生活儲水設施水質污染防控措施

馬 琳 李懷恩 鄭瑞宗

（1.洛陽職業技術學院，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，陜西 西安 710000）

0 引言

近年來，建筑小區供水系統生物污染現象屢見不鮮，如各種供水系統中的儲水箱、儲水池等，由于長期疏于管理，導致生物污染，為公共安全埋下很大隱患[1]。現今新冠病毒在全世界范圍內大規模流行，各級政府更應該加強對城市供水系統的管理，特別是對關系民生的各個建筑小區的水質管理。要做到防范于未然，希望衛生安全防護從細微處做起，從基礎環節抓起。這對保障人民生命安全，維護社會安定團結有重要的現實意義。

建筑小區的供水方式主要有直接給水、設水箱給水、設水泵給水、設水泵和水箱聯合給水、氣壓給水、分區給水、分質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備和器材包括給水管材、水泵、氣壓給水設備以及水箱和水池等。其中，除了直接供水方式外，水箱和水池應用于各種給水系統中，可見其重要性。但是在實際工作中，無論是水池、水箱的合理化設計還是標準化施工，或者是運營階段的維護管理都存在很多的問題，這給整個供水系統的水質安全帶來了極大的隱患。下面分別從多個角度對其進行說明。

1 儲水設施在全壽命周期建造過程中的防污染措施

1.1 設計階段防污染措施

從設計角度講，水池（箱）的設計包括位置的選擇，容積、尺寸大小的設計，結構構造、材料的選擇，通氣、泄水管等附件的設置；除此之外，設計師還應運用水力學和微生物學等相關知識，考慮水池（箱）內水流狀態和防止水質污染措施等問題。嚴格遵守各種規范進行設計，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，還要遠離污染源，如蓄水池周圍10m 以內不得有滲水坑和堆放垃圾等污染源，水箱周圍2m 內不應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置的情況，這時除考慮水箱設置防曬保溫等措施外，建議為其設置一定高度的圍欄進行隔離保護。

1.1.2 容積確定

在確定容積時，規范要求水池儲水量不能超過48h 用水量，過大的容積容易導致自來水在水池中滯留時間延長，影響水質。因此在設計中應準確計算用水量，并考慮市政補水的可靠性，恰當縮小水池容積，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，適當進行水池的分格。

1.1.3 尺寸設計

水箱尺寸大小設計方面，要采用恰當的尺寸比例。現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。故應根據給水系統的需求，選擇合適的高度。實際設計中，水箱長寬之比應根據實際場地大小確定，水箱高度尺寸一般控制在1.5m～3m 為佳。

1.1.4 構造設計

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

俗話說流水不腐，增大水的流動性可以減少細菌的滋生。在設計中，水池的構造應盡可能增強水的擾動性。在水池中增加隔板，可以增加水的擾動性能。設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，即在整個水池內產生一定的速度梯度，進而增大了水流的擾動性能，避免水流因長期靜止而產生細菌的可能。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計方法。

圖1 和圖2 是通過擴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，進而實現在整個水箱全面積范圍內配水，則水的擾動性會進一步增大。多點供水需要保證距離來水方向最近的孔口和最遠的孔口都有相似的流出水量，這樣才能實現水箱的全面積配水。采用給水濾池中成熟的大阻力配水系統可以實現這種供水功能。圖3 即是利用大阻力配水系統的原理進行配水，通過多孔管在整個水面進行配水從而增大水的擾動性，避免細菌滋生。

圖1 水箱進出口分設在水箱相對方向

圖2 水箱中加設擋板

圖3 水箱進水采用支管配水方式

大阻力配水系統又稱為穿孔管大阻力配水系統，見圖4、圖5。中間是一根干管，兩側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

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的構造有關，而與水池的面積、水壓強度無關。所以可以選擇合適構造的穿孔管進行配水，使水池配水均勻，全面布水，避免水池出現進水死區的情況，從而改變了水池的水流狀況，避免細菌滋生。

1.1.5 池底坡度

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

架空的裝配式水箱：底板設置坡度，可能會增大一定的安裝難度，現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，建議根據水箱的容積大小合理設計水箱底板的泄流坡度。

地下水池：出水利用水泵提升，水池底部一般會設計一定的坡度，坡向水泵吸水坑。地下水池一般不設泄水管，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置泄水管，并設置泄水管閥門井，定期開閥泄水，實現水池的水質更換。

1.1.6 水質消毒

從消毒角度考慮，消毒是避免水箱微生物滋長的重要措施。可根據水箱（池）的用途、規格、資金投入等因素選擇恰當的消毒方式。

目前常用的消毒手段:①紫外線消毒器；②電解法次氯酸鈉發生器；③電解法二氧化氯復合消毒劑發生器；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，水流經過時，紫外線殺死水中的細菌達到消毒的目的，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。將產生的次氯酸鈉（或以氯氣為主的復合消毒劑氣體）按比例投配到飲用水中，殺滅細菌并保持適當的余氯量。 采用這兩種方法時，設計師要考慮到水箱（池）后期使用時的維護工作。如果水箱平時無人管理，或者人員培訓不到位，可能會出現消毒劑添加過量的情況，進而出現用水安全事故。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，它是靠循環微電解產生的氧化物質來殺菌和抑藻的，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）及各種附件的材質選擇。現今水箱多采用裝配式水箱，其材質有不銹鋼、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）水箱衛生條件最好，應優先選用，無毒玻璃鋼水箱質量參差不齊，應注意采用正規廠家產品。混凝土材質水池，應做好內壁防腐處理，可采用內襯不銹鋼板或無毒玻璃鋼，內涂無毒環氧樹脂等涂料；因混凝土和內襯材料線性熱膨脹系數不同，溫度變化時宜發生滑脫、開裂現象，因此內襯法不適于冬夏溫差大的北方嚴寒地區。設計時應根據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，應符合《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》的要求[3]。對設置內爬梯的水池，其爬梯也應采取優質不銹鋼或采取食品級防腐措施，避免污染水質。

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，施工質量不過關，不按規范要求施工，焊接工藝選擇、水箱附件安裝等細節做得不好，更換或使用不合格水箱（池）材料等問題，間接導致儲水設施材料過早出現腐蝕、設備附件維修率增加、出現水質污染概率增大等現象。此外，在施工結束后，水箱（池）未按要求進行清洗維護，也會影響水箱（池）后續的儲水水質。

當金屬水箱采用焊接工藝時，施工時的焊接水平對水箱質量影響很大。施工時要注意焊縫飽滿，水箱外層焊接表面應光滑、美觀，無夾渣、焊瘤、氣孔、裂痕等現象，焊接口無凹裂、分離、割手現象。焊縫表面經酸洗鈍化處理，確保焊縫經久耐用不腐蝕，內膽焊縫還需進行拋光處理。

如果金屬水箱須涂刷防腐劑處理，其金屬表面應嚴格除銹、除垢，再打磨焊縫表面。采用噴砂除銹應達到Sa2.5 級，采用人工除銹應達到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生龜裂。

在水池（箱）附件安裝中，可能會疏忽一些細節。例如與外界相通的通氣管，其內部應設置18 目的濾網，如圖6所示。曾經發生過沒有設置濾網的事故，通氣管成為污染物進入的通道，又例如池頂的人孔蓋子密封不嚴密，也容易進入污染物，導致水質污染。因此施工過程中應注意細節，嚴把質量關。

圖6 通氣管安裝剖面圖

1.3 運營階段防污染措施

在運營維護階段，物業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）進行日常維護和保養。對水質檢測，水池清洗等工作也未落實。

由于物業部門疏于管理，因此很容易出現水質安全污染事故。應設置專人對小區水源進行巡查，定期檢測水池（箱）水質狀況，利用泄水閥對水箱進行泄水，定期對水池（箱）排空、全面消毒等。應把各項措施日常化、制度化，把維護保養責任落實到人。建議日常巡查結果記錄在案，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）定期做水質檢測，則還應該有專門的水質檢測指標記錄表。此外，生活水池（箱）應每隔半年排空清洗一次。

2 儲水設施防污染的技術管理措施

儲水設施防污染的技術管理措施如下：第一，設計和科研機構應積極開展對城市儲水設施狀況的調查研究。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，改良建筑小區和城市供水方案。可適當減少水池（水箱）建造數量，進而減少可能出現的污染。第二，設備廠商應不斷改進現有供水、儲水設施的功能。通過加強防水質污染新技術、新工藝的研發力度，生產出具備防污染功能的，適合多種場合使用的儲水設備。第三，加強項目驗收階段對水池（箱）的水質檢測評估以及后續運營維護階段的水質監測。各小區物業管理部門應做好對儲水設施的日常維護和定期清洗工作。按要求進行水質檢測，并及時將檢測報告上傳給相關管理部門。

3 結論

該文從技術及管理角度探討了城市儲水設施如何避免水質污染的方法。首先要重視前期的設計，采取有效的設計手段避免儲水設施中的水二次污染；其次施工過程中要嚴把質量關，采用合格的材質，提高施工工藝，避免儲水設施質量不合格；最后還要重視運營階段的日常維護和檢查，延長儲水設施衛生安全使用年限。此外，設計中還應注意加強研究，改進供水方案，控制儲水設施數量；生產中重視技術革新，研發更多具有防污染功能的儲水設施；運行中重視水質監測工作。總之，建筑小區儲水水源的水質安全關系到每個公民的切身利益，屬于社會最基礎，但也是最容易被忽略的問題。儲水設施的安全運行關系到每個人的身體健康，應該引起各領域人員的注意。在供水水箱（池）的整個設計、施工、驗收、維護階段都要做到嚴格把控，才能使小區儲水設施實現其安全可靠的供水功能。