馬 琳 李懷恩 鄭瑞宗

（1.洛陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 洛陽 471000； 2.中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471000；3.西安理工大學(xué)，陜西 西安 710000）

0 引言

近年來，建筑小區(qū)供水系統(tǒng)生物污染現(xiàn)象屢見不鮮，如各種供水系統(tǒng)中的儲水箱、儲水池等，由于長期疏于管理，導(dǎo)致生物污染，為公共安全埋下很大隱患[1]?，F(xiàn)今新冠病毒在全世界范圍內(nèi)大規(guī)模流行，各級政府更應(yīng)該加強(qiáng)對城市供水系統(tǒng)的管理，特別是對關(guān)系民生的各個建筑小區(qū)的水質(zhì)管理。要做到防范于未然，希望衛(wèi)生安全防護(hù)從細(xì)微處做起，從基礎(chǔ)環(huán)節(jié)抓起。這對保障人民生命安全，維護(hù)社會安定團(tuán)結(jié)有重要的現(xiàn)實意義。

建筑小區(qū)的供水方式主要有直接給水、設(shè)水箱給水、設(shè)水泵給水、設(shè)水泵和水箱聯(lián)合給水、氣壓給水、分區(qū)給水、分質(zhì)給水以及高層建筑給水等方式。這些給水方式中涉及的給水設(shè)備和器材包括給水管材、水泵、氣壓給水設(shè)備以及水箱和水池等。其中，除了直接供水方式外，水箱和水池應(yīng)用于各種給水系統(tǒng)中，可見其重要性。但是在實際工作中，無論是水池、水箱的合理化設(shè)計還是標(biāo)準(zhǔn)化施工，或者是運(yùn)營階段的維護(hù)管理都存在很多的問題，這給整個供水系統(tǒng)的水質(zhì)安全帶來了極大的隱患。下面分別從多個角度對其進(jìn)行說明。

1 儲水設(shè)施在全壽命周期建造過程中的防污染措施

1.1 設(shè)計階段防污染措施

從設(shè)計角度講，水池（箱）的設(shè)計包括位置的選擇，容積、尺寸大小的設(shè)計，結(jié)構(gòu)構(gòu)造、材料的選擇，通氣、泄水管等附件的設(shè)置；除此之外，設(shè)計師還應(yīng)運(yùn)用水力學(xué)和微生物學(xué)等相關(guān)知識，考慮水池（箱）內(nèi)水流狀態(tài)和防止水質(zhì)污染措施等問題。嚴(yán)格遵守各種規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，建議考慮如下幾點。

1.1.1 位置選擇

在選擇儲水箱（池）位置時，除了盡量接近用水量大的地點外，還要遠(yuǎn)離污染源，如蓄水池周圍10m 以內(nèi)不得有滲水坑和堆放垃圾等污染源，水箱周圍2m 內(nèi)不應(yīng)有污水管線及污染物[2]。因為水源涉及公共安全，考慮到水箱（池）儲水可能受到外界環(huán)境影響和人為破壞，一般都會建造水箱間。但對屋頂水箱也有露天設(shè)置的情況，這時除考慮水箱設(shè)置防曬保溫等措施外，建議為其設(shè)置一定高度的圍欄進(jìn)行隔離保護(hù)。

1.1.2 容積確定

在確定容積時，規(guī)范要求水池儲水量不能超過48h 用水量，過大的容積容易導(dǎo)致自來水在水池中滯留時間延長，影響水質(zhì)。因此在設(shè)計中應(yīng)準(zhǔn)確計算用水量，并考慮市政補(bǔ)水的可靠性，恰當(dāng)縮小水池容積，減少水流在水池中的停留時間。另外，如果后期水池需要定期清洗，這時是否進(jìn)行水池分格就不能僅考慮水池的容積大小，還需照顧到后期水池排空清洗的維保工作，適當(dāng)進(jìn)行水池的分格。

1.1.3 尺寸設(shè)計

水箱尺寸大小設(shè)計方面，要采用恰當(dāng)?shù)某叽绫壤，F(xiàn)今流行的裝配式水箱，長寬高之比越接近1 ∶1 ∶1，其造價越低。其中，高度越高，水箱承受的壓力越大，板材厚度越大，造價也越高；但高度高，水壓能也大，有利于供水。故應(yīng)根據(jù)給水系統(tǒng)的需求，選擇合適的高度。實際設(shè)計中，水箱長寬之比應(yīng)根據(jù)實際場地大小確定，水箱高度尺寸一般控制在1.5m～3m 為佳。

1.1.4 構(gòu)造設(shè)計

水池（箱）構(gòu)造設(shè)計應(yīng)考慮水力學(xué)原理，這往往是設(shè)計師最容易忽略的地方。傳統(tǒng)設(shè)計方案為水池（箱）上端進(jìn)水，下端出水，設(shè)計不當(dāng)往往造成短流。例如設(shè)計時可能會將進(jìn)水口和出水口都設(shè)在水箱的同側(cè)，一個在上一個在下，這樣容易形成短流，水從水箱一側(cè)的上面進(jìn)入下面流出，水箱對面一側(cè)很難有新鮮的水流入，所以容易形成死水區(qū)域。通常設(shè)計中會把進(jìn)水口設(shè)在水箱一側(cè)的上端，出水口設(shè)在水箱對面一側(cè)的下端，這樣水流沿水箱內(nèi)對角線方向的路徑流動，減少水箱產(chǎn)生死水的區(qū)域范圍。圖1 是將生活進(jìn)水管和排水管分別在水箱對側(cè)進(jìn)行設(shè)置，避免發(fā)生短流，是目前常用的水流進(jìn)出口設(shè)置方式。

俗話說流水不腐，增大水的流動性可以減少細(xì)菌的滋生。在設(shè)計中，水池的構(gòu)造應(yīng)盡可能增強(qiáng)水的擾動性。在水池中增加隔板，可以增加水的擾動性能。設(shè)計時隔板之間的間距不一樣，這樣水流的過水截面積不同，根據(jù)水流的計算公式v=Q/A（v為流速，Q為流量，A為過水面積），在水流進(jìn)水量Q不變的條件下，通過隔板間距的不同可改變水流的過水面積A，從而獲得不同的水流速度v，即在整個水池內(nèi)產(chǎn)生一定的速度梯度，進(jìn)而增大了水流的擾動性能，避免水流因長期靜止而產(chǎn)生細(xì)菌的可能。圖2 是通過增加擋板（且不同擋板間距不同），從而增大水流擾動性的一種水池設(shè)計方法。

圖1 和圖2 是通過擴(kuò)大水流的流行路徑和改變水力梯度的方式加大水的擾動性，防止水長期不流動而滋生細(xì)菌，但都屬于一點供水的方式。如果能將一點供水改為多點供水，進(jìn)而實現(xiàn)在整個水箱全面積范圍內(nèi)配水，則水的擾動性會進(jìn)一步增大。多點供水需要保證距離來水方向最近的孔口和最遠(yuǎn)的孔口都有相似的流出水量，這樣才能實現(xiàn)水箱的全面積配水。采用給水濾池中成熟的大阻力配水系統(tǒng)可以實現(xiàn)這種供水功能。圖3 即是利用大阻力配水系統(tǒng)的原理進(jìn)行配水，通過多孔管在整個水面進(jìn)行配水從而增大水的擾動性，避免細(xì)菌滋生。

圖1 水箱進(jìn)出口分設(shè)在水箱相對方向

圖2 水箱中加設(shè)擋板

圖3 水箱進(jìn)水采用支管配水方式

大阻力配水系統(tǒng)又稱為穿孔管大阻力配水系統(tǒng)，見圖4、圖5。中間是一根干管，兩側(cè)對稱接出多根相同管徑的支管。水從中間干管流入各支管，再從支管出水孔噴出。

圖4 穿孔管大阻力配水系統(tǒng)

圖5 穿孔支管

圖4 所示的孔口位置是整個水池中具有代表性的兩個孔口，其出水流量差別大小即反映水池配水的均勻性程度。

配水支管上孔口出流的孔口流量主要由孔口內(nèi)壓力水頭決定，如公式（1）所示。

由此可以看出，水池配水均勻性與配水系統(tǒng)的構(gòu)造有關(guān)，而與水池的面積、水壓強(qiáng)度無關(guān)。所以可以選擇合適構(gòu)造的穿孔管進(jìn)行配水，使水池配水均勻，全面布水，避免水池出現(xiàn)進(jìn)水死區(qū)的情況，從而改變了水池的水流狀況，避免細(xì)菌滋生。

1.1.5 池底坡度

水箱底部坡度問題：因為大多數(shù)的出水口都設(shè)置在水箱側(cè)壁，距離池底有一定距離，往往高出水箱底部10cm，使排水口底部出現(xiàn)死水區(qū)，這是造成微生物滋生的重要原因。為避免這種情況，水箱底部除了設(shè)置泄水口外，還應(yīng)有一定的坡度，以便能順利排除下部沉積物。

架空的裝配式水箱：底板設(shè)置坡度，可能會增大一定的安裝難度，現(xiàn)在市面上的裝配式水箱幾乎都是平底。但為了泄水排污徹底，建議根據(jù)水箱的容積大小合理設(shè)計水箱底板的泄流坡度。

地下水池：出水利用水泵提升，水池底部一般會設(shè)計一定的坡度，坡向水泵吸水坑。地下水池一般不設(shè)泄水管，水池的泄空通過水泵抽吸完成。如果有條件最好在水池底部設(shè)置泄水管，并設(shè)置泄水管閥門井，定期開閥泄水，實現(xiàn)水池的水質(zhì)更換。

1.1.6 水質(zhì)消毒

從消毒角度考慮，消毒是避免水箱微生物滋長的重要措施。可根據(jù)水箱（池）的用途、規(guī)格、資金投入等因素選擇恰當(dāng)?shù)南痉绞健?/p>

目前常用的消毒手段:①紫外線消毒器；②電解法次氯酸鈉發(fā)生器；③電解法二氧化氯復(fù)合消毒劑發(fā)生器；④水箱自潔消毒器。

第一種方法是在水箱出水管上安裝紫外線消毒裝置，水流經(jīng)過時，紫外線殺死水中的細(xì)菌達(dá)到消毒的目的，但是對供水管道較長時效果不好。第二、三種消毒方式是以氯為主的消毒方法。將產(chǎn)生的次氯酸鈉（或以氯氣為主的復(fù)合消毒劑氣體）按比例投配到飲用水中，殺滅細(xì)菌并保持適當(dāng)?shù)挠嗦攘俊?采用這兩種方法時，設(shè)計師要考慮到水箱（池）后期使用時的維護(hù)工作。如果水箱平時無人管理，或者人員培訓(xùn)不到位，可能會出現(xiàn)消毒劑添加過量的情況，進(jìn)而出現(xiàn)用水安全事故。第四種方法目前較常用，原因是自潔消毒器不向水中投加任何外源物質(zhì)，它是靠循環(huán)微電解產(chǎn)生的氧化物質(zhì)來殺菌和抑藻的，適用于疏于管理的水箱（池），但初次投資較大。

1.1.7 建造材料

水箱（池）及各種附件的材質(zhì)選擇?，F(xiàn)今水箱多采用裝配式水箱，其材質(zhì)有不銹鋼、熱浸鍍鋅鋼板、搪瓷鋼板和無毒玻璃鋼；其中食品級不銹鋼（SUS304）水箱衛(wèi)生條件最好，應(yīng)優(yōu)先選用，無毒玻璃鋼水箱質(zhì)量參差不齊，應(yīng)注意采用正規(guī)廠家產(chǎn)品。混凝土材質(zhì)水池，應(yīng)做好內(nèi)壁防腐處理，可采用內(nèi)襯不銹鋼板或無毒玻璃鋼，內(nèi)涂無毒環(huán)氧樹脂等涂料；因混凝土和內(nèi)襯材料線性熱膨脹系數(shù)不同，溫度變化時宜發(fā)生滑脫、開裂現(xiàn)象，因此內(nèi)襯法不適于冬夏溫差大的北方嚴(yán)寒地區(qū)。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體情況選用合適的水箱（池）材料。

此外，水箱（池）的連接件、密封件，也必須是對人體無害的，應(yīng)符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)》的要求[3]。對設(shè)置內(nèi)爬梯的水池，其爬梯也應(yīng)采取優(yōu)質(zhì)不銹鋼或采取食品級防腐措施，避免污染水質(zhì)。

1.2 施工階段防污染措施

在施工方面存在施工隊伍水平參差不齊，施工質(zhì)量不過關(guān)，不按規(guī)范要求施工，焊接工藝選擇、水箱附件安裝等細(xì)節(jié)做得不好，更換或使用不合格水箱（池）材料等問題，間接導(dǎo)致儲水設(shè)施材料過早出現(xiàn)腐蝕、設(shè)備附件維修率增加、出現(xiàn)水質(zhì)污染概率增大等現(xiàn)象。此外，在施工結(jié)束后，水箱（池）未按要求進(jìn)行清洗維護(hù)，也會影響水箱（池）后續(xù)的儲水水質(zhì)。

當(dāng)金屬水箱采用焊接工藝時，施工時的焊接水平對水箱質(zhì)量影響很大。施工時要注意焊縫飽滿，水箱外層焊接表面應(yīng)光滑、美觀，無夾渣、焊瘤、氣孔、裂痕等現(xiàn)象，焊接口無凹裂、分離、割手現(xiàn)象。焊縫表面經(jīng)酸洗鈍化處理，確保焊縫經(jīng)久耐用不腐蝕，內(nèi)膽焊縫還需進(jìn)行拋光處理。

如果金屬水箱須涂刷防腐劑處理，其金屬表面應(yīng)嚴(yán)格除銹、除垢，再打磨焊縫表面。采用噴砂除銹應(yīng)達(dá)到Sa2.5 級，采用人工除銹應(yīng)達(dá)到St3 級，這樣才能保證防腐涂料與金屬表面牢固親合和涂料層不產(chǎn)生龜裂。

在水池（箱）附件安裝中，可能會疏忽一些細(xì)節(jié)。例如與外界相通的通氣管，其內(nèi)部應(yīng)設(shè)置18 目的濾網(wǎng)，如圖6所示。曾經(jīng)發(fā)生過沒有設(shè)置濾網(wǎng)的事故，通氣管成為污染物進(jìn)入的通道，又例如池頂?shù)娜丝咨w子密封不嚴(yán)密，也容易進(jìn)入污染物，導(dǎo)致水質(zhì)污染。因此施工過程中應(yīng)注意細(xì)節(jié)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

圖6 通氣管安裝剖面圖

1.3 運(yùn)營階段防污染措施

在運(yùn)營維護(hù)階段，物業(yè)部門疏于管理或者重視度不夠，沒有按要求組織專門人員對水池（箱）進(jìn)行日常維護(hù)和保養(yǎng)。對水質(zhì)檢測，水池清洗等工作也未落實。

由于物業(yè)部門疏于管理，因此很容易出現(xiàn)水質(zhì)安全污染事故。應(yīng)設(shè)置專人對小區(qū)水源進(jìn)行巡查，定期檢測水池（箱）水質(zhì)狀況，利用泄水閥對水箱進(jìn)行泄水，定期對水池（箱）排空、全面消毒等。應(yīng)把各項措施日?；?、制度化，把維護(hù)保養(yǎng)責(zé)任落實到人。建議日常巡查結(jié)果記錄在案，如下表1所示，方便日后檢查。

表1 水池（箱）檢查記錄表

如果水池（箱）定期做水質(zhì)檢測，則還應(yīng)該有專門的水質(zhì)檢測指標(biāo)記錄表。此外，生活水池（箱）應(yīng)每隔半年排空清洗一次。

2 儲水設(shè)施防污染的技術(shù)管理措施

儲水設(shè)施防污染的技術(shù)管理措施如下：第一，設(shè)計和科研機(jī)構(gòu)應(yīng)積極開展對城市儲水設(shè)施狀況的調(diào)查研究。通過研究城市各種水池（水箱）分布和使用情況及城市供水狀況，改良建筑小區(qū)和城市供水方案?？蛇m當(dāng)減少水池（水箱）建造數(shù)量，進(jìn)而減少可能出現(xiàn)的污染。第二，設(shè)備廠商應(yīng)不斷改進(jìn)現(xiàn)有供水、儲水設(shè)施的功能。通過加強(qiáng)防水質(zhì)污染新技術(shù)、新工藝的研發(fā)力度，生產(chǎn)出具備防污染功能的，適合多種場合使用的儲水設(shè)備。第三，加強(qiáng)項目驗收階段對水池（箱）的水質(zhì)檢測評估以及后續(xù)運(yùn)營維護(hù)階段的水質(zhì)監(jiān)測。各小區(qū)物業(yè)管理部門應(yīng)做好對儲水設(shè)施的日常維護(hù)和定期清洗工作。按要求進(jìn)行水質(zhì)檢測，并及時將檢測報告上傳給相關(guān)管理部門。

3 結(jié)論

該文從技術(shù)及管理角度探討了城市儲水設(shè)施如何避免水質(zhì)污染的方法。首先要重視前期的設(shè)計，采取有效的設(shè)計手段避免儲水設(shè)施中的水二次污染；其次施工過程中要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，采用合格的材質(zhì)，提高施工工藝，避免儲水設(shè)施質(zhì)量不合格；最后還要重視運(yùn)營階段的日常維護(hù)和檢查，延長儲水設(shè)施衛(wèi)生安全使用年限。此外，設(shè)計中還應(yīng)注意加強(qiáng)研究，改進(jìn)供水方案，控制儲水設(shè)施數(shù)量；生產(chǎn)中重視技術(shù)革新，研發(fā)更多具有防污染功能的儲水設(shè)施；運(yùn)行中重視水質(zhì)監(jiān)測工作?？傊?，建筑小區(qū)儲水水源的水質(zhì)安全關(guān)系到每個公民的切身利益，屬于社會最基礎(chǔ)，但也是最容易被忽略的問題。儲水設(shè)施的安全運(yùn)行關(guān)系到每個人的身體健康，應(yīng)該引起各領(lǐng)域人員的注意。在供水水箱（池）的整個設(shè)計、施工、驗收、維護(hù)階段都要做到嚴(yán)格把控，才能使小區(qū)儲水設(shè)施實現(xiàn)其安全可靠的供水功能。