城市供水管網水質管理研究

韋振勇

（鹿寨縣甘泉水務投資有限公司 廣西柳州 545600）

如今，飲用水的水質已得到人們的高度重視，水質現狀與標準也得到一定程度的提高，收獲了良好的成效，而管網造成的污染卻并未得到相關人員的重視，導致質量狀況良好的出水經管網輸配后，水質變差，產生二次污染。因此，管網水質管理至關重要，應采取合理有效的措施盡快展開和執行。

1 城市供水管網水質污染問題

城市供水系統主要由以下三部分構成，分別為水、管網與水處理，水源出水后，在水廠中進行凈化，再通過管網進入終端。我國大部分城市當中，都有交錯縱橫的龐大管網，水從凈水廠送出后，需要經過一段時間才能進入到終端中，使水需要在管網中停留一段時間。對于供水管網，其如同大型反應裝置，從實踐效果可以看出，該反應裝置中，水會發生一系列復雜的反應與變化，很容易使水質產生變化，最終造成不同程度的污染[1]。

過去人們針對城市給水系統的水質情況綜合評估工作只局限于水質是否滿足標準，在很大程度上忽視了管網系統對水質的影響與污染。事實上，伴隨水質凈化技術不斷發展，我國很多城市的水廠，其出水水質完全可以達到相關國家標準，雖然部分情況下水質較差，但通過對凈水系統不斷改善與優化，能提高其凈化能力與效果，也可以使實際的出水水質符合現行標準。然而，從部分用戶水質情況檢測結果可以看出，水從管網中經過后，達到用戶時，其水質則很難達到相應標準。這一矛盾目前已經成為普遍問題，在當前的城市發展進程中顯得尤為突出。因此，想要從本質上對城市供水水質進行改善，除了要繼續保持出水的水質，還要逐步加強管網管理，避免水因為管網因素而產生二次污染，使到達用戶的水與水廠出水達到相同的標準。

2 城市供水管網水質影響因素分析

2.1 管道內壁銹蝕

在當前的城市管網系統中，管材主要為鋼管與鑄鐵管，同時近年來新修建的管道依然大量使用金屬管材。從金屬管道角度講，水作為介質為電解液，其pH值對管道腐蝕速度有直接影響，而溶解氧則直接影響腐蝕結垢。因電化學作用與影響，管壁周圍會生成一定量氫氧化亞鐵，被溶解氧氧化以后，將進一步生成三價鐵的氫氧化物，產生一層鈍化膜。當三價鐵的氫氧化物在脫水以后會生成鐵銹，即三價鐵的氧化物，集中沉積在內表面，質地松散，無法發揮保護作用與效果。如果供水管網實際運行狀態產生變化，如流速急劇增大等，氧化鐵將被帶入到水流當中，使水變成紅色，即銹水，對水質造成污染[2]。

2.2 微生物滋生

管道壁上附著的銹蝕可以為細菌提供生長所長，使微生物快速滋生，導致管道進一步腐蝕、破壞。由微生物造成的腐蝕通常與電化學腐蝕一同產生，經電極點位與濃差電池等發生的變化參與到管道腐蝕過程中。當水中含有一定量的氧化亞鐵時，可在水中觀察到絲狀細菌與其它類型的菌屬。對鐵細菌而言，它是典型的自養菌屬，借助鐵與氧實現生存與繁殖，并利用氧化反應過程中釋放出的能量維生。管道壁上大量附著與繁殖鐵細菌的直接后果為產生鐵瘤。細菌可將鐵的氫氧化物分泌至體外，以此形成皮鞘，在鞘中有大量氧化鐵與氧化錳，伴隨菌體不斷老化，將產生絮狀物，導致水質惡化。因有絮狀物存在，所以管道被鐵細菌持續腐蝕后，將產生堵塞。

2.3 金屬離子與微絮凝體沉積

水中通常含有一定量鐵離子與錳離子，其容易與溶解氧和余氯發生反應，生成三價鐵的氫氧化物與氧化錳，并附著在管道壁上。另外，在給水處理過程中，混凝劑將產生絮凝體，雖然大部分絮凝體可以在沉淀或過濾過程中被截留，但依然存在少量微絮凝體伴隨出水進入到管網當中，聚集水中的其它雜質，進而產生沉淀物，這些沉淀物通常具有一定粘性，可沉積于管道壁表面。另外，如果管網的實際運行狀態發生變化，則這些微絮凝物將進入水中，使水的濁度明顯增大，使水質污染[3]。

3 城市供水管網水質管理措施

基于我國當前的基本國情，對所有既有管道進行全面更新無法實現。因此，必須找尋既經濟又有效的解決辦法，在保證管網基本工作能力的基礎上，有效改善其衛生狀況，將二次污染降至最低，從而提高水質。

3.1 構建水質監測系統

在整個配水管網當中，選擇合適的水質動態監測點，設置專門的傳感器，在現場對水質相關信息進行動態采集，包括水的菌群數量、濃度與溫度，并對水的指標進行分析，以配水管網水力模型為基礎，構建相應的水質模型，對管網中所有點位的實際水質狀況進行動態模擬。將傳統管理模式更改成在線動態監測，實時顯示水質的實際狀況，并根據監測結果制定相應的改進方案，以此從根本上提高水質。城市中的管網不僅錯綜復雜，而且受很多因素的影響其水質趨于變化，這些影響因素主要包括管材、管徑、衛生情況、余氯和流速等。基于此，盡快構建并嚴格執行實時監測是十分重要且必要的，必須引起相關人員的高度重視。

3.2 管道沖洗

將管道壁上的銹蝕與沉積清理干凈，除了能對水質進行有效改善，從源頭上減少實際投氯量，而且還可以提高實際通水能力，降低電能的消耗與供水成本。借助高壓射流法與氣壓脈沖法，經實驗室的模擬與現場生產試驗可知：管道壁中的沉積與污垢可完全沖洗清除，僅個別鐵瘤未被沖除。由此可以看出，沖洗可以在很大程度上對水質問題進行控制，減輕或避免由于水質造成的危害，而想要起到良好的效果，需要制定合理可行的周期性計劃[4]。

3.2.1 氣壓脈沖法

以氣、液兩相流基本理論為依據，結合曼德汗流程圖，將沖擊流作為供水管道沖洗首選流型。以此為基礎，充分利用脈沖來進一步釋放能量，由此產生一定沖擊流，能在相對較短的時間段中提高管道的沖洗能力，進而保證管道的沖洗效果[5]。

3.2.2 高壓射流法

該方法主要利用專門制造的噴頭來形成反射水流，對供水管道壁進行持續沖擊，利用射流產生的沖洗能量清除管道壁上的銹蝕與沉積物，同時清除下來的雜物可以隨水向外排出。這一方法的主要特點為無需使用機械設備進行牽引，利用噴頭形成向后反射的射流產生一定反向作用力，使噴頭不斷向前方移動。其中，射流的壓力主要采用高壓泵提供。此外，部分城市在完成供水管道的沖洗作業后，還在管道壁采用橡膠襯套等措施改善其衛生條件，以此保證管道供水能力與服務水平，延長其使用壽命[6]。

4 結束語

通過以上分析可以看出，供水管網為城市給水系統中的關鍵部分，對保證供水連續性有重要作用與意義，而管網也是造成水質污染的重要因素之一，對管網水質進行改善是保證供水水質主要環節，必須引起相關人員的高度重視。對于供水部門，應不斷發展凈水和輸水技術，對現有的凈水工藝設施進行改造，在保證出水水質的基礎上，輔以有效的輸配水系統優化管理與維護，對出水在輸配時的污染予以嚴格控制，確保城市供水水質能達到預期水質標準。這樣一來，能對促進城市快速發展，保障城市居民身體健康，推動城市經濟進一步發展具有十分重要的現實意義。

[1]侯本偉，杜修力，王威.基于用戶綜合重要度的城市供水管網抗震性能化設計[J].土木工程學報，2015，48（05）：11～22.

[2]何忠華，袁一星.基于分區模型的城市供水管網壓力監測點布置[J].哈爾濱工業大學學報，2014，46（10）：37～41.

[3]李偉峰，陳求穩，劉銳平，徐強.基于GIS的城市供水管網漏失監測優化布設[J].中國給水排水，2011，27（13）：42～45.

[4]凌文翠，張濤，強志民，劉銳平.城市供水管網獨立計量區域的研究與應用進展[J].中國給水排水，2011，27（13）：46～50+54.

[5]陸仁強，張宏偉，牛志廣，彭萬疆.基于非線性映射理論的城市供水管網壓力監測點布置方法研究[J].水利學報，2010，41（01）：25～29.

[6]方偉，許仕榮，徐洪福，鄧匯，尤作亮.城市供水管網水質化學穩定性研究進展[J].中國給水排水，2016（14）：10～13.