城市供水管網(wǎng)水質(zhì)管理研究

韋振勇

（鹿寨縣甘泉水務(wù)投資有限公司 廣西柳州 545600）

如今，飲用水的水質(zhì)已得到人們的高度重視，水質(zhì)現(xiàn)狀與標(biāo)準(zhǔn)也得到一定程度的提高，收獲了良好的成效，而管網(wǎng)造成的污染卻并未得到相關(guān)人員的重視，導(dǎo)致質(zhì)量狀況良好的出水經(jīng)管網(wǎng)輸配后，水質(zhì)變差，產(chǎn)生二次污染。因此，管網(wǎng)水質(zhì)管理至關(guān)重要，應(yīng)采取合理有效的措施盡快展開和執(zhí)行。

1 城市供水管網(wǎng)水質(zhì)污染問題

城市供水系統(tǒng)主要由以下三部分構(gòu)成，分別為水、管網(wǎng)與水處理，水源出水后，在水廠中進(jìn)行凈化，再通過管網(wǎng)進(jìn)入終端。我國大部分城市當(dāng)中，都有交錯(cuò)縱橫的龐大管網(wǎng)，水從凈水廠送出后，需要經(jīng)過一段時(shí)間才能進(jìn)入到終端中，使水需要在管網(wǎng)中停留一段時(shí)間。對(duì)于供水管網(wǎng)，其如同大型反應(yīng)裝置，從實(shí)踐效果可以看出，該反應(yīng)裝置中，水會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的反應(yīng)與變化，很容易使水質(zhì)產(chǎn)生變化，最終造成不同程度的污染[1]。

過去人們針對(duì)城市給水系統(tǒng)的水質(zhì)情況綜合評(píng)估工作只局限于水質(zhì)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，在很大程度上忽視了管網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)的影響與污染。事實(shí)上，伴隨水質(zhì)凈化技術(shù)不斷發(fā)展，我國很多城市的水廠，其出水水質(zhì)完全可以達(dá)到相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，雖然部分情況下水質(zhì)較差，但通過對(duì)凈水系統(tǒng)不斷改善與優(yōu)化，能提高其凈化能力與效果，也可以使實(shí)際的出水水質(zhì)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。然而，從部分用戶水質(zhì)情況檢測結(jié)果可以看出，水從管網(wǎng)中經(jīng)過后，達(dá)到用戶時(shí)，其水質(zhì)則很難達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。這一矛盾目前已經(jīng)成為普遍問題，在當(dāng)前的城市發(fā)展進(jìn)程中顯得尤為突出。因此，想要從本質(zhì)上對(duì)城市供水水質(zhì)進(jìn)行改善，除了要繼續(xù)保持出水的水質(zhì)，還要逐步加強(qiáng)管網(wǎng)管理，避免水因?yàn)楣芫W(wǎng)因素而產(chǎn)生二次污染，使到達(dá)用戶的水與水廠出水達(dá)到相同的標(biāo)準(zhǔn)。

2 城市供水管網(wǎng)水質(zhì)影響因素分析

2.1 管道內(nèi)壁銹蝕

在當(dāng)前的城市管網(wǎng)系統(tǒng)中，管材主要為鋼管與鑄鐵管，同時(shí)近年來新修建的管道依然大量使用金屬管材。從金屬管道角度講，水作為介質(zhì)為電解液，其pH值對(duì)管道腐蝕速度有直接影響，而溶解氧則直接影響腐蝕結(jié)垢。因電化學(xué)作用與影響，管壁周圍會(huì)生成一定量氫氧化亞鐵，被溶解氧氧化以后，將進(jìn)一步生成三價(jià)鐵的氫氧化物，產(chǎn)生一層鈍化膜。當(dāng)三價(jià)鐵的氫氧化物在脫水以后會(huì)生成鐵銹，即三價(jià)鐵的氧化物，集中沉積在內(nèi)表面，質(zhì)地松散，無法發(fā)揮保護(hù)作用與效果。如果供水管網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生變化，如流速急劇增大等，氧化鐵將被帶入到水流當(dāng)中，使水變成紅色，即銹水，對(duì)水質(zhì)造成污染[2]。

2.2 微生物滋生

管道壁上附著的銹蝕可以為細(xì)菌提供生長所長，使微生物快速滋生，導(dǎo)致管道進(jìn)一步腐蝕、破壞。由微生物造成的腐蝕通常與電化學(xué)腐蝕一同產(chǎn)生，經(jīng)電極點(diǎn)位與濃差電池等發(fā)生的變化參與到管道腐蝕過程中。當(dāng)水中含有一定量的氧化亞鐵時(shí)，可在水中觀察到絲狀細(xì)菌與其它類型的菌屬。對(duì)鐵細(xì)菌而言，它是典型的自養(yǎng)菌屬，借助鐵與氧實(shí)現(xiàn)生存與繁殖，并利用氧化反應(yīng)過程中釋放出的能量維生。管道壁上大量附著與繁殖鐵細(xì)菌的直接后果為產(chǎn)生鐵瘤。細(xì)菌可將鐵的氫氧化物分泌至體外，以此形成皮鞘，在鞘中有大量氧化鐵與氧化錳，伴隨菌體不斷老化，將產(chǎn)生絮狀物，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。因有絮狀物存在，所以管道被鐵細(xì)菌持續(xù)腐蝕后，將產(chǎn)生堵塞。

2.3 金屬離子與微絮凝體沉積

水中通常含有一定量鐵離子與錳離子，其容易與溶解氧和余氯發(fā)生反應(yīng)，生成三價(jià)鐵的氫氧化物與氧化錳，并附著在管道壁上。另外，在給水處理過程中，混凝劑將產(chǎn)生絮凝體，雖然大部分絮凝體可以在沉淀或過濾過程中被截留，但依然存在少量微絮凝體伴隨出水進(jìn)入到管網(wǎng)當(dāng)中，聚集水中的其它雜質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生沉淀物，這些沉淀物通常具有一定粘性，可沉積于管道壁表面。另外，如果管網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化，則這些微絮凝物將進(jìn)入水中，使水的濁度明顯增大，使水質(zhì)污染[3]。

3 城市供水管網(wǎng)水質(zhì)管理措施

基于我國當(dāng)前的基本國情，對(duì)所有既有管道進(jìn)行全面更新無法實(shí)現(xiàn)。因此，必須找尋既經(jīng)濟(jì)又有效的解決辦法，在保證管網(wǎng)基本工作能力的基礎(chǔ)上，有效改善其衛(wèi)生狀況，將二次污染降至最低，從而提高水質(zhì)。

3.1 構(gòu)建水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)

在整個(gè)配水管網(wǎng)當(dāng)中，選擇合適的水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測點(diǎn)，設(shè)置專門的傳感器，在現(xiàn)場對(duì)水質(zhì)相關(guān)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，包括水的菌群數(shù)量、濃度與溫度，并對(duì)水的指標(biāo)進(jìn)行分析，以配水管網(wǎng)水力模型為基礎(chǔ)，構(gòu)建相應(yīng)的水質(zhì)模型，對(duì)管網(wǎng)中所有點(diǎn)位的實(shí)際水質(zhì)狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。將傳統(tǒng)管理模式更改成在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測，實(shí)時(shí)顯示水質(zhì)的實(shí)際狀況，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果制定相應(yīng)的改進(jìn)方案，以此從根本上提高水質(zhì)。城市中的管網(wǎng)不僅錯(cuò)綜復(fù)雜，而且受很多因素的影響其水質(zhì)趨于變化，這些影響因素主要包括管材、管徑、衛(wèi)生情況、余氯和流速等。基于此，盡快構(gòu)建并嚴(yán)格執(zhí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測是十分重要且必要的，必須引起相關(guān)人員的高度重視。

3.2 管道沖洗

將管道壁上的銹蝕與沉積清理干凈，除了能對(duì)水質(zhì)進(jìn)行有效改善，從源頭上減少實(shí)際投氯量，而且還可以提高實(shí)際通水能力，降低電能的消耗與供水成本。借助高壓射流法與氣壓脈沖法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室的模擬與現(xiàn)場生產(chǎn)試驗(yàn)可知：管道壁中的沉積與污垢可完全沖洗清除，僅個(gè)別鐵瘤未被沖除。由此可以看出，沖洗可以在很大程度上對(duì)水質(zhì)問題進(jìn)行控制，減輕或避免由于水質(zhì)造成的危害，而想要起到良好的效果，需要制定合理可行的周期性計(jì)劃[4]。

3.2.1 氣壓脈沖法

以氣、液兩相流基本理論為依據(jù)，結(jié)合曼德汗流程圖，將沖擊流作為供水管道沖洗首選流型。以此為基礎(chǔ)，充分利用脈沖來進(jìn)一步釋放能量，由此產(chǎn)生一定沖擊流，能在相對(duì)較短的時(shí)間段中提高管道的沖洗能力，進(jìn)而保證管道的沖洗效果[5]。

3.2.2 高壓射流法

該方法主要利用專門制造的噴頭來形成反射水流，對(duì)供水管道壁進(jìn)行持續(xù)沖擊，利用射流產(chǎn)生的沖洗能量清除管道壁上的銹蝕與沉積物，同時(shí)清除下來的雜物可以隨水向外排出。這一方法的主要特點(diǎn)為無需使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行牽引，利用噴頭形成向后反射的射流產(chǎn)生一定反向作用力，使噴頭不斷向前方移動(dòng)。其中，射流的壓力主要采用高壓泵提供。此外，部分城市在完成供水管道的沖洗作業(yè)后，還在管道壁采用橡膠襯套等措施改善其衛(wèi)生條件，以此保證管道供水能力與服務(wù)水平，延長其使用壽命[6]。

4 結(jié)束語

通過以上分析可以看出，供水管網(wǎng)為城市給水系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，對(duì)保證供水連續(xù)性有重要作用與意義，而管網(wǎng)也是造成水質(zhì)污染的重要因素之一，對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)進(jìn)行改善是保證供水水質(zhì)主要環(huán)節(jié)，必須引起相關(guān)人員的高度重視。對(duì)于供水部門，應(yīng)不斷發(fā)展凈水和輸水技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的凈水工藝設(shè)施進(jìn)行改造，在保證出水水質(zhì)的基礎(chǔ)上，輔以有效的輸配水系統(tǒng)優(yōu)化管理與維護(hù)，對(duì)出水在輸配時(shí)的污染予以嚴(yán)格控制，確保城市供水水質(zhì)能達(dá)到預(yù)期水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。這樣一來，能對(duì)促進(jìn)城市快速發(fā)展，保障城市居民身體健康，推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]侯本偉，杜修力，王威.基于用戶綜合重要度的城市供水管網(wǎng)抗震性能化設(shè)計(jì)[J].土木工程學(xué)報(bào)，2015，48（05）：11～22.

[2]何忠華，袁一星.基于分區(qū)模型的城市供水管網(wǎng)壓力監(jiān)測點(diǎn)布置[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，46（10）：37～41.

[3]李偉峰，陳求穩(wěn)，劉銳平，徐強(qiáng).基于GIS的城市供水管網(wǎng)漏失監(jiān)測優(yōu)化布設(shè)[J].中國給水排水，2011，27（13）：42～45.

[4]凌文翠，張濤，強(qiáng)志民，劉銳平.城市供水管網(wǎng)獨(dú)立計(jì)量區(qū)域的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].中國給水排水，2011，27（13）：46～50+54.

[5]陸仁強(qiáng)，張宏偉，牛志廣，彭萬疆.基于非線性映射理論的城市供水管網(wǎng)壓力監(jiān)測點(diǎn)布置方法研究[J].水利學(xué)報(bào)，2010，41（01）：25～29.

[6]方偉，許仕榮，徐洪福，鄧匯，尤作亮.城市供水管網(wǎng)水質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性研究進(jìn)展[J].中國給水排水，2016（14）：10～13.