二次供水系统水质污染监测与治理

摘　要：介绍了目前城市二次供水系统水质污染现状并分析了原因，提出了建立二次供水水质监测系统的设计框架，从系统布局优化和设施运行管理两方面分析了二次供水系统水质污染治理的思路和做法，提出废除地下水池等设计建议。

关键词：二次供水; 水质监测; 污染防治
目前习惯把从源头到龙头的饮用水安全保障分为四个环节：原水、水厂、管网和二次供水。通常人们所称的二次供水，是指单位或个人将城市公共供水或自建设施供水经储存、加压，通过管道再供用户或自用的形式，因此，二次供水是目前高层供水的惟一选择方式。二次供水设施是否按规定建设、设计及建设的优劣直接关系到二次供水水质、水压和供水安全，与人民群众正常稳定的生活密切相关。但是，过去在全国尚未有一个完整的针对二次供水工程的技术标准，只是在《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003)相关章节中提出部分要求[1]。
　　2010年4月17号中华人民共和国住房和城乡建设部发布了《二次供水工程技术规程》(CJJ140—2010)[2]，2010年10月1号开始实施。规程中对二次供水的定义为：当民用与工业建筑生活饮用水对水压、水量的要求超过城镇公共供水或自建设施供水管网能力时，通过储存、加压等设施经管道供给用户或自用的供水方式。二次供水设施定义是为二次供水设置的泵房、水池(箱)、水泵、阀门、电控装置、消毒设备、压力水容器、供水管道等设施。
　　二次供水设施主要为弥补市政供水管线压力不足，保证居住、生活在高层人群用水而设立的。相比原水供水，二次供水的水质更容易被污染，二次供水的安全性和可靠性一直都受到市民的广泛关注。今后凡是应建二次供水设施的建设项目，二次供水设施必须独立设置，工程必须与主体工程同时设计、同时施工、同时交付使用。
　　建设部对二次供水设施的建设项目、建筑物高度及市政管网供水与二次供水的结合点做了明确规定：凡是公建高度超过12米，住宅楼超过6层的，必须设计和建设二次供水设施，商住混用的住宅楼底商在两层或以上的按公建对待；二次供水设施必须独立设置，不得与消防等设施混用；二次供水设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时交付使用；二次供水设施必须有稳定可靠的消毒措施和防倒流污染的措施；严禁设计、建设地埋或半地埋式水箱；对于二次供水设施的材质，应优先选用无渗漏的不锈钢水箱和新型环保抗菌管材，严禁使用国家命令淘汰的器材；水箱总有效容积不应超过36小时的生活用水量，容积大于50立方米的水箱必须分为两格，并能独立工作。
　　1.二次供水系统水质污染问题
　　依据《 二次供水设施卫生规范》 GB 17051 -1997 的规定,合用水池因要保证消防用水不被动用，且一般存在消防用水存水量大于生活用水存水量的情况，使水在池(箱)中停留时间过长，水在池中的流动性差，有死角，使池(箱)中水的水质一般达不到生活饮用水卫生标准的要求；消防管网中的水，因长期不动而水质恶化，一旦倒流或渗流入合用水池或水箱，使池(箱)中的水质受污染。 
　　二次供水系统中微生物和微型动物的污染源主要来自供水管网。造成二次供水系统中微生物和微型动物大量增殖的主要原因有以下几个方面。首先，饮用水经过输配水管网的长距离输送，余氯消耗殆尽，加之管网末梢的水力停留时间较长，此时最易滋生微型动物和微生物。余氯的衰减导致水中微生物的大量繁殖，大量繁殖的微生物使得余氯的衰减速率加快，由此形成了余氯值越低越易滋生微生物，微生物繁殖越多对余氯消耗也越大的恶性循环。
　　二次供水微型动物污染现状可概括为：在二次供水管理规范的小区以及适用直供水的小区微型动物污染情况较轻；有蓄水池和水箱的小区在水箱清洗保养较差的情况下微型动物污染情况较重，蓄水池设置在野外半地下式的小区，在管理良好的情况下，污染情况同样较重；水箱清洗保养较差，小区管道老化腐蚀严重的小区，微型动物污染情况非常严重。
　　(1)水池污染

　　图1 二次供水系统中的红虫问题频现
　　随着夏季高温多雨季节的到来，有关水池红虫的事件不断增多。据了解，不久前甚至有部分大楼在刚洗完水池两天后，水龙头依旧流出红虫。按照以往规律，春末夏初供水出现红虫的事件开始增多，据市民和各区二次供水办、各大清洁公司反映，部分住户甚至在清洗水池两天后就发现拧开水龙头依旧流出红虫。虫子不但有死有活，甚至有时一团涌出，数量惊人。水池构建设计不合理是致使水质受到污染的原因之一。目前，市内小区、大厦基本都是采用储水池集中供水的形式。按照设计，只要楼顶有两个以上的水池，当中必定就会用连通管进行连接。目的有两个，一是通过连通管达到各个水池水量平衡；二是可以保证消防用水。但是，由于连通管一般接位较低，管内水流相对静止，水中淤泥等杂质沉积严重。目前没有任何办法把这一段连通管进行彻底清洗，这一段“盲肠”一旦感染上红虫或细菌，就会危及整个水池。在水池连接的各条管道接驳高低不合理，同样会造成水质恶化。一般而言，一个水池基础设施除了池体以外，就是需要连通进入管和出水管。但是，这两个管位的高低，水流是否流畅，导致水中沉积物日积月累。同时，在施工期间，也有因地形条件改变设计，将水池的进水管、出水管设置在水池的同侧，水流便会在水池中形成“短路”，水流长期不畅的情况也不在少数。此外，又以消防水易受污染的程度最大。目前各大楼宇基本都是生活水池与消防水池合建一池，水池的出水管位一般都要高于消防水位，使水池中始终停留着部分不流动的消防用水，造成消防贮水成为死水区。并且由于火灾情况甚少，长期藏在整截管道中的水变成死水。
　　尽管按照目前的条件，彻底清除红虫还是较为困难。但是，市民在清洗水池时若是能注意一些关键的环节，在清洁和防虫方面还是能得到较好保证和效果。
　　首先：彻底放水。不仅是消防管水，在完成水池池体消毒后，各楼层住户都需要同时把自家的水龙头打开放水10分钟以上。这样既可以避免躲藏在消防管道中红虫，也可以把被药水暂时熏晕的红虫和分流入水管中的消毒药水彻底排出。
　　其次： 水池三孔严格密封。据了解，由于红虫是摇蚊的前身，因此进水孔、气孔、溢流孔的有效密封能防止蚊子进入散卵。受污染的水明显有利于摇蚊幼虫的繁殖和生长。幼虫大多吸食碎屑，如有机物微 粒和水藻等。水源一旦被污染，便会有大量幼虫出现。春末夏初是摇蚊活跃季节，水池和各种积水容器等温暖、潮湿地区都是幼虫主要孳生地。
　　最后：定期清洗。按照城市所处的地理位置，应该至少每三个月就洗一次水池。同时要找正规的清洗队伍，此外，在清洗后还须要求施工队采集水样进行水质检测。
　　鉴于水池的水质问题严重，设计时可取消水箱或水池，改为直供。
　　(2)管道腐蚀
　　二次供水系统管网管体破损和腐蚀是水质事故的重要成因。97年对国内大中城市自来水公司的调查数据显示，末端水的浊度、细菌总数、总大肠菌群和游离余氯全年综合合格率较出厂水降低了3.05%，其中总大肠菌群合格率下降7.3%，接近标准临界值。三氯甲烷、四氯化碳分别增加47.91%和38.78%，高锰酸盐指数增加35.0%，反映出管网中有机污染物的增加和氯化作用的存在。我国许多城市在20世纪90年代前铺设的管道当时未采用内外防腐措施，现在锈蚀已相当严重，成为“黄水”、“黑水”等水质事故的诱因。金属管内壁腐蚀引起的浊度﹑色度﹑铁﹑锰等含量增加，一般内壁锈蚀的管道污染增加量较大，小口径管道的增加量比大口径更大。铁锈溶于水中造成臭味及味觉不快。另外金属管子内壁腐蚀形成锈垢,，这种结垢层是细菌孳生的场所，微生物附着生长从而形成生物膜，美国在管道生物膜中检出28种细菌。生物膜的老化与脱落引起了用户的嗅、味和色度的增加，并且这些微生物渐渐对消毒剂产生了抵抗力，不易被杀灭，更增加了终端自来水微生物的数量。管道结垢层的厚度会随着时间的延续不断地增加，使管道有效截面积不断缩小，从而严重影响了管道的输水能力。
　　2.二次供水系统水质监测
　　应在二次供水系统中设置人工采样监测与在线监测相结合的水质动态监测系统。建立三级联动检测、监测体系，一级是在线水质仪表监测，二级是便携式仪器现场快速检测，三级是人工采样回实验室检测，全面监测二次供水水质。有条件的还可建立移动式检测车系统，把一些实验室检测指标放在载有相关检测仪器的检测车上现场检测分析，缩短水样运送的时间。科学设置二次供水水质监测点，选择经济高效在线监测指标(浊度、余氯等)，初步建立二次供水水质监测系统。二次供水设施远程监测技术在二次供水设施管理中对加快故障响应和缩短服务时效具有十分重要的作用。水质监测系统在二次供水突发水质污染应急响应方面起到报警的作用，可及时发现险情。
　　3.二次供水系统水质污染治理
　　(1)系统布局优化
　　二次供水类型可分为市政管道直接供水、屋顶水箱供水(无泵房)、水池和水箱联合供水、水池和变频水泵联合供水等。通过对比不同供水模式下的二次供水系统水质、节能降耗、管理维护三方面优劣，提出与住宅类型和产权类型相适应的二次供水系统优化布局方案。由于消防用水的不确定性，生活饮用水与消防用水共用水池会导致水池储水量增大。此外，由于水箱设计不合理，蓄水量远远大于生活用水量，显著超过了水在水箱中停留的理论允许时间。生活、消防水箱(池)分离，可以大大降低生活水箱(池)的容积。合理设计水箱(池)，包括合理确定水箱(池)容积；正确设计与施工导流和通气装置；正确设计与施工进出水管的位置；采用符合卫生标准的材料；改不密封水箱为密封水箱，防止污染物进入，将人孔密封加锁；改善水池的池壁表面材料，防止微生物的滋长；生活、消防合用水箱(池)，采用隔壁、虹吸管等方法消除水池(箱)滞水。
　　(2)设施运行管理
　　完善的城市二次供水运行管理是技术实施、保障水质的前提条件。如何解决管理过程中的无法可依、责任不清、日常管理不到位、管理人员专业水平低以及管理资金来源不明确等问题，是二次供水运行管理体系研究的主要内容。为了从管理角度有效地保障二次供水水质，研究基于水质保持的水池、泵房、水箱及其附属设施的保养、维护、检修等的管理技术，并编制相应的技术规程。
　　4.小结
　　本文介绍了目前城市二次供水系统定义、水质污染现状并分析了原因，提出了建立二次供水水质监测系统的设计框架，从系统布局优化和设施运行管理两方面分析了二次供水系统水质污染治理的思路和做法，提出废除地下水池等设计建议，并建议加强二次供水设施的保养、维护、检修等管理技术研究，并编制相应的技术规程。
参考文献：
[1] 上海市城乡建设和交通委员会.《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003),2010,5.1.
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《二次供水工程技术规程》(CJJ140—2010), 2010,10.1. 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/sklw/slgc/250890.html