冷 震
濟寧供水集團總公司

　　提 要 從出廠水水質、輸配水管網、二次供水設施、加氯消毒等方面分析了造成水質惡化的原因，并有針對性地提出了改善管網水質的5項措施。
　　關鍵詞 管網水質 因素 狀況 措施

　　由于城市水源的污染，不少供水企業努力采取措施（如在常規水處理工藝的基礎上增加預處理、深度處理及特殊處理等工藝）提高出水水質，使之符合《生活飲用水衛生標準》（GB5749--85），有的甚至自覺地以《城市供水行業二000年技術進步發展規劃》中水質標準或西方發達國家的飲用水水質標準作為衡量標準，以滿足人們對飲用水水質越來越高的要求。但有一種情況一直被不少供水企業所忽視：合格甚至優質的出廠水輸送到用戶終端，水質會發生怎樣的變化呢？根據對國內45個城市（其中回函37個）調研函件結果（平均值），管網水濁度比出廠水增加0.38NTU，色度增加0.45度，鐵增加0.04mg/L，錳增加0.02mg/L，細菌增加18個/mL，管網末端余氯下降到0.015mg/L，大腸桿菌增加0.4個/L，水質總合格率平均下降到83.4%，表明水質已經惡化。近期對濟寧市城區管網的水質監測結果也表明，細菌、大腸桿菌、濁度、余氯、鐵等主要指標值發生了明顯變化，尤其是管網末梢，有的已不符合《生活飲用水衛生標準》。這說明自來水在輸送過程中，受一些因素的影響，使水質發生了變化。

一、影響管網水質的因素

1、出廠水水質狀況
　　包括兩個方面，一是水質的合格率，二是水質的穩定性。如果出廠水的合格率不高，將直接影響管網水的質量，這種情況主要表現在一些縣級水廠中，如出廠水沒有氯或加氯量不夠，在管網里就可能使細菌、大腸桿菌等微生物大量繁殖，影響管網水質。又如出廠水鐵含量超標而水又有腐蝕性時，會使管內產生鐵銹，造成腐蝕，特別是在流量偏低或水呈滯流狀態時，鐵銹易沉積，一理管內水流方向、速度發生變化時，就有可能造成局部時間的紅水現象。
　　水的濁度是反映水質優劣的重要指標，水中的一些污染物本身就是微粒，是致病細菌和微生物的保護體和寄生體。如果由于水廠凈化處理不徹底、濾池故障、清水池未能定時清洗或水位太低時將沉泥帶出使出廠水的濁度增高，相應地有機物的含量也增高，那么就有可能導致管網內細菌和病毒大量生長繁殖形成生物膜，從而影響水質。
　　水的穩定性與水中重碳酸鈣、碳酸鈣和二氧化碳之間的的平衡有關，反應式為：Ca(HCO₃)₂ CaCO₃+CO₂+H₂O。如果水中游離CO₂含量比平衡量少時，則產生CaCO₃沉淀；如超過平衡量時，則產生耐煩酸腐蝕，當水中pH值小于6.5且水中鐵的含量超過3mg/L或管道為金屬管時，將導致自氧型鐵細菌和的大量系列和金屬腐蝕，進而造成細菌、濁度、色度、鐵等指標的上升，另外，水的不穩定性也會導致其它微生物的生長繁殖，造成管網中的生物性污染。
2、輸配水管網狀況
　　從出廠水到用戶終端要經過漫長的管網和蓄水措施，往往需要幾個小時，甚至幾天。管網實際上是一個大的反應器，繼續進行出廠水未完成的反應及水與管壁物質的反應。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、施工等因素有一定的關系。
　　目前我國常用的輸配水管材有：鑄鐵管、鋼管、球墨鑄鐵管、給水塑料管（UPVC管、PE管等）、壓力水泥管、玻璃鋼管、鋁塑復合管、襯里鋼管（PVC襯里、PE粉末樹脂襯里）等，雖然建設部已禁止鑄鐵管的使用，但是目前在國內城市地下已鋪設的管道中，鑄鐵管仍占相當大的比例。當出廠水具有腐蝕性或管道使用年限過長時，鑄鐵管內壁就會腐蝕結垢 沉積，銹貿易市場物中含有大量的鐵、鉛、鋅和各種細菌及藻類，當管道內水流速度、方向或水壓發生突變時，就會造成短時間的水惡化，出現鐵、錳、色度、濁度和細菌等指標值的大幅度上升，同樣作為主要給水管材的鍍鋅鋼管也存在著類似的問題（早在20多年前，日本、新加坡等國就已開始禁止鍍鋅鋼管的使用，上海已從99年10月1日起，逐步淘汰鍍鋅鋼管）。有研究表明，對于未作防腐處理的金屬管道，當年限超過5--10年時，污垢就已達到了惡化水質的程度，對于防腐處理較低差的金屬管道，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。近年來隨著水泥砂漿襯里技術的應用和非金屬管道的推廣，這種情況有所改觀，如濟寧市城區建設路、光河路、火炬路鋪設的球面三角形墨鐵鑄管、吳泰閘水廠二期工程鋪設的玻璃鋼管、UPVC管，其管內水質狀況較好。但是檢測結果也顯示，（球墨鑄鐵管）水泥硝漿襯里會造成溶解性物質含量的提高，硬度發生變化，NH₃滲出，管內水被堿化。另一方面，水的不穩定性也會影響內襯的水泥砂漿，當水中CO₂超平衡量濃度達到7mg/L時會導致砂漿受損、砂粒流失，在一定程度上也影響了水質。非金屬管道如UPVC管在使用初期也存在防腐劑、固化劑滲入水中的情況。
　　此外由于管道施工不規范，未能保證與其它管道（尤其是排水管道）交叉時的最小間距，新鋪管道沖洗消毒不稀薄度；管道安裝分支或維修時停水作業管道滲碳漏未能及時發現檢修；樹狀管道鋪設過長，造成末端滯水；與自備水源或非飲用水管道連接時沒有采取防污措施；直接用泵從管網上抽水造成負壓時的污水侵入；消火栓不常使用或檢修而形成死水；有些閥門、水表、管件長期浸泡在水中，一旦損壞，就可能使污水進入管道中，這些因素也對管網水造成了不同程度的污染。
3、二次供水設施狀況
　　目前，部分城市二次供水設施，如蓄水池、高位水箱等衛生狀況不甚理想，存在不少問題，一旦這些設施內的水由于管網失壓等原因倒流入管網，就會使局部管網水質惡化。
　　首先設計施工不合理。如用戶用水量小而蓄水池或高位水箱容積較大，使水在水池或水箱中滯留時間較長，生活與消防共用蓄水池，形成消防死水區；工藝管道布局不合理；水池（箱）底未設計坡度，某些微生物或有機物易于沉積，水池（箱）內壁粗糙易導致青苔等微生物附壁生長；只設一個通氣管或不設通氣管；水池或水箱的通風孔、人孔密閉性差，導致塵、蟲、鼠入內；溢流管未設存水彎，水池的溢流管、排水管直接與市政排水檢查井相連，容易造成污水倒流或間接污染，水池位置設置不當，與排水檢查井、化糞池距離太近，周圍衛生環境差，極易受污染。
　　其次，選材不當。目前蓄水構筑物多為水池和水箱，水池大多采用鋼筋混凝土結構，有的未作內襯處理，使水泥中有害成分析出，有的水池內壁涂料采用水泥涂料、聚胺涂料及一般環氧華脂涂料，這些涂料均對水質造成不同程度的影響，水箱中仍有不少焊接鋼板水箱在使用，焊接鋼板水箱防腐多以防銹漆為主，其附著力差，一般3--6個月就脫落，尤其不抗水力沖刷，脫落的漆會直接影響水質，經過其浸泡水進行分析，有機物種類多于其它涂料，且含致癌物質，冷鍍鋅防銹漆為主，其附著力差，一般3--6個月就脫落，尤其不抗水力沖刷，脫落的漆會直接影響水質，經對其浸泡水進行分析，有機物種類多于其它涂料，且含致癌物質，冷鍍鋅防腐層也存在首附著力差、脫落物使水中鋅含量增高的現象。
　　另外，運行管不善。缺乏二次供水管理可供操作的行政規章和管理體系；沒有建立起二次供水專職管理機構和專業服務公司；一些用戶沒有專人維護管理二次供水設施；有的蓄水池上倒滿了垃圾，有的蓄水池、水箱人孔蓋破損或無蓋，致使池（箱）內蚊蟲孽生、藻類漂浮；有的蓄水池、水箱自投入使用后，兩年多沒有清洗消毒。
　　正是由于上述原因，使得水池、水箱內濁度、色度、氨氮、亞硝酸鹽、耗氧量、大腸菌群、細菌總數等指標發生顯著的變化。根據對濟寧市城區20座蓄水池和16座高位水箱的水質檢測結果表明，濁度平均值5.2NTU，細菌總數平均值173個m/L，大腸菌群平均值5.4個/L，亞硝酸鹽平均值0.65mg/L，余氯值均接近于零，大大超過了飲用水衛生標準，水質嚴重惡化。
4、加氯消毒狀況
　　為了保證出廠水和管網水的水質，消毒是必不可少的環節。由于氯具有較強的持續性消毒作用、價格低等因素，在我國氯仍是主要的消毒劑。但是目前有兩種極端情況出現一些水廠中：一種情況是一些水廠，尤其是縣級水廠，由于經濟等原因，沒有對出廠水進行消毒。即使這些水廠出廠水水質較好，管網水質也很難保證，因為余氯的持續性消毒作用能較好地抵制管網中細菌、病毒等微生物的生長繁殖，保持水質的穩定；另一種情況是有些水廠加氯量偏大，這可能是認識上的誤區，雖然加氯量越多，消毒效果越好，但是加氯量越多，副作用也越大，這往往被人所忽視。研究表明：當水中含有腐蝕酸、富里酸等有機物時，加氯后就會產生鹵代烴類有機物，目前在用氯消毒的飲用水中，已檢測出500多種有機氯化物，其中有的是致癌或可疑致癌的，氯的加注量越高，加注點越在前面（尤其是沉淀前加氯）產生的鹵代烴越多，副作用也越大。因此加氯消毒雖然使出廠水和管網水符合了微生物指標，保持了水的新鮮和穩定，但同時如果加氯不合理，就會使水質越來越遠離毒理學指標的要求，同樣不利于人體健康。
5、其它因素
　　這主要指由于一些用戶終端引起的污染，如用管道直接沖洗的蹲式大便器，當管道堵塞、大便器內水位達到溢流水位時，如果管道內水壓突然下降成負壓，就有可能使糞便虹吸到流管中；又如消火栓的皮管淹沒在水中，或衛生器具上的水龍頭安裝位置太低（在溢流水位以下），都有可能使污水倒流而污染管網水質。

二、改善管網水質的主要措施

1、提高出廠水水質和穩定性，嚴格控制濁度超標
　　由于不穩定或水質不好的出廠水直接導致管網水質的變化，因此提高和穩定出廠水水質就顯得尤為重要。
　　城市水源的嚴重污染，使水中有機污染物的含量大大的增加，經傳統常規處理工藝（混凝、沉淀、過濾、消毒）處理凈化的水，有的已不符合飲用水標準，可增加預處理和濃度處理工藝，如臭氧法、活性炭法，生物活性炭法、接觸氧化法、光氧化法等。對含鐵量高的地下水，可增加特殊處理工藝，如氧化法、堿化法、充氧回藻法。含氟量高的可采用沉淀法、離子交換法。同時加強凈水過程的全面質量控制工作，合理加藥，實現投注加藥自動化，以提高供水水質。尤其是要嚴格控制水的濁度指標，因為降低水的濁度，不僅可以滿足感官要求，而且對降低管網中病毒、細菌和有機物的含量是非常重要的，有研究資料表明，當水中的濁度為2.5NTU時，水中有機物去除了27.3%，濁度降至1.5NTU時，有機物去除了60%，濁度隆至0.5NTU時，有機物去除了79.6%，濁度降至0.1NTU時，絕大多數有機物予以去除，致病微生物的含量也大大地降低。西方發達國家把濁度隆至0.1NTU甚至接近0，就是這個原因。另一方面有機物含的降低，也減少了加氯消毒后有機鹵代烴的含量。
　　在水質穩定性方面，水廠出廠水要進行穩定性處理，必須進行較長時間的測定與小范圍試驗，必須有一套工藝設施。但要在短時間內完成這一技術措施還有一定難度。目前在改善水質穩定性方面比較現實的做法是推行調整PH值法，即水在出廠前投加穩定劑，把PH值調整至7--8.5，提高水的穩定性，這種方法在歐美等發達國家已得到了廣泛的應用，并且取得了很好的效果。
2、更新或改造供水管道系統，深化管網管理
　　就是從管材選擇、設計施工、維護管理等方面進行改進完善。
　　在管材方面首先要選用產品質量較好的廠家，管道要有較好的內壁，既能抗腐蝕又不析出有害物質。新鋪設的管道或對舊管道更新改造的管道，如預應力鋼筋混凝土管、給水塑料管、玻璃鋼管、球墨鑄鐵管等；100mm以下的可采用給水塑料管、襯里鋼管、鋁塑復合管、薄壁不銹鋼管等，應逐步減少鍍鋅鋼管的使用；管道上的閥門等附件要推廣采用橡膠襯里的球面三角形軟件、環氧樹脂噴涂的鑄件和不銹鋼配件；在做金屬管道襯里時，可加丙烯酸樹脂分散劑（占硝漿干重3%）或采用蒸汽養護，以增強抗酸性水的能力、抗腐蝕能力，此外施壓法襯里比噴壓法襯里質量好，砂子失落量小。
　　在設計施工方面，應嚴格遵守給水工程設計、施工規范，做到合理設計、合理施工，如給管道與其它管（尤其是排水管）交叉時，要保證規范要求的最小間距，與自備水源或非飲用水管道連接時，應采取空氣隔斷裝置等措施，防止飲用水的污染；由于環狀管網比樹狀管線水質條件好，如經濟條件許可，管線盡可能采取環狀，即使采用樹狀，管線也不宜太長，以免末端滯水，如果管線延伸太長，應考慮在中途加氯和定期沖洗；推行管道不停水引接分支管和維修作業，減少管道停水機率，減少管內流向、流速的劇變；泄水閥安裝位置要合理，不要淹沒在水中；減少管道集水機率，減少管內流向、流速的劇變；泄水閥安裝位置要合理，不要淹沒在水中；管道安裝或搶修完畢后要徹底沖洗消毒；打水鉆時，施工要小心，防止管道碎片落入管中；禁止用泵直接從管網抽水，確需加壓時，最好增設蓄水池，以免管網產生負壓，使污物浸入，衛器具的安裝要規范、合理。
　　在維護管理方面，調研與控制管網的流態，減少低流速管段，消除死水管段，對使用年限太長的供水管道進行更新改造或刮管涂襯；其次要定期沖洗管道，這可作為一項經常性運行的措施，沖洗周期根據當地客觀情況而定，但兩年至少一次，對管網末端沖洗周期一年不少于一次，濟寧水司在這方面做得比較好，每年8月份對市區所有主干管道集中沖洗一次，管網末端則根據具體情況進行區域沖洗；此外盡量降低管網漏水機率，加強管網檢漏工作，及時搶修漏水管道；定期對水表、閥門、消火栓進行檢查保養，對淹沒在水中的閥門、水表要及時清理，閥門要每隔一、二年人為地活動活動，消火栓要經常沖洗；用泵抽水加壓時，對備用泵要經常檢查，防止由于備用泵長期不用造成污染。
3、完善二次供水設施的設計與施工，加強管理
　　在設計施工方面，改進水池（箱）的工藝結構避免了出現死水區，使水形成推流式流動狀態，并保持一定流速；消防水池（箱）與生活水池（箱）宜分開建設，如果合建可采取隔離措施，生活用水部分可進入消防系統，但消防系統水不可進入生活水系統，消防水的衛生問題可通過定期排放用于它用，以定期更新；生活水池（箱）容積不宜過大，以滿足一天用水量的40--60%為宜；進、出水管的設置要合理，進水管要設置水位控制閥，盡量不要設溢流管，如設溢流管應設存水彎，放空管（排水管）應采取間接排水不應與市政排水設施直接相連；水池（箱）內空氣流通，通氣管宜采用罩形或下彎管形；人孔要采用密閉式。在材質方面，水池一般多為水泥材料，為防止水泥中有害成分析出，要做好內襯處理，內壁和底部要光滑平整；水箱宜采用裝配式不銹鋼水箱、玻璃鋼水箱、搪瓷鋼板水箱、熱浸鍍鋅鋼板水箱，若要使用焊接水箱，則應做好焊接鋼板的防腐處理，選用對水質無影響的防腐涂料，如食品級環氧樹脂。
　　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，如鄭州市人民政府頒布布實施的《鄭州市城市飲用水二次供水設施管理辦法》，操作性很強，有效地解決了鄭州市城區的二次供水問題。其次要設置專門管理機構，對二次供水設施中的設計院、選材、施工進行審查、監理，保證二次供水設施的設計、施工符合技術規范要求。同時會同衛生防疫部門，加強水質監測，監督用戶對水箱、水池進行清洗、消毒，每年不少于一次，建立二次供水設施檔案，健全周期監督管理制度。如西安市1995年成立了城市二次管理辦公室，濟寧市1997年成立了二次供水管理處，對有效解決二次供水中存在的水質問題發揮了重要作用。
4、合理加氯
　　合理加氯的基本原則是：在保證消滅水中細菌、病毒和其他微生物的前提下，應盡量降低氯的投加量，加氯點盡量往后道工序移，在設施上盡可能實現多點加氯，為了有利于保持管網的余氯，可使出廠水余氯呈氯胺狀態，和出廠水充分混合，保持30分鐘以上的接觸時間。同時要增強水質檢測手段，加強對出廠水氯含量和管網余氯量的連續監測，提高加氯自動化程度，這是實現合理加氯的關鍵。如管道過長余氯不足時，要考慮中途加氯，此外，當水中鐵、錳含量高時，不宜用氯消毒，以免其析出造成黑褐色水，如北京市通州就出現過這種情況，因此也要逐步試驗推廣新型消毒劑，如臭氧等，作業氯的替代產品，以便更好地提高水質。
5、加強管網水質的測定和預測
　　為了掌握管網水質變化動態，供水企業應按規定對管網采樣點設置余氯連續測定儀、濁度測定儀、細菌測定儀，超過一定數值就報警。現在水質預報軟件已經問世，它根據生物可降解有機物、細菌、余氯、pH值、水溫等參數與水質變化的關系，可以預報管網中的余氯、細菌等指標的變化，為改善管網水質提供決策依據。