供水管網二次污染的成因及防治措施

賴莉 張勇 何俊

1 概述

隨著我國農村城鎮化的不斷推進和城市功能的日益完善,城市公共供水的規模也在不斷壯大,水廠的供水能力和管網的總長度發生了質的飛躍,人們對水質的關注程度也愈來愈高。然而現階段我國大多數城市把保證和提高水質的大量工作放在水源保護和水廠的凈化工藝上,往往忽略了供水管網的“二次污染”。一般來講,經過水廠處理過的水都能達到國家所要求的水質標準。出廠水需要通過復雜龐大的管網系統才能輸送到用戶,其間管線長度可達數十甚至上百千米,水在管網中的滯留時間可達數日,龐大的地下管網就如同一個大型的“反應器”。實驗證明,水在這樣的反應器內發生著復雜的物理、化學、生物的變化使管網結構完整性被破壞,從而導致水質發生變化,造成管網污染[1]。對用戶的自來水進行長期監測,其余氯、渾濁度、細菌總數、總大腸桿菌四項常規指標和綜合合格率均有較大的下降[2]。因此,常常會出現水廠出廠水水質完全符合國家標準,而用戶投訴水質不合格,表現為渾濁、發黃、發紅甚至發黑,這些特點都表明,水在管網輸送過程中發生了二次污染。

2 供水管網二次污染的影響因素

2.1 出廠水水質穩定性

通常,水質的穩定性包括化學及生物穩定性,化學不穩定會腐蝕管道或產生管垢,生物不穩定會使細菌繁殖[3]。

化學穩定性主要就是要保持水質一定的pH范圍,抑制管網中的進一步化學反應?？捎蔑柡椭笖?IL(水的實測pH值(pH0)減去同一水的碳酸鈣飽和平衡時的pH值(pHS))和穩定指數 IR(IR=2pHS-pH0)來表示:IL=0時,水質穩定;當 IL＞0時,碳酸鹽處于過飽和,有結垢的傾向;當 IL＜0時,碳酸鹽未飽和,二氧化碳過量,水對管壁具有腐蝕的傾向。當 IR＞7時,不會形成碳酸鈣結垢呈腐蝕性;當IR＜7時有結垢趨勢。

生物穩定性主要是指管網水中含有某些無機物、有機物及微生物會成為微生物繁殖的培養基,導致水中殘存的細菌可能會再度繁殖和生長。生物穩定不會引起細菌在其中生長,主要是用AOC(生物可同化有機碳)指標來反映,它是衡量細菌在飲用水中生長潛力的水質參數。生物不穩定將導致微生物的生長繁殖,造成管網中的生物性污染。

2.2 管材對供水水質的影響

輸水管材選用不當往往會產生管材內含物的外滲以及防腐襯里層脫落,而這些滲出物質都可能對水質造成污染。比如鋼管鍍鋅層及瀝青襯里可能導致水中鉛、苯類、揮發性酚和總放射性等指標增高;而普遍使用的水泥砂漿襯里脫落物不但會造成水渾濁,其溶解性物質更會使pH值、硬度等指標升高,并滲出鋇、鉻、鎘等金屬污染物。實踐表明,對于未作防腐處理的碳鋼管道,使用年限超過5年的,其腐蝕、污垢將達到嚴重的程度,引起水質惡化,管道使用年限越長,腐蝕越嚴重,水質狀況越糟[4]。

2.3 管網水停留時間的影響

在管網內的停留時間越長,則水體自身及水體與管網、水箱等輸配水設施所接觸表面之間越可能發生各種物理化學和生物化學的變化,最終影響管網水水質。因水在管網中停留的時間過長,當死頭水中的氧消耗盡后,余氯幾乎為零,管網內更易腐蝕、結垢、繁殖微生物,水質迅速惡化發臭,特別是在未涂襯或涂襯有缺陷的金屬管道內更容易發生“紅水”“黑水”現象[5]。

2.4 管道施工、搶修不規范造成的污染

由于管道施工過程中通常都要將管道停水斷開,極易造成污染。特別是當發生大的爆管時,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、蓄水設施剛并網啟用時,新管道未按照規范要求沖洗消毒。

2.5 二次供水設施對水質的污染

首先,設計施工時,工藝管道布局等不合理等。其次,選材不當。有的水池用水泥砌而不作內襯處理,以致于水泥中的有害成分滲出。另外,運行管理不善。水箱清洗的次數不夠,水箱上面無蓋或者遮蓋不嚴密,這些都會導致微生物、青苔或細菌的滋生。

2.6 管網附屬設施對水質的影響

為了管網的正常運行及管網功能的正常發揮,管網中尚需設置很多控制水路的閥門及其他附屬設施,諸如:排水閥、排氣閥、旁通閥、消火栓等。這些設備長期置于地下井室內或直接露天設置,極易腐蝕損壞而發生滴漏現象,管網一旦失壓,會將附近地下污水吸入而造成污染。

3 供水管網二次污染的防治措施

3.1 提高出廠水的水質

出廠水的水質穩定性差是造成管網水水質二次污染的根本原因,所以防止管網水質的二次污染,必須保證出廠水水質的穩定性。出廠水要進行穩定性處理,在改善水質穩定性方面比較現實的做法是推行調整pH值法,即水在出廠前投加穩定劑,把pH值調整至7～8.5,提高水的化學穩定性。這種做法在歐美等發達國家已得到了廣泛的應用,并且取得了很好的效果。

我國衛生部2001年頒布的《生活飲用水衛生規范》中把出廠水濁度規定為1 NTU,為改進居民生活飲用水水質提供了有力保障,同時為居民生活飲用水水質與國際接軌創造了條件。

3.2 加強管網水質的監測和預測

為了掌握管網水質變化動態,供水企業應按規定對管網采樣點設置余氯連續測定儀、濁度測定儀、細菌測定儀,超過一定數值就報警?，F在水質預報軟件已經問世,它根據生物可降解有機物、細菌、余氯、pH值、水溫等參數與水質變化的關系,可以預報管網中的余氯、細菌等指標的變化,為改善管網水質提供決策依據。

3.3 推廣應用新型管材

在舊管道更換時應積極提倡采用新型管材。恰當選用管材及設備是管網合理運行的保證[8]。目前在給水工程中,PE管憑其自身獨特的優勢,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;內壁光滑,管道水力條件好,水頭損失小;柔韌性好;重量輕,運輸、安裝方便;衛生性能良好;抗應力開裂性能好;價格適中。

在選定供水系統中使用的各種材料時,必須從毒理學及微生物學兩方面充分進行研究。對新材料應該進行水質析出實驗,考察材質對水質的影響。

3.4 完善二次供水設施的設計與施工,加強管理

在設計施工方面,應把水質衛生列入給水工程設計、施工的必要程序。選用防污染、衛生的及耐腐蝕的材質。合理解決生活與消防共用水池(箱)的問題,定期對水箱進行消毒、沖洗,減少水在水箱中的停留時間。

在管理方面,制定城市二次供水管理的行政規章制度,建立二次供水管理體系,改變過去那種無人管的現狀,做到從設計到驗收,直至清洗、消毒的全過程都有人負責。

3.5 管網周期性沖洗

通過沖洗,可降低顆粒物在管道內的凈積累量,將管網水的渾濁度控制在標準值以內。沖洗過程中適當增加消毒劑用量,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,促進管道內表面保護膜的形成。通過沖洗清除管道內壁的沉積和銹垢,還能提高通水能力、節約電耗、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 結語

供水管網是給水系統的重要組成部分,改善管網水質無疑是改善供水水質的重要環節,供水部門在發展凈水、改造凈水工藝設施,提高出水水質的同時,應該加強對輸配水系統的維護管理,通過測定出廠水在管網中的生物穩定性和對造成管網水質二次污染主要因素的分析研究,提出改善管網水質,避免二次污染的技術措施。控制出廠水在輸配過程中的二次污染,使生活用水達到國家飲水標準。這對保障人民身體健康、保證社會經濟的持續穩定發展具有重要的積極的意義。

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

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

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

[4] 楊懷軍.給水管網二次污染的防治[J].山西財經大學學報,2006(2):14-15.

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

[6] 趙志領,趙洪賓.城市給水管網水質安全保障研究[J].哈爾濱商業大學學報(自然科學版),2006,22(6):103-105.

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

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