城市供水管網(wǎng)二次污染的原因及對(duì)策分析

寧偉

摘 要：加強(qiáng)城市供水工程建設(shè)，防止供水管網(wǎng)水質(zhì)發(fā)生二次污染，把城市居民飲用水安全送達(dá)每一消費(fèi)客戶，系城市供水系統(tǒng)及管理部門的基本任務(wù)和重要使命，同時(shí)也是城市供水工程的主要內(nèi)容。現(xiàn)在城市供水系統(tǒng)中嚴(yán)重地存在著一些問題，那就是在供水管網(wǎng)輸送水過程中由于各種原因所致，相當(dāng)一部分居民生活用水水質(zhì)出現(xiàn)了二次污染的情況。筆者著重對(duì)供水系統(tǒng)二次污染的致因、防治策略進(jìn)行深入地闡述。

關(guān)鍵詞：城市供水管網(wǎng)；水質(zhì)；二次污染防治；應(yīng)對(duì)策略

中圖分類號(hào)：TU99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

優(yōu)質(zhì)、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(tǒng)務(wù)必實(shí)施由供水源地至客戶終端的全流程水質(zhì)控制，尤其是利用管網(wǎng)供水環(huán)節(jié)，更要加倍注意輸送水過程的水質(zhì)穩(wěn)定。我國對(duì)城市居民供水早已頒布并推行了新的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)政策，把由居民消費(fèi)用水“水龍頭”處取水作為檢測采樣水源以及水質(zhì)考評(píng)依據(jù)。在生活用水的供給系統(tǒng)中，先將所用水在水處理裝置進(jìn)行嚴(yán)格凈化過程，使其水質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足國家生活用水標(biāo)準(zhǔn)之后再行供給過程。

1 城市供水管道中水質(zhì)二次污染的形成

在供水通過管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)配調(diào)節(jié)和導(dǎo)流，爾后再流向各個(gè)終端客戶的過程中，廣闊分布的地下供水管網(wǎng)系統(tǒng)即相當(dāng)于一個(gè)大復(fù)雜生物反應(yīng)體系，由于出廠凈化水須在管網(wǎng)中流動(dòng)一段時(shí)間之后方能到達(dá)終端取水點(diǎn)，所供水源在如此龐大的反應(yīng)器內(nèi)始終在不間斷地進(jìn)行著各類物理和生化反應(yīng)過程，由此引發(fā)所供水質(zhì)的惡化。

1.1 金屬腐蝕、垢化及沉淀物聚集對(duì)水質(zhì)的侵害

供水網(wǎng)絡(luò)中的金屬管路、管件、儲(chǔ)水容器、涼水塔等輸送、調(diào)配設(shè)備本體中含有各類雜質(zhì)，設(shè)備體內(nèi)金屬質(zhì)點(diǎn)與雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)之間呈現(xiàn)著差別較大的電極電位數(shù)值，此種情況下，由于水的溶劑作用可構(gòu)成設(shè)備體內(nèi)大量的微化學(xué)腐蝕原電池，因?yàn)楫a(chǎn)生了化學(xué)及電化學(xué)反應(yīng)過程，使輸水金屬管道內(nèi)壁受到了相當(dāng)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(zhì)。

其腐蝕過程機(jī)理如下：因?yàn)橛须娀瘜W(xué)反應(yīng)過程的存在，在金屬管道內(nèi)表面產(chǎn)生Fe（OH）2，爾后，其和水中所溶解的O2進(jìn)行氧化反應(yīng)，產(chǎn)生Fe（OH）3，構(gòu)成阻止繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的保護(hù)膜。Fe（OH）3通常情況下結(jié)構(gòu)比較松弛，在對(duì)金屬表面起到一定程度保護(hù)作用的同時(shí)，其本身還發(fā)生一定程度的脫水反應(yīng)過程，從而產(chǎn)生Fe2O3鐵銹，這些鐵銹大量沉積在金屬管路的內(nèi)壁，從而造成管路內(nèi)壁貼附著相當(dāng)厚的銹垢。

由于所形成的氫氧化鐵保護(hù)膜結(jié)構(gòu)比較松弛，故其根本不可能實(shí)現(xiàn)有力的保護(hù)作用。在輸水管網(wǎng)系統(tǒng)供水情況產(chǎn)生變化時(shí)，比如，控制水流閥門檢修、焊接管路或輸水流量瞬間加大時(shí)， Fe（OH）3保護(hù)膜即可與管路內(nèi)壁脫離而融入水流中，并由此造成水流的紅銹色，進(jìn)而造成水質(zhì)污染。

通過研究可知，經(jīng)過防腐工序處理過的輸水金屬管路，在運(yùn)行超出5～10年之后，其內(nèi)部所產(chǎn)生的污垢即已開始對(duì)輸送水質(zhì)形成污染效果。對(duì)于實(shí)施簡化防腐工藝的金屬輸水管路，運(yùn)行3～5年之后即可產(chǎn)生腐蝕效果，所用管路運(yùn)行時(shí)間越長，所造成的腐蝕情況越加劇，水質(zhì)等級(jí)越低。

對(duì)于飽和指數(shù)大于零及穩(wěn)定指數(shù)小于6的次等水質(zhì)，一般情況下，很可能在輸水系統(tǒng)管網(wǎng)中出現(xiàn)鈣結(jié)垢和鎂結(jié)垢，而且大量沉積在輸水管路內(nèi)表面，產(chǎn)生水垢異物。國家生活用水標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)明確要求，經(jīng)處理的水質(zhì)出廠渾濁程度不允許高于1.2NTU（用作濁度單位），個(gè)別情況下不允許高于5.5NTU。即便在如此純凈的水質(zhì)情況下，凈化處理后的輸送水中仍然融有相當(dāng)量可導(dǎo)致水渾濁的雜質(zhì)物種，在輸水流量較小時(shí)，很容易產(chǎn)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(gòu)成輸送水流中的沉積物。

1.2 微生物的存活與生長對(duì)水質(zhì)形成污染

雖然經(jīng)過凈化處理供生活用的水已經(jīng)經(jīng)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(wǎng)中余存有相當(dāng)量的氯以維持后續(xù)的殺毒功能，供水終端依然可能顯現(xiàn)細(xì)菌濃度指標(biāo)達(dá)不到規(guī)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(xì)菌，其中具有的種類包括以不動(dòng)桿菌族為代表的8種生物菌。某著名生物學(xué)家由多類相異型生活用水中提取出來的具有相當(dāng)代表性細(xì)菌有31種，劇臭假單胞生物細(xì)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(duì)常規(guī)平板菌族統(tǒng)計(jì)后可知，此類熒光型假單胞菌類只占異氧菌族總數(shù)量的1%～10%。

生物細(xì)菌的生長繁殖可以導(dǎo)致二次污染的產(chǎn)生，造成污染的程度基本決定于微生物細(xì)菌的存量及特征。國際上權(quán)威性研究結(jié)果標(biāo)明，微生物細(xì)菌生長繁殖所引起的水質(zhì)污染重點(diǎn)表現(xiàn)有如下幾項(xiàng)內(nèi)容：

（1）在出現(xiàn)輸水管網(wǎng)水中有大批異養(yǎng)菌存活時(shí)，對(duì)于水質(zhì)的細(xì)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(duì)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(zhǔn)確測定出水質(zhì)中大腸桿菌的存活程度，其水質(zhì)被污染的情況已經(jīng)產(chǎn)生了。而且同種情況下，一些異養(yǎng)菌的存活繁殖也可能導(dǎo)致生活用水出現(xiàn)惡臭味及腥味。

（2）通常情況下，隨機(jī)致病菌類在供水管網(wǎng)中的存活，深度地?fù)p害著人們的身體健康。此類細(xì)菌包含著軍團(tuán)菌族、分支桿菌族等五種菌類。在以前的十余年中，對(duì)氣單胞菌族的研究業(yè)內(nèi)專家們都非常感興趣，由于此類細(xì)菌被普遍地認(rèn)為是潛伏于動(dòng)物體腸道內(nèi)的致病細(xì)菌。

（3）鐵型細(xì)菌可在它們自身的細(xì)胞或殼體上大量聚集鐵質(zhì)，且由此產(chǎn)生絮狀物體。此類絮狀物質(zhì)順著管網(wǎng)內(nèi)壁被傳導(dǎo)到終端使水閥門，致使水質(zhì)渾濁程度和顏色加重，可引發(fā)用水客戶對(duì)水質(zhì)的不滿意。

（4）管網(wǎng)水中放射菌和微型生物細(xì)菌的存活與繁殖可導(dǎo)致水質(zhì)出現(xiàn)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(duì)水質(zhì)的污染

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

2 城市供水管網(wǎng)水質(zhì)二次污染防治策略

通過對(duì)城市供水管網(wǎng)水質(zhì)二次污染成因的剖析，結(jié)合國內(nèi)外研究進(jìn)展，目前防止二次污染的措施主要有以下幾個(gè)方面：

2.1 調(diào)整出廠水pH值，控制堿度和總硬度，提高水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性

提高出廠水的化學(xué)穩(wěn)定性，能有效防止因管道腐蝕、結(jié)垢引起的二次污染。目前比較現(xiàn)實(shí)的做法是推行pH值調(diào)整法，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。

2.2 降低渾濁度，有效去除可生物降解有機(jī)物，控制水質(zhì)生物穩(wěn)定性

通過精密專業(yè)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(jī)污染物，還有利于藻類及藻毒素的去除，降低水質(zhì)突變性，降低病毒傳染病的發(fā)病率。

2.3 加快城市供水管網(wǎng)改造步伐，推廣應(yīng)用新型管材和內(nèi)襯防腐材料

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

同時(shí)，在做好上述工作基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)大力改進(jìn)二次供水設(shè)施的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，加強(qiáng)管理，且適當(dāng)采取二次消毒措施，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)控，建立城市供水管網(wǎng)信息化平臺(tái)。

2.4 定期沖洗管網(wǎng)，并使之規(guī)范化與制度化

管道沖洗是個(gè)系統(tǒng)工程，涉及的部門較多，因此必須合理安排，按步驟執(zhí)行。實(shí)施前必須周密計(jì)劃，確保沖洗效果，同時(shí)將不利影響控制在最小范圍內(nèi)。實(shí)踐證明，按期沖洗管網(wǎng)對(duì)優(yōu)化管網(wǎng)水質(zhì)，提升管道通水功能，消除腐蝕現(xiàn)象具有關(guān)鍵作用。

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)。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)輸配水系統(tǒng)的維護(hù)管理，測定出廠水在管網(wǎng)中的生物穩(wěn)定性，從設(shè)計(jì)和施工方面對(duì)供水調(diào)節(jié)、增壓設(shè)施進(jìn)行有效維護(hù)管理，分析造成管網(wǎng)水質(zhì)二次污染的主要因素，提出改善管網(wǎng)水質(zhì)、避免二次污染的技術(shù)措施。

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