自來水管內(nèi)壁水垢的形成是多種因素共同作用的結(jié)果。一方面，自來水中溶解的鈣（Ca2?）、鎂（Mg2?）等離子與碳酸氫根（HCO??）、硫酸根（SO?2?）等相結(jié)合，在加熱或水流停滯的情況下會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。比如，碳酸氫鈣受熱分解會生成不溶于水的碳酸鈣（CaCO?）和二氧化碳（CO?），其反應(yīng)式為：Ca (HCO?)?→CaCO? + CO? + H?O。這類沉淀物在水溫超過 60℃時，結(jié)晶速度會明顯加快，在熱水管道中表現(xiàn)得更為顯著。在硬水地區(qū)，即鈣鎂含量＞120mg/L 的區(qū)域，管道結(jié)垢速度相較于軟水地區(qū)要快 3 - 5 倍。另一方面，在靜止水環(huán)境中，鐵細菌、藻類等微生物的代謝產(chǎn)物 —— 多糖類物質(zhì)，會吸附礦物質(zhì)，進而形成黏稠的生物膜。實驗表明，3 個月未流動的水管中，生物膜厚度可達 0.3mm，含菌量超過 10? CFU/cm2，其中大腸桿菌、軍團菌等致病菌占比達 15%。此外，管材與水質(zhì)之間也存在相互作用。鐵管氧化生成的 Fe?O?（紅銹）會與 CaCO?結(jié)合，形成復(fù)合垢層，而 pH 值＜6.5 的酸性水質(zhì)會加速金屬腐蝕，使鐵管年均腐蝕速率達到 0.1 - 0.3mm。PVC 管雖不存在銹蝕問題，但其表面粗糙度（Ra＞1.6μm）使其更易附著沉淀物。

針對自來水管內(nèi)壁水垢問題，有多種清洗方式可供選擇。在物理清洗技術(shù)方面，脈沖清洗是利用 0.2 - 0.3MPa 的壓縮空氣與水流交替沖擊，產(chǎn)生頻率為 15 - 30Hz 的震蕩波。相關(guān)測試顯示，5 分鐘的脈沖清洗可清除 90% 的松散水垢，但對于厚度＞3mm 的厚垢，則需配合檸檬酸進行預(yù)處理。其操作步驟為：關(guān)閉總閥，安裝分流器與脈沖清洗機，然后進行分段作業(yè)（每段≤20 米），最后排水并檢測濁度。高壓水射流清洗則是使用 50 - 70MPa 的高壓泵，其壓力相當于消防水槍壓力，配合旋轉(zhuǎn)噴頭可實現(xiàn) 360° 沖刷。該方法適用于鑄鐵管、鍍鋅管，但 PPR 管的承壓極限為 2.5MPa，超壓使用會導(dǎo)致爆管。機械刮除清洗是通過管道機器人搭載碳鋼刮刀，當轉(zhuǎn)速達到 200 - 300r/min 時，可清除厚度＞5mm 的硬垢。不過，此方法需配合內(nèi)窺鏡進行定位，適用于局部堵塞情況，但其人工成本較高。

在化學(xué)清洗技術(shù)方面，酸性溶解法使用 6% - 8% 的食品級檸檬酸溶液，在 40℃條件下反應(yīng)效率最高，30 分鐘可溶解 85% 的碳酸鈣垢。若使用強酸，如鹽酸，需嚴格控制濃度＜5%，否則會對銅管造成腐蝕，其年均腐蝕率＞0.05mm。操作時需注意，酸洗后需用 1% 碳酸鈉進行中和，并用 pH 試紙檢測至中性方可排水。堿性清洗劑則是利用氫氧化鈉（NaOH）與油脂發(fā)生皂化反應(yīng)（C?H?(COOR)? + 3NaOH→3RCOONa + C?H?(OH)?），適合清除生物膜殘留，但后續(xù)需進行酸洗中和。

在實際應(yīng)用中，不同水質(zhì)和管道材質(zhì)需要適配不同的清洗方案。在硬水地區(qū)，如北方，優(yōu)先采用 “脈沖 + 檸檬酸” 的組合清洗方式，清洗后建議安裝軟水機（樹脂交換容量≥20L/kg）。對于金屬管道，應(yīng)禁用 pH＜3 的強酸，可推薦使用超聲波清洗（頻率 28 - 40kHz）或磁化防垢技術(shù)。在清洗周期方面，普通住宅（PVC 管）建議 2 年清洗一次，老舊小區(qū)（鐵管）建議 1 年清洗一次，醫(yī)院、學(xué)校等場所建議 6 個月清洗一次。同時，在化學(xué)清洗過程中，操作人員需穿戴口罩，防止水中有害物質(zhì)通過呼吸進入體內(nèi)。清洗完成后，需對沖洗殘留進行檢測，要求電導(dǎo)率＜80μS/cm，濁度＜1NTU。水垢的存在會對水流效率、健康風(fēng)險以及設(shè)備損耗等方面產(chǎn)生不良影響。例如，當管徑縮小 50% 時，流量系數(shù)（Cv 值）從 120 降至 35，泵功耗增加 2.1 倍。某小區(qū) DN100 鑄鐵管 10 年未清洗，末端水壓從 0.3MPa 降至 0.08MPa。生物膜中檢出鉛（＞15μg/L）、鎘（＞5μg/L），超過國標限值 3 倍。流行病學(xué)統(tǒng)計表明，長期飲用高水垢水，腎結(jié)石發(fā)病率增加 23%。熱水器加熱管結(jié)垢 1mm，能耗增加 10%，壽命縮短 30%。熱交換器效率對比顯示，無垢時為 85%，而結(jié)垢 3mm 時僅為 52%。因此，通過科學(xué)的清洗方式可顯著提升用水安全，建議結(jié)合水質(zhì)檢測報告選擇適配的清洗方案。