城市供水水質二次污染原因分析及整治
城市供水水質的安全性對于城市各方面的正常運行具有重要意義。對于城市供水水質安全評價來說從大的角度可分為水力安全性和水質安全性。水力安全性是指供水系統提供給用戶滿足水量、水壓要求的自來水；水質安全性是指用水的水質滿足國家現行《生活飲用水衛生標準》的限值。一方面，水質安全性又包括無機毒害物、有機毒害物、放射性物質和生物安全性。關于安全水質的報道比較多的是消毒副產物及生物指標的含量問題；另一方面，城市管網的狀況對城市供水也會產生大的影響。出現的城市居民用水水質問題多表現為水質渾濁顏色偏黃，有黑色懸浮物。然而化驗水廠的總出口水質各項指標為合格；诖藢嶋H問題，本文提出并進行城市供水水質二次污染原因分析與整治研究，一方面來為解決具體的城市供水問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污染的主要來源和一般性的整治方法，據此為相關研究提供必要的技術支持和理論參考。
一、城市供水水質二次污染的原因分析
綜合現有的研究資料和實際的生產實踐經驗，引起城市飲用水水質惡化的原因主要有三個方面：其一，現代化工業尤其是合成工業發展所產生的化學物質大部分都通過人類活動進入了水體，使受納水體的物理化學性狀發生了顯著變化，水源污染相應地引起了管網水的水質惡化，主要是氨氮、消毒副產物等含量的升高；其二，水廠出水的生物穩定性和化學穩定性不足，且水在管網中停留時間較長，在輸配水過程中水自身及水與管道內壁發生的物理、化學以及微生物等反應引起水質惡化；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惡化。
管網配水作為供水的最后一個環節，受水源污染狀況、城市供水日標、供水管網及二次供水設施建設時間不長等原因，一直被供水單位和管理部門忽視，但隨著人們對水質要求的提高和管道腐蝕等問題的出現，管網水質二次污染問題近年來日益突出，因此，研究管網水質二次污染及防治對策逐漸成為供水領域中的重要內容。國內外專家、學者對以下幾個方面主要包括供水管網水質污染狀況調查、原因分析及控制措施等研究領域已作了大量工作，并取得了較大的進展。飲用水二次污染問題可歸結為微生物、化學物理和感官三個方面：微生物污染包括微生物再生長(尤其是附著生物膜的生長)、硝化作用和水媒病等；化學物理污染包括消毒副產物、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的外源性污染。
（一）城市供水管網管材對供水水質的影響
出廠水在管網這個大反應器中，繼續進行其未完成的反應及與管壁物質的反應。這些反應有生物性的、物理性的、化學性的。除了受出廠水水質影響外。與輸配水管道的材質、使用年限、施工等因素有一定關系。
水質的變化情況與所用管材關系密切。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，其他指標應與出廠水相比較無明顯差異。但使用年限長的管道，由于內壁腐蝕、結垢，導致水中鐵、錳、鉛、鋅等金屬物質和各種細菌、藻類、苯類、揮發性酚類指標的含量增大。管道更新改造研討會研究表明，對于未作防腐處理的金屬管道，當年限超過5～10年時，污垢就己達到了惡化水質的程度。對于防腐處理較低的金屬管道，3～5年就開始出現腐蝕現象；管道使用年限越長，腐蝕越嚴重，水質狀況越糟。管網末端小口徑管道、用戶室內管道對水質的影響是輸水過程中水質降低的重要因素。
（二）腐蝕、結垢和沉積物對水質的污染
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，金屬與雜質之間存在著不同的電極電位，這樣，在水的作用下會形成無數微腐蝕原電池，由于化學和電化學作用往往會對管道內壁造成較嚴重腐蝕，產生大量鐵、錳、鉛、鋅等金屬銹蝕物。其過程如下：首先，由于電化學的作用，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。由于它質地疏松，并不能起到保護作用。當供水管網運行狀態發生改變，如檢修閥門、更換管道或當流速突然增大時，氫氧化鐵就會從管道內壁脫落而進入水中，產生紅色的銹水，從而使水質惡化。
對于飽和指數(LSI)>0和穩定指數(RSI) <6.0的不穩定水質，往往會在供水管網中產生鈣垢或鎂垢，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，出廠水渾濁度不超過1NTU。即使在這樣的水質條件下，出廠水中還是含有定量的致濁物，在低流速時，可能導致沉積，同時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、力向或水壓發生波動和突變時，就會將上述污染物帶入水中，造成短時間的水質惡化，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危害程度與系統投入使用年限有關，年限越長對水質污染也越嚴重。對于有些城市，部分管道或清水罐甚至使用超過了30年，有的管道斷面不及原來的一半，銹蝕問題非常嚴重，經常出現“紅水”、“黑水”等水質事故。本文分析中的水質渾濁顏色偏黃，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、城市供水水質二次污染的整治及預防分析
要做出合適的城市供水水質二次污染的整治，需要做出多個方案的綜合整治。主要的整治和預防方案如下：
（一）實行水質分區，加大對水質指標的細化
對于部分城市反映出的水質問題表現為局部小區水質渾濁顏色偏黃，有黑色懸浮物的水質問題，化驗各水廠的總出口水質各項指標均為合格的這一現實，提出實行水質分區，加大對水質指標的細化。這是因為對于多水源供水系統，合理劃分各水廠的供水區域，這對于全面掌握系統的供水狀態、合理調度、保障供水系統水力、水質的安全性有著重要的意義。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，并在此基礎上再進行水質研究或優化調度。然而，目前供水企業對用戶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、準確的管網資料基礎上的水力分區在許多供水系統中難以實施。
理論上，還可以通過示蹤劑法對供水區域進行劃分；示蹤劑本身的化學性質穩定，便于成分分析，以確定水質來源和水質分區。但為了確保水質安全性和輿論影響，這種投加示蹤劑的方法并不可行。
水質指標是出廠水的水質特征，水源、處理工藝及其運行參數的不同，必然導致不同水廠出廠水水質不同，水質指標值各異。而對于同一水廠來說，其進廠水水質和工藝運行效果較為穩定，使得出廠水在一定時期具有相對穩定性。根據同一水廠出廠水自身的相對穩定性和不同水廠出廠水的水質差異性，可以將相對穩定的水質指標看成天然的示蹤劑，基于示蹤劑水質分區的思想、利用水質資料進行水質分區的方法在理論上是可行的。
（二）對城市供水管網管材進行改進——推廣應用新型管材
主要是在管材選擇、設計施工、維護管理等方而進行改進完善。據調查目前我國城市供水管網中鑄鐵管占80%以上，近幾年逐漸淘汰了灰鑄鐵管，大量使用球墨鑄鐵管，球墨鑄鐵管是已經成為城市供水管網的主要管材。在國外DN50～2900 mm之間均有球墨鑄鐵管的產品，在國內DN100～2200 mm之間也有球墨鑄鐵管的產品。由于供水管網的建設費用通常占供水系統建設費用的50%～70%，因此如何通過技術經濟分析確定供水管網的建設規模，恰當選用管材及設備是管網合理運行的保證。在國內各城市供水管網中，球墨鑄鐵管目前宜適用于DN300～1200 mm之內比較經濟可行。目前迫切需要用新的管網材料（涂層）去裝備新鋪管線及更新己有管線。但是在選定供水系統中使用的各種材料時，必須從毒物學及微生物學兩方面充分進行研究。
在設計施工方面，應把水質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。合理解決生活與消防共用水箱的問題，定期對進行消毒、沖洗，盡量減小水在水箱中的停留時間。對于停留時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、消毒的全過程都有人負責。
參考文獻
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