城市供水水質(zhì)二次污染原因分析及整治論文
論文摘要：城市供水系統的任務(wù)之一就是提供給用戶(hù)符合國家現行《生活飲用水衛生標準》的自來(lái)水。文章針對目前部分城市居民用水水質(zhì)問(wèn)題，從城市管網(wǎng)和微生物對城市供水水質(zhì)二次污染的角度來(lái)分析其形成的原因，隨后探討產(chǎn)生的二次污染問(wèn)題的整治，分析過(guò)程和結果對于城市供水水質(zhì)安全保證具有參考價(jià)值。
論文關(guān)鍵詞：城市供水；水質(zhì)二次污染；水質(zhì)污染整治；水質(zhì)安全
城市供水水質(zhì)的安全性對于城市各方面的正常運行具有重要意義。對于城市供水水質(zhì)安全評價(jià)來(lái)說(shuō)從大的角度可分為水力安全性和水質(zhì)安全性。水力安全性是指供水系統提供給用戶(hù)滿(mǎn)足水量、水壓要求的自來(lái)水；水質(zhì)安全性是指用水的水質(zhì)滿(mǎn)足國家現行《生活飲用水衛生標準》的限值。一方面，水質(zhì)安全性又包括無(wú)機毒害物、有機毒害物、放射性物質(zhì)和生物安全性。關(guān)于安全水質(zhì)的報道比較多的是消毒副產(chǎn)物及生物指標的含量問(wèn)題；另一方面，城市管網(wǎng)的狀況對城市供水也會(huì )產(chǎn)生大的影響。出現的城市居民用水水質(zhì)問(wèn)題多表現為水質(zhì)渾濁顏色偏黃，有黑色懸浮物。然而化驗水廠(chǎng)的總出口水質(zhì)各項指標為合格�；诖藢�(shí)際問(wèn)題，本文提出并進(jìn)行城市供水水質(zhì)二次污染原因分析與整治研究，一方面來(lái)為解決具體的城市供水問(wèn)題而提出具體的解決方案，另一方面探討城市供水防治水質(zhì)污染的主要來(lái)源和一般性的整治方法，據此為相關(guān)研究提供必要的技術(shù)支持和理論參考。
一、城市供水水質(zhì)二次污染的原因分析
綜合現有的研究資料和實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗，引起城市飲用水水質(zhì)惡化的原因主要有三個(gè)方面：其一，現代化工業(yè)尤其是合成工業(yè)發(fā)展所產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)大部分都通過(guò)人類(lèi)活動(dòng)進(jìn)入了水體，使受納水體的物理化學(xué)性狀發(fā)生了顯著(zhù)變化，水源污染相應地引起了管網(wǎng)水的水質(zhì)惡化，主要是氨氮、消毒副產(chǎn)物等含量的升高；其二，水廠(chǎng)出水的生物穩定性和化學(xué)穩定性不足，且水在管網(wǎng)中停留時(shí)間較長(cháng)，在輸配水過(guò)程中水自身及水與管道內壁發(fā)生的物理、化學(xué)以及微生物等反應引起水質(zhì)惡化；其三，由于爆管或更換管道后沖洗不徹底等外源性污染而造成的水質(zhì)惡化。
管網(wǎng)配水作為供水的最后一個(gè)環(huán)節，受水源污染狀況、城市供水日標、供水管網(wǎng)及二次供水設施建設時(shí)間不長(cháng)等原因，一直被供水單位和管理部門(mén)忽視，但隨著(zhù)人們對水質(zhì)要求的提高和管道腐蝕等問(wèn)題的出現，管網(wǎng)水質(zhì)二次污染問(wèn)題近年來(lái)日益突出，因此，研究管網(wǎng)水質(zhì)二次污染及防治對策逐漸成為供水領(lǐng)域中的重要內容。國內外專(zhuān)家、學(xué)者對以下幾個(gè)方面主要包括供水管網(wǎng)水質(zhì)污染狀況調查、原因分析及控制措施等研究領(lǐng)域已作了大量工作，并取得了較大的進(jìn)展。飲用水二次污染問(wèn)題可歸結為微生物、化學(xué)物理和感官三個(gè)方面：微生物污染包括微生物再生長(cháng)(尤其是附著(zhù)生物膜的生長(cháng))、硝化作用和水媒病等；化學(xué)物理污染包括消毒副產(chǎn)物、鉛、銅、鐵、鋅、溫度、腐蝕、PH穩定性與結垢、管道涂層與襯里滲出物，消毒物殘留濃度的維持和管道沉積物；感官污染包括味道、氣味、渾濁度和色度的變化。此外，飲用水二次污染還包括因管道滲漏和其他因素帶來(lái)的外源性污染。
�。ㄒ唬┏鞘泄┧芫W(wǎng)管材對供水水質(zhì)的影響
出廠(chǎng)水在管網(wǎng)這個(gè)大反應器中，繼續進(jìn)行其未完成的反應及與管壁物質(zhì)的反應。這些反應有生物性的、物理性的、化學(xué)性的。除了受出廠(chǎng)水水質(zhì)影響外。與輸配水管道的材質(zhì)、使用年限、施工等因素有一定關(guān)系。
水質(zhì)的變化情況與所用管材關(guān)系密切。城市供水管材多采用鑄鐵管、水泥管或鋼管、復合材料管等不同管材，新管道過(guò)水后除余氯稍有降低，渾濁度、溶解性總固體略有升高外，其他指標應與出廠(chǎng)水相比較無(wú)明顯差異。但使用年限長(cháng)的管道，由于內壁腐蝕、結垢，導致水中鐵、錳、鉛、鋅等金屬物質(zhì)和各種細菌、藻類(lèi)、苯類(lèi)、揮發(fā)性酚類(lèi)指標的含量增大。管道更新改造研討會(huì )研究表明，對于未作防腐處理的金屬管道，當年限超過(guò)5～10年時(shí)，污垢就己達到了惡化水質(zhì)的程度。對于防腐處理較低的金屬管道，3～5年就開(kāi)始出現腐蝕現象；管道使用年限越長(cháng)，腐蝕越嚴重，水質(zhì)狀況越糟。管網(wǎng)末端小口徑管道、用戶(hù)室內管道對水質(zhì)的影響是輸水過(guò)程中水質(zhì)降低的重要因素。
�。ǘ└g、結垢和沉積物對水質(zhì)的污染
金屬管道、配件、清水罐和清水池等輸配水設施本身含有雜質(zhì)，金屬與雜質(zhì)之間存在著(zhù)不同的電極電位，這樣，在水的作用下會(huì )形成無(wú)數微腐蝕原電池，由于化學(xué)和電化學(xué)作用往往會(huì )對管道內壁造成較嚴重腐蝕，產(chǎn)生大量鐵、錳、鉛、鋅等金屬銹蝕物。其過(guò)程如下：首先，由于電化學(xué)的作用，在管壁附近形成氫氧化亞鐵，然后被水中溶解氧氧化，生成氫氧化鐵，形成鈍化保護膜。氫氧化鐵一般質(zhì)地疏松，一方面對金屬表面有一定的保護作用，另一方面部分氫氧化鐵脫水形成鐵銹三氧化二鐵，沉積于管道的內表面，形成結垢。由于它質(zhì)地疏松，并不能起到保護作用。當供水管網(wǎng)運行狀態(tài)發(fā)生改變，如檢修閥門(mén)、更換管道或當流速突然增大時(shí)，氫氧化鐵就會(huì )從管道內壁脫落而進(jìn)入水中，產(chǎn)生紅色的銹水，從而使水質(zhì)惡化。
對于飽和指數(LSI)>0和穩定指數(RSI)<6.0的不穩定水質(zhì)，往往會(huì )在供水管網(wǎng)中產(chǎn)生鈣垢或鎂垢，并沉積在管道內壁上，形成水垢物。我國生活飲用水衛生標準中規定，出廠(chǎng)水渾濁度不超過(guò)1NTU。即使在這樣的水質(zhì)條件下，出廠(chǎng)水中還是含有定量的致濁物，在低流速時(shí)，可能導致沉積，同時(shí)管道中生物凝聚粘附性有可能使加水中浮物沉積，形成沉積物。
腐蝕物和水垢物是管網(wǎng)中形成的新的污染源，沉積物是潛在污染源。當供水系統內水流速度、力向或水壓發(fā)生波動(dòng)和突變時(shí)，就會(huì )將上述污染物帶入水中，造成短時(shí)間的水質(zhì)惡化，出現色度、渾濁度、鐵、錳等多項指標超標。腐蝕物及水垢物對水質(zhì)危害程度與系統投入使用年限有關(guān)，年限越長(cháng)對水質(zhì)污染也越嚴重。對于有些城市，部分管道或清水罐甚至使用超過(guò)了30年，有的管道斷面不及原來(lái)的一半，銹蝕問(wèn)題非常嚴重，經(jīng)常出現“紅水”、“黑水”等水質(zhì)事故。本文分析中的水質(zhì)渾濁顏色偏黃，有黑色懸浮物，主要就是由于腐蝕物和水垢物集結而形成的。
二、城市供水水質(zhì)二次污染的整治及預防分析
要做出合適的城市供水水質(zhì)二次污染的整治，需要做出多個(gè)方案的綜合整治。主要的整治和預防方案如下： （一）實(shí)行水質(zhì)分區，加大對水質(zhì)指標的細化
對于部分城市反映出的水質(zhì)問(wèn)題表現為局部小區水質(zhì)渾濁顏色偏黃，有黑色懸浮物的水質(zhì)問(wèn)題，化驗各水廠(chǎng)的總出口水質(zhì)各項指標均為合格的這一現實(shí)，提出實(shí)行水質(zhì)分區，加大對水質(zhì)指標的細化。這是因為對于多水源供水系統，合理劃分各水廠(chǎng)的供水區域，這對于全面掌握系統的供水狀態(tài)、合理調度、保障供水系統水力、水質(zhì)的安全性有著(zhù)重要的意義。目前，對供水系統的分區主要是建立在水力模擬的基礎上，通過(guò)對水流方向等水力要素綜合分析確定的，并在此基礎上再進(jìn)行水質(zhì)研究或優(yōu)化調度。然而，目前供水企業(yè)對用戶(hù)用水量等方面的資料正在逐步累積和整理，所以建立在大量、準確的管網(wǎng)資料基礎上的水力分區在許多供水系統中難以實(shí)施。
理論上，還可以通過(guò)示蹤劑法對供水區域進(jìn)行劃分；示蹤劑本身的化學(xué)性質(zhì)穩定，便于成分分析，以確定水質(zhì)來(lái)源和水質(zhì)分區。但為了確保水質(zhì)安全性和輿論影響，這種投加示蹤劑的方法并不可行。
水質(zhì)指標是出廠(chǎng)水的水質(zhì)特征，水源、處理工藝及其運行參數的不同，必然導致不同水廠(chǎng)出廠(chǎng)水水質(zhì)不同，水質(zhì)指標值各異。而對于同一水廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，其進(jìn)廠(chǎng)水水質(zhì)和工藝運行效果較為穩定，使得出廠(chǎng)水在一定時(shí)期具有相對穩定性。根據同一水廠(chǎng)出廠(chǎng)水自身的相對穩定性和不同水廠(chǎng)出廠(chǎng)水的水質(zhì)差異性，可以將相對穩定的水質(zhì)指標看成天然的示蹤劑，基于示蹤劑水質(zhì)分區的思想、利用水質(zhì)資料進(jìn)行水質(zhì)分區的方法在理論上是可行的。
�。ǘ⿲Τ鞘泄┧芫W(wǎng)管材進(jìn)行改進(jìn)——推廣應用新型管材
主要是在管材選擇、設計施工、維護管理等方而進(jìn)行改進(jìn)完善。據調查目前我國城市供水管網(wǎng)中鑄鐵管占80%以上，近幾年逐漸淘汰了灰鑄鐵管，大量使用球墨鑄鐵管，球墨鑄鐵管是已經(jīng)成為城市供水管網(wǎng)的主要管材。在國外DN50～2900mm之間均有球墨鑄鐵管的產(chǎn)品，在國內DN100～2200mm之間也有球墨鑄鐵管的產(chǎn)品。由于供水管網(wǎng)的建設費用通常占供水系統建設費用的50%～70%，因此如何通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟分析確定供水管網(wǎng)的建設規模，恰當選用管材及設備是管網(wǎng)合理運行的保證。在國內各城市供水管網(wǎng)中，球墨鑄鐵管目前宜適用于DN300～1200mm之內比較經(jīng)濟可行。目前迫切需要用新的管網(wǎng)材料（涂層）去裝備新鋪管線(xiàn)及更新己有管線(xiàn)。但是在選定供水系統中使用的各種材料時(shí)，必須從毒物學(xué)及微生物學(xué)兩方面充分進(jìn)行研究。
在設計施工方面，應把水質(zhì)衛生列入給水工程設計、施工的必要程序，選用防污染衛生及耐腐蝕的材質(zhì)。合理解決生活與消防共用水箱的問(wèn)題，定期對進(jìn)行消毒、沖洗，盡量減小水在水箱中的停留時(shí)間。對于停留時(shí)間在一天以上的水箱應考慮補充加氣或加氯滅菌等措施，避免水質(zhì)二次污染。
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，做到從設計到驗收，直至清洗、消毒的全過(guò)程都有人負責。
參考文獻
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