城市供水管網二次污染的原因及對策分析

寧偉

摘 要：加強城市供水工程建設，防止供水管網水質發生二次污染，把城市居民飲用水安全送達每一消費客戶，系城市供水系統及管理部門的基本任務和重要使命，同時也是城市供水工程的主要內容。現在城市供水系統中嚴重地存在著一些問題，那就是在供水管網輸送水過程中由于各種原因所致，相當一部分居民生活用水水質出現了二次污染的情況。筆者著重對供水系統二次污染的致因、防治策略進行深入地闡述。

關鍵詞：城市供水管網；水質；二次污染防治；應對策略

中圖分類號：TU99 文獻標識碼：A

優質、純凈的生活用水供給是確保城市居民健康幸福生活的基本條件，城市供水管理系統務必實施由供水源地至客戶終端的全流程水質控制，尤其是利用管網供水環節，更要加倍注意輸送水過程的水質穩定。我國對城市居民供水早已頒布并推行了新的水質標準和行業政策，把由居民消費用水“水龍頭”處取水作為檢測采樣水源以及水質考評依據。在生活用水的供給系統中，先將所用水在水處理裝置進行嚴格凈化過程，使其水質的各項指標均滿足國家生活用水標準之后再行供給過程。

1 城市供水管道中水質二次污染的形成

在供水通過管網系統進行統配調節和導流，爾后再流向各個終端客戶的過程中，廣闊分布的地下供水管網系統即相當于一個大復雜生物反應體系，由于出廠凈化水須在管網中流動一段時間之后方能到達終端取水點，所供水源在如此龐大的反應器內始終在不間斷地進行著各類物理和生化反應過程，由此引發所供水質的惡化。

1.1 金屬腐蝕、垢化及沉淀物聚集對水質的侵害

供水網絡中的金屬管路、管件、儲水容器、涼水塔等輸送、調配設備本體中含有各類雜質，設備體內金屬質點與雜質質點之間呈現著差別較大的電極電位數值，此種情況下，由于水的溶劑作用可構成設備體內大量的微化學腐蝕原電池，因為產生了化學及電化學反應過程，使輸水金屬管道內壁受到了相當程度的腐蝕過程，且沉積出很多的Fe、Mn、Pb、Zn等金屬腐蝕雜質。

其腐蝕過程機理如下：因為有電化學反應過程的存在，在金屬管道內表面產生Fe（OH）2，爾后，其和水中所溶解的O2進行氧化反應，產生Fe（OH）3，構成阻止繼續進行化學反應的保護膜。Fe（OH）3通常情況下結構比較松弛，在對金屬表面起到一定程度保護作用的同時，其本身還發生一定程度的脫水反應過程，從而產生Fe2O3鐵銹，這些鐵銹大量沉積在金屬管路的內壁，從而造成管路內壁貼附著相當厚的銹垢。

由于所形成的氫氧化鐵保護膜結構比較松弛，故其根本不可能實現有力的保護作用。在輸水管網系統供水情況產生變化時，比如，控制水流閥門檢修、焊接管路或輸水流量瞬間加大時， Fe（OH）3保護膜即可與管路內壁脫離而融入水流中，并由此造成水流的紅銹色，進而造成水質污染。

通過研究可知，經過防腐工序處理過的輸水金屬管路，在運行超出5～10年之后，其內部所產生的污垢即已開始對輸送水質形成污染效果。對于實施簡化防腐工藝的金屬輸水管路，運行3～5年之后即可產生腐蝕效果，所用管路運行時間越長，所造成的腐蝕情況越加劇，水質等級越低。

對于飽和指數大于零及穩定指數小于6的次等水質，一般情況下，很可能在輸水系統管網中出現鈣結垢和鎂結垢，而且大量沉積在輸水管路內表面，產生水垢異物。國家生活用水標準中已經明確要求，經處理的水質出廠渾濁程度不允許高于1.2NTU（用作濁度單位），個別情況下不允許高于5.5NTU。即便在如此純凈的水質情況下，凈化處理后的輸送水中仍然融有相當量可導致水渾濁的雜質物種，在輸水流量較小時，很容易產生混濁物沉積情況，另外，輸水管路中生物凝聚作用形成的粘附性可造成水流中懸浮物沉積下來，構成輸送水流中的沉積物。

1.2 微生物的存活與生長對水質形成污染

雖然經過凈化處理供生活用的水已經經歷了氯化除毒過程，其水中的幾乎所有微生物均已被處理掉，況且還保持供水管網中余存有相當量的氯以維持后續的殺毒功能，供水終端依然可能顯現細菌濃度指標達不到規定要求的情況。通過某些研究過程可知，生活用水中存活了很多的生物細菌，其中具有的種類包括以不動桿菌族為代表的8種生物菌。某著名生物學家由多類相異型生活用水中提取出來的具有相當代表性細菌有31種，劇臭假單胞生物細菌最低也有14種之多。由此足以證明了生活用水中所含異氧生物菌的豐富多樣性。通過對常規平板菌族統計后可知，此類熒光型假單胞菌類只占異氧菌族總數量的1%～10%。

生物細菌的生長繁殖可以導致二次污染的產生，造成污染的程度基本決定于微生物細菌的存量及特征。國際上權威性研究結果標明，微生物細菌生長繁殖所引起的水質污染重點表現有如下幾項內容：

（1）在出現輸水管網水中有大批異養菌存活時，對于水質的細菌檢測將形成困難，由于大批異氧型菌類存活很容易造成對水中大腸桿菌檢測分析的不利情況。由此可知，盡管在某種條件下不能準確測定出水質中大腸桿菌的存活程度，其水質被污染的情況已經產生了。而且同種情況下，一些異養菌的存活繁殖也可能導致生活用水出現惡臭味及腥味。

（2）通常情況下，隨機致病菌類在供水管網中的存活，深度地損害著人們的身體健康。此類細菌包含著軍團菌族、分支桿菌族等五種菌類。在以前的十余年中，對氣單胞菌族的研究業內專家們都非常感興趣，由于此類細菌被普遍地認為是潛伏于動物體腸道內的致病細菌。

（3）鐵型細菌可在它們自身的細胞或殼體上大量聚集鐵質，且由此產生絮狀物體。此類絮狀物質順著管網內壁被傳導到終端使水閥門，致使水質渾濁程度和顏色加重，可引發用水客戶對水質的不滿意。

（4）管網水中放射菌和微型生物細菌的存活與繁殖可導致水質出現臭味，某些特殊的放射菌還可損害輸水管材銜接部位的橡膠圈。

1.3 輸水管道防腐襯里滲出物對水質的污染

現階段我們國家城市供水主管道絕大多數是利用水泥管道或鑄鐵管道，而鑄鐵管道又通常內設砂漿襯里及管道外壁瀝青防腐。居民區供水管道多采用經瀝青防腐處理工序的鑄鐵管材及冷鍍鋅鋼質管。金屬儲水箱一般采用外壁瀝青防腐或鍍鋅型鋼質板材，也存在著小部分使用防銹漆的情況。這些供水設施的防腐手段雖然對其金屬材質的防腐起到很好的效果，然而也導致了其管道銜接處縫隙滲出物對管路內水質產生的二次污染問題的出現。

2 城市供水管網水質二次污染防治策略

通過對城市供水管網水質二次污染成因的剖析，結合國內外研究進展，目前防止二次污染的措施主要有以下幾個方面：

2.1 調整出廠水pH值，控制堿度和總硬度，提高水質化學穩定性

提高出廠水的化學穩定性，能有效防止因管道腐蝕、結垢引起的二次污染。目前比較現實的做法是推行pH值調整法，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。

2.2 降低渾濁度，有效去除可生物降解有機物，控制水質生物穩定性

通過精密專業型過濾工藝有效降低供水渾濁度，使濾后出廠水渾濁度控制在0.3NTU以下，不僅可有效去除有機污染物，還有利于藻類及藻毒素的去除，降低水質突變性，降低病毒傳染病的發病率。

2.3 加快城市供水管網改造步伐，推廣應用新型管材和內襯防腐材料

截止到2002年，上海中心城區管網中有50年以上管齡的管道有132km，無內襯的管道長度為378km，易爆易漏的管道約800km。為此，上海市水務局規劃在2010年前更換800km～1000km城市管道，并逐步將街坊管網納入自來水公司管轄。這些措施對消除和減少管網二次污染產生明顯的效果。

同時，在做好上述工作基礎上，還應當大力改進二次供水設施的設計與施工質量，加強管理，且適當采取二次消毒措施，實現管網水質在線監控，建立城市供水管網信息化平臺。

2.4 定期沖洗管網，并使之規范化與制度化

管道沖洗是個系統工程，涉及的部門較多，因此必須合理安排，按步驟執行。實施前必須周密計劃，確保沖洗效果，同時將不利影響控制在最小范圍內。實踐證明，按期沖洗管網對優化管網水質，提升管道通水功能，消除腐蝕現象具有關鍵作用。

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。同時，應加強對輸配水系統的維護管理，測定出廠水在管網中的生物穩定性，從設計和施工方面對供水調節、增壓設施進行有效維護管理，分析造成管網水質二次污染的主要因素，提出改善管網水質、避免二次污染的技術措施。

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