淺談水資源中水源切換對水質(zhì)的影響

焦志剛

（華北水利水電大學(xué)土木與交通學(xué)院 河南鄭州 450011）

水資源短缺是制約我國很多地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。如何有效保證水資源的安全一直是國內(nèi)外水工業(yè)關(guān)心的熱點(diǎn)問題。為了解決水源地出現(xiàn)突發(fā)性的污染事件，我國許多城市供水系統(tǒng)都配置了多個(gè)水源。不同水源水質(zhì)差別很大，經(jīng)過水廠相同工藝處理后，很多水質(zhì)理化指標(biāo)差異明顯，在對供水水源進(jìn)行切換時(shí)，這種差異性會(huì)惡化水的質(zhì)量，造成輸水管道表面腐蝕，出現(xiàn)“紅水”現(xiàn)象。同時(shí)，輸水管管壁生物膜脫落進(jìn)入水中，出現(xiàn)異味和異臭。本文用實(shí)驗(yàn)的方法，將不同水源進(jìn)行切換，通過測試管網(wǎng)水水質(zhì)參數(shù)的變化，分析了水源切換對水質(zhì)的影響，并提出了一些控制措施。

1 實(shí)驗(yàn)方案與測試結(jié)果

1.1 實(shí)驗(yàn)方案

選取某城市的某一水廠，該水廠的處理工藝為常規(guī)處理，該水廠的水源有兩個(gè)：地表水源A水庫水源B，其中水源A為常用水源，水源B為備用水源，在水源A連續(xù)運(yùn)行198天的情況下，關(guān)閉A的閘門，打開水源B，讓水源B的水進(jìn)入該水廠的水處理構(gòu)筑物進(jìn)行處理。將監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在離水廠5km處某小區(qū)的取樣點(diǎn)，監(jiān)測間隔為1小時(shí)。監(jiān)測從換水當(dāng)日8點(diǎn)開始，到次日17點(diǎn)結(jié)束。需要測試的指標(biāo)和測試方法如表1所示。

表1 測試指標(biāo)和測試方法

1.2 測試結(jié)果

表2 水源A和水源B的水質(zhì)

在水源切換過程后，濁度在1~4NTU之間，堿度從180mg/L下降至120mg/L，pH從7.6下降至7.13，鈣、鎂離子在切換過程中變化很小，余氯變化比較復(fù)雜，開始階段不斷下降，在換水15小時(shí)后達(dá)到最低，接著開始上升，到第二天15點(diǎn)達(dá)到最高值。

在整個(gè)過程中，水中總鐵含量隨時(shí)間不斷上升，在10小時(shí)后出現(xiàn)峰值，持續(xù)一段時(shí)間后開始下降。其中峰值附近的超出國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，其他時(shí)間都低于0.3mg/L。

2 水源切換對水質(zhì)影響分析

由表2可以看出，水源A和水源B的水質(zhì)差別較大。在不同水源進(jìn)行切換后，鈣、鎂離子及氯化物含量變化不大，但鐵的含量卻變化明顯。這是由于水源切換后，管垢的化學(xué)平衡被破壞，致使管壁附著物脫落融入水中，管網(wǎng)水中鐵含量急速增加，水質(zhì)惡化。從相關(guān)研究者的研究結(jié)論可以得出，影響管網(wǎng)水中鐵含量的因素有pH、余氯和堿度。

2.1 pH的影響

在一定溶解氧和水力條件下，增加pH有利于Fe(OH)2和FeOH的生成，同時(shí)碳酸亞鐵和氫氧化亞鐵的溶解度隨pH的增加而下降。另外提高pH值能加快二價(jià)鐵的氧化速率使管垢表面的鈍化層趨于穩(wěn)定，所以增加pH有利于控制鐵的化合物而減少鐵的釋放。從測量結(jié)果來看，水源pH不同，導(dǎo)致切換后pH下降，從而引起管網(wǎng)水中鐵的含量。

2.2 余氯的影響

余氯對管網(wǎng)鐵的釋放影響明顯，對于比較舊的輸水管道，如果余氯減少，水中鐵含量將升高。具體原因可以從管垢結(jié)構(gòu)來分析，余氯有強(qiáng)氧化性，能保護(hù)管垢第一層不被破壞，從而使內(nèi)部的二價(jià)鐵不會(huì)釋放出來。

2.3 堿度的影響

在堿度較高的環(huán)境下，水中碳酸根離子較多，管壁的碳酸亞鐵含量較多，控制了鐵的釋放。當(dāng)堿度下降時(shí)，水中碳酸根離子減少，平衡被打破，碳酸亞鐵溶解度增加，鐵的釋放量上升。從監(jiān)測的數(shù)據(jù)來看，水源切換后，堿度下降，管網(wǎng)水的緩沖能力下降，從而導(dǎo)致含鐵化合物的溶解度增加。

3 水源切換中水質(zhì)惡化的控制策略分析

通過以上測試結(jié)果和分析來看，對于切換水源導(dǎo)致的水質(zhì)惡化現(xiàn)象，可以采取如下幾點(diǎn)控制策略。

3.1 調(diào)節(jié)酸堿度。從上面分析可以得出，提高pH可以抑制鐵的釋放。所以可以在水廠處理水的過程中，增加調(diào)節(jié)水廠pH的處理措施，同時(shí)調(diào)整出水的堿度，保證出廠水的穩(wěn)定性。

3.2 添加緩濁劑。從國外研究資料來看，改善水質(zhì)量的另一個(gè)有效途徑就是添加磷酸鹽。在水源切換時(shí)，如果在混合水中添加磷酸鹽，可以有效控制和降低腐蝕產(chǎn)物的產(chǎn)生，減輕水質(zhì)惡化程度。

3.3 提高出水余氯。在水源切換過程中，可適當(dāng)提高加氯量，加大對余氯的監(jiān)測力度，保證管網(wǎng)水中余氯的含量。如果管網(wǎng)系統(tǒng)龐大，并且水中有機(jī)物含量較高，可以考慮采取多級加氯措施。

[1]杜敏娜.多水源切換對給水管網(wǎng)水質(zhì)的影響研究[D].西安建筑科技大學(xué).2010.