賴?yán)?張勇 何俊

1 概述

隨著我國農(nóng)村城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)和城市功能的日益完善,城市公共供水的規(guī)模也在不斷壯大,水廠的供水能力和管網(wǎng)的總長度發(fā)生了質(zhì)的飛躍,人們對(duì)水質(zhì)的關(guān)注程度也愈來愈高。然而現(xiàn)階段我國大多數(shù)城市把保證和提高水質(zhì)的大量工作放在水源保護(hù)和水廠的凈化工藝上,往往忽略了供水管網(wǎng)的“二次污染”。一般來講,經(jīng)過水廠處理過的水都能達(dá)到國家所要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。出廠水需要通過復(fù)雜龐大的管網(wǎng)系統(tǒng)才能輸送到用戶,其間管線長度可達(dá)數(shù)十甚至上百千米,水在管網(wǎng)中的滯留時(shí)間可達(dá)數(shù)日,龐大的地下管網(wǎng)就如同一個(gè)大型的“反應(yīng)器”。實(shí)驗(yàn)證明,水在這樣的反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生著復(fù)雜的物理、化學(xué)、生物的變化使管網(wǎng)結(jié)構(gòu)完整性被破壞,從而導(dǎo)致水質(zhì)發(fā)生變化,造成管網(wǎng)污染[1]。對(duì)用戶的自來水進(jìn)行長期監(jiān)測,其余氯、渾濁度、細(xì)菌總數(shù)、總大腸桿菌四項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)和綜合合格率均有較大的下降[2]。因此,常常會(huì)出現(xiàn)水廠出廠水水質(zhì)完全符合國家標(biāo)準(zhǔn),而用戶投訴水質(zhì)不合格,表現(xiàn)為渾濁、發(fā)黃、發(fā)紅甚至發(fā)黑,這些特點(diǎn)都表明,水在管網(wǎng)輸送過程中發(fā)生了二次污染。

2 供水管網(wǎng)二次污染的影響因素

2.1 出廠水水質(zhì)穩(wěn)定性

通常,水質(zhì)的穩(wěn)定性包括化學(xué)及生物穩(wěn)定性,化學(xué)不穩(wěn)定會(huì)腐蝕管道或產(chǎn)生管垢,生物不穩(wěn)定會(huì)使細(xì)菌繁殖[3]。

化學(xué)穩(wěn)定性主要就是要保持水質(zhì)一定的pH范圍,抑制管網(wǎng)中的進(jìn)一步化學(xué)反應(yīng)?？捎蔑柡椭笖?shù) IL(水的實(shí)測pH值(pH0)減去同一水的碳酸鈣飽和平衡時(shí)的pH值(pHS))和穩(wěn)定指數(shù) IR(IR=2pHS-pH0)來表示:IL=0時(shí),水質(zhì)穩(wěn)定;當(dāng) IL＞0時(shí),碳酸鹽處于過飽和,有結(jié)垢的傾向;當(dāng) IL＜0時(shí),碳酸鹽未飽和,二氧化碳過量,水對(duì)管壁具有腐蝕的傾向。當(dāng) IR＞7時(shí),不會(huì)形成碳酸鈣結(jié)垢呈腐蝕性;當(dāng)IR＜7時(shí)有結(jié)垢趨勢。

生物穩(wěn)定性主要是指管網(wǎng)水中含有某些無機(jī)物、有機(jī)物及微生物會(huì)成為微生物繁殖的培養(yǎng)基,導(dǎo)致水中殘存的細(xì)菌可能會(huì)再度繁殖和生長。生物穩(wěn)定不會(huì)引起細(xì)菌在其中生長,主要是用AOC(生物可同化有機(jī)碳)指標(biāo)來反映,它是衡量細(xì)菌在飲用水中生長潛力的水質(zhì)參數(shù)。生物不穩(wěn)定將導(dǎo)致微生物的生長繁殖,造成管網(wǎng)中的生物性污染。

2.2 管材對(duì)供水水質(zhì)的影響

輸水管材選用不當(dāng)往往會(huì)產(chǎn)生管材內(nèi)含物的外滲以及防腐襯里層脫落,而這些滲出物質(zhì)都可能對(duì)水質(zhì)造成污染。比如鋼管鍍鋅層及瀝青襯里可能導(dǎo)致水中鉛、苯類、揮發(fā)性酚和總放射性等指標(biāo)增高;而普遍使用的水泥砂漿襯里脫落物不但會(huì)造成水渾濁,其溶解性物質(zhì)更會(huì)使pH值、硬度等指標(biāo)升高,并滲出鋇、鉻、鎘等金屬污染物。實(shí)踐表明,對(duì)于未作防腐處理的碳鋼管道,使用年限超過5年的,其腐蝕、污垢將達(dá)到嚴(yán)重的程度,引起水質(zhì)惡化,管道使用年限越長,腐蝕越嚴(yán)重,水質(zhì)狀況越糟[4]。

2.3 管網(wǎng)水停留時(shí)間的影響

在管網(wǎng)內(nèi)的停留時(shí)間越長,則水體自身及水體與管網(wǎng)、水箱等輸配水設(shè)施所接觸表面之間越可能發(fā)生各種物理化學(xué)和生物化學(xué)的變化,最終影響管網(wǎng)水水質(zhì)。因水在管網(wǎng)中停留的時(shí)間過長,當(dāng)死頭水中的氧消耗盡后,余氯幾乎為零,管網(wǎng)內(nèi)更易腐蝕、結(jié)垢、繁殖微生物,水質(zhì)迅速惡化發(fā)臭,特別是在未涂襯或涂襯有缺陷的金屬管道內(nèi)更容易發(fā)生“紅水”“黑水”現(xiàn)象[5]。

2.4 管道施工、搶修不規(guī)范造成的污染

由于管道施工過程中通常都要將管道停水?dāng)嚅_,極易造成污染。特別是當(dāng)發(fā)生大的爆管時(shí),止水前爆管涌水而造成大量的地面積水,止水后部分積水回流到管道造成污染。此外在新裝用水大戶的用水、蓄水設(shè)施剛并網(wǎng)啟用時(shí),新管道未按照規(guī)范要求沖洗消毒。

2.5 二次供水設(shè)施對(duì)水質(zhì)的污染

首先,設(shè)計(jì)施工時(shí),工藝管道布局等不合理等。其次,選材不當(dāng)。有的水池用水泥砌而不作內(nèi)襯處理,以致于水泥中的有害成分滲出。另外,運(yùn)行管理不善。水箱清洗的次數(shù)不夠,水箱上面無蓋或者遮蓋不嚴(yán)密,這些都會(huì)導(dǎo)致微生物、青苔或細(xì)菌的滋生。

2.6 管網(wǎng)附屬設(shè)施對(duì)水質(zhì)的影響

為了管網(wǎng)的正常運(yùn)行及管網(wǎng)功能的正常發(fā)揮,管網(wǎng)中尚需設(shè)置很多控制水路的閥門及其他附屬設(shè)施,諸如:排水閥、排氣閥、旁通閥、消火栓等。這些設(shè)備長期置于地下井室內(nèi)或直接露天設(shè)置,極易腐蝕損壞而發(fā)生滴漏現(xiàn)象,管網(wǎng)一旦失壓,會(huì)將附近地下污水吸入而造成污染。

3 供水管網(wǎng)二次污染的防治措施

3.1 提高出廠水的水質(zhì)

出廠水的水質(zhì)穩(wěn)定性差是造成管網(wǎng)水水質(zhì)二次污染的根本原因,所以防止管網(wǎng)水質(zhì)的二次污染,必須保證出廠水水質(zhì)的穩(wěn)定性。出廠水要進(jìn)行穩(wěn)定性處理,在改善水質(zhì)穩(wěn)定性方面比較現(xiàn)實(shí)的做法是推行調(diào)整pH值法,即水在出廠前投加穩(wěn)定劑,把pH值調(diào)整至7～8.5,提高水的化學(xué)穩(wěn)定性。這種做法在歐美等發(fā)達(dá)國家已得到了廣泛的應(yīng)用,并且取得了很好的效果。

我國衛(wèi)生部2001年頒布的《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》中把出廠水濁度規(guī)定為1 NTU,為改進(jìn)居民生活飲用水水質(zhì)提供了有力保障,同時(shí)為居民生活飲用水水質(zhì)與國際接軌創(chuàng)造了條件。

3.2 加強(qiáng)管網(wǎng)水質(zhì)的監(jiān)測和預(yù)測

為了掌握管網(wǎng)水質(zhì)變化動(dòng)態(tài),供水企業(yè)應(yīng)按規(guī)定對(duì)管網(wǎng)采樣點(diǎn)設(shè)置余氯連續(xù)測定儀、濁度測定儀、細(xì)菌測定儀,超過一定數(shù)值就報(bào)警?，F(xiàn)在水質(zhì)預(yù)報(bào)軟件已經(jīng)問世,它根據(jù)生物可降解有機(jī)物、細(xì)菌、余氯、pH值、水溫等參數(shù)與水質(zhì)變化的關(guān)系,可以預(yù)報(bào)管網(wǎng)中的余氯、細(xì)菌等指標(biāo)的變化,為改善管網(wǎng)水質(zhì)提供決策依據(jù)。

3.3 推廣應(yīng)用新型管材

在舊管道更換時(shí)應(yīng)積極提倡采用新型管材。恰當(dāng)選用管材及設(shè)備是管網(wǎng)合理運(yùn)行的保證[8]。目前在給水工程中,PE管憑其自身獨(dú)特的優(yōu)勢,越來越受到用戶們的青睞。與其他管材相比,PE管具有如下特性:連接可靠、不泄漏;內(nèi)壁光滑,管道水力條件好,水頭損失小;柔韌性好;重量輕,運(yùn)輸、安裝方便;衛(wèi)生性能良好;抗應(yīng)力開裂性能好;價(jià)格適中。

在選定供水系統(tǒng)中使用的各種材料時(shí),必須從毒理學(xué)及微生物學(xué)兩方面充分進(jìn)行研究。對(duì)新材料應(yīng)該進(jìn)行水質(zhì)析出實(shí)驗(yàn),考察材質(zhì)對(duì)水質(zhì)的影響。

3.4 完善二次供水設(shè)施的設(shè)計(jì)與施工,加強(qiáng)管理

在設(shè)計(jì)施工方面,應(yīng)把水質(zhì)衛(wèi)生列入給水工程設(shè)計(jì)、施工的必要程序。選用防污染、衛(wèi)生的及耐腐蝕的材質(zhì)。合理解決生活與消防共用水池(箱)的問題,定期對(duì)水箱進(jìn)行消毒、沖洗,減少水在水箱中的停留時(shí)間。

在管理方面,制定城市二次供水管理的行政規(guī)章制度,建立二次供水管理體系,改變過去那種無人管的現(xiàn)狀,做到從設(shè)計(jì)到驗(yàn)收,直至清洗、消毒的全過程都有人負(fù)責(zé)。

3.5 管網(wǎng)周期性沖洗

通過沖洗,可降低顆粒物在管道內(nèi)的凈積累量,將管網(wǎng)水的渾濁度控制在標(biāo)準(zhǔn)值以內(nèi)。沖洗過程中適當(dāng)增加消毒劑用量,以殺死沖洗后重新懸浮的微生物。推薦在沖洗后投加腐蝕抑制劑,促進(jìn)管道內(nèi)表面保護(hù)膜的形成。通過沖洗清除管道內(nèi)壁的沉積和銹垢,還能提高通水能力、節(jié)約電耗、降低供水成本。此外,通過管道附件的周期性放水也可以起到對(duì)管道的沖洗作用,例如,周期性的從消火栓放水,既可以沖洗管道又可以防止消火栓形成死水端。

4 結(jié)語

供水管網(wǎng)是給水系統(tǒng)的重要組成部分,改善管網(wǎng)水質(zhì)無疑是改善供水水質(zhì)的重要環(huán)節(jié),供水部門在發(fā)展凈水、改造凈水工藝設(shè)施,提高出水水質(zhì)的同時(shí),應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)輸配水系統(tǒng)的維護(hù)管理,通過測定出廠水在管網(wǎng)中的生物穩(wěn)定性和對(duì)造成管網(wǎng)水質(zhì)二次污染主要因素的分析研究,提出改善管網(wǎng)水質(zhì),避免二次污染的技術(shù)措施。控制出廠水在輸配過程中的二次污染,使生活用水達(dá)到國家飲水標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)保障人民身體健康、保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重要的積極的意義。

[1] 王向會(huì).天津市供水管網(wǎng)影響水質(zhì)變化的因素分析與對(duì)策探討[J].供水技術(shù)與管理,2006(2):35-37.

[2] Anne K,Camper.Effect of distributionsystem materialson bacterial growth[J].AWWA,2003,95(7):107-121.

[3] 徐 兵.改善城市供水管網(wǎng)水質(zhì)的實(shí)踐與探討[J].給水排水,2002,28(12):17-18.

[4] 楊懷軍.給水管網(wǎng)二次污染的防治[J].山西財(cái)經(jīng)大學(xué)學(xué)報(bào),2006(2):14-15.

[5] 韓得志,葛茹倩.淺析管網(wǎng)水二次污染問題及其應(yīng)對(duì)策略[J].供水技術(shù)與管理,2005(2):25-28.

[6] 趙志領(lǐng),趙洪賓.城市給水管網(wǎng)水質(zhì)安全保障研究[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,22(6):103-105.

[7] 傅金祥,李彤巖.我國城鎮(zhèn)供水水質(zhì)安全面臨的問題與保障對(duì)策[J].給排水,2003(1):35-39.

[8] 童禎恭.供水管網(wǎng)水質(zhì)安全及其保障措施探討[J].凈水技術(shù),2005,24(1):49-53.