气液 比约 3∶1）到管道中，其产生的湍流冲刷管道内壁， 将沉积物冲出管道。首先，流体柱大部分是空气，摩擦损失很小，使流体能够以很高的速度移动。其次，流体以散布的方式穿过管道，具有极不同密度的两种流体到达排放喷嘴，流体柱反复加速和减速，产生湍流，能更有效地去除粗糙管道中的松散沉积 物、生物膜和管道表面软垢。
加气冲刷技术可用于清洁各种管道，包括系统压力太低或管道太大的管道。虽然加气冲刷比液体冲洗更复杂和昂贵，但水的消耗通常更少，因此，在大多数管道上进行加气冲刷仍相对容易且成本低廉。
2.3 PIG 清洗技术
PIG 有许多不同的型号，通常是由子弹形状的塑料外壳、泡沫芯组成的。在使用 PIG 清管器时，利用水压迫使 PIG 清管器穿过管道，推动松散的沉积物，同时，从管壁剪切纤维和水垢。为了有效清洁，工具必须紧贴在管道内，通常略大于管道。对于小直径管道，通常可以从消防栓中引入和回收 PIG 清洗器。
通过使用带有刷子、金属螺柱和嵌入壳体中的其他硬物品的清洗器，去除非常硬的水垢，使管道返回光滑壁状态，使其流动能力类似于新管道。与液体冲洗或加气冲洗相比，清管器明显可以去除更多的沉积物和生物膜，可有效去除结瘤，但耗时较长，且成本是液体冲洗技术的几倍。
2.4 化学清洗技术
化学清洗工艺在各种工业和船舶的应用已超过 75 年。Le Chevallier 等发现，使用磷酸盐类缓蚀剂的系统，大肠菌群水平较低。化学清洗是一种抑制有机酸和其他化学物质通过封闭的管道回路泵送的方法，这些化学物质可以软化和溶解管道中的 矿物质，甚至可以清洁复杂管状的管道。
合适的化学性质和足够的循环时间，可以将管 道内壁清洁到光滑状态，此技术可以在对管道系统进行很少或不修改的情况下完成工作。化学清洗技术适用于冲洗或加气冲刷不能去除的，且难以使用清管器、带有黏附薄膜或水垢的管道。
2.5 其他管道清洁技术
与 PIG 清管的原理相同的多重清管，是将研磨材料都黏附或嵌入 PIG 的外部，例如碳化物带、塑料刷和钢丝刷。常用于清洁下水道和雨水排放管道的高压水射流技术，利用高压、低容量泵，通过小喷 嘴输送水，将高压转换成高速流，水冲击管道表面的沉积物和薄膜。此外，还可采用球清洁技术，迫使水在膨胀的橡胶球周围流动，在管壁表面附近产生高速水射流，从管道中冲刷薄膜和软垢。
最常见的机械清洁方法有动力钻孔和刮擦，通常需要管道衬里修复处理。通过原位清洁和衬里在一定程度上减缓管道内部腐蚀，延长管道的寿命。在最好的情况下，管道的使用寿命可以无限期延 长，成本可能只是新建筑成本的 25％~50％。
四、管道清洗方法的选择
针对不同管道清洗的现状和要求，选择相应的清洗方案。对比各方法的劳动力、用水量、生产率、管道类型、管径范围、管道结构要求、使用寿命等指标，总结了各方法的主要作用，如表 1 所示。
表 1 管道清洗方法的对比
根据管道结构状况，可分为“一般”、“较好”、 “良好”这 3 个等级。其中，“一般”是指管道能承受火灾流量和正常压力；“较好”是指管道有泄露，但并无破裂现象；“良好”是指管道没有泄漏或破裂的历史。通过“成本等级”比较，单位成本等级的数值越小，需要的成本就越小。各种管道清洗技术的作用侧重各不相同，可用“★”表示。综合考虑水质因素、水力条件、管道材料、清洁频率、管道完整性和经济因素等，通过收集和分析数据，诊断管道清洁问题，并比较了各方法的有效性、耐用性、成本及其应用，建立清洁方案，最终评价程序化优化方法和清洁频率。
五、国外管道清洗技术的应用
管道清洗是一个需要不断探索、更新方法的过程。20 世纪 70 年代开始，埃德蒙顿市每年采用传统的常规冲洗方法对配水系统进行冲洗。20 世纪 80 年代，开始寻找更有效的方法。到了 1990 年，单向冲洗在整个水行业得到了广泛应用。研究表明，单向冲洗能够用更少的水产生高速冲洗水流，既能有效地清洁管道，还能有效地去除生物膜。此外， EPCOR 公共事业公司根据地理和水力特征将埃德蒙顿市划分为 79 个单向冲洗“群体”，并用原位清洁和环氧树脂衬里修复部分地区的供水管道。同 时，EPCOR 还在继续寻找提高清洗效率的方法，根据结果分析，调整冲洗频率，从而减少劳动力，节省大量成本以及能源和水的消耗。
对国外多家公用事业公司的详细调查和案例研究如表 2 所示。
表 2 管道清洗技术的案例分析
目前，对于管道冲洗频率，并没有相关的标准， 不同的系统有不同的要求。根据管道的状况和水的质量，传统的经验是 1 年 1 次或 1 年 2 次。采用“测量-冲洗-再测量”方法优化冲洗频率。如果在冲洗之间水质严重恶化，则需要增加频率。相反地，如果初次冲洗检测效果较好，可以延长冲洗时间间隔。
六、结语
世界各地的供水管道普遍存在结核状、沉积物堆积、水质恶化等问题。为了改善管道在自来水输送过程中带来的水质问题，本文综述了常用的管道清洗技术，提供了维护基础设施、延长使用寿命和改善自来水水质的方法。虽然管道清洗可以有效清除管道“生长环”，但也有可能破坏管道内壁的防腐层，从而增加管道腐蚀的风险。因此，将管网清洗技术和管道内衬修复相结合是未来的发展方向。
