淺論管網末梢的水質監(jiān)測

施美霞（寧波職業(yè)技術學院化學工程學院，浙江 寧波315800）

1 水資源及其問題

地球上淡水資源匱乏，約占水資源總量的2.5%[1]，且絕大部分分布在南北極的冰川積雪和遙遠的山區(qū)，無法被人們有效利用，總體說來，人類面臨著資源型缺水。如果考慮到供水和用水的季節(jié)性變化，那么當前的水短缺事實就更加嚴重。發(fā)展中國家由于工業(yè)迅速發(fā)展，水污染問題愈演愈烈。缺水問題也從資源性缺水發(fā)展延伸到水質型缺水，即某些地區(qū)盡管水資源豐富，但由于水質差而導致可使用的水資源量仍然短缺[2]。資源型缺水和水質型缺水并存的現狀使水資源問題更為嚴峻。

飲用水是一個關乎國計民生的重要議題。每個人都需要喝水，保障飲用水安全關系到每個人的身體健康、生命安全和國家的社會穩(wěn)定。飲用水的安全管理必須從水源地到水龍頭全過程考慮，通常分為三個環(huán)節(jié)：一是取水環(huán)節(jié)，水源地的水質必須符合相關國家標準。二是制水環(huán)節(jié)，自來水公司制水過程中的處理工藝合理、規(guī)范，出廠水的水質必須滿足《GB 5749-2006 生活飲用水衛(wèi)生標準》[3]。三是輸水環(huán)節(jié)，保障供水管網的水質安全，確保飲用水經過漫長的管網輸送到達用戶的水龍頭端仍滿足《GB 5749-2006 生活飲用水衛(wèi)生標準》。前兩個環(huán)節(jié)的工作是保障第三個環(huán)節(jié)的必要條件，第三個環(huán)節(jié)是用戶安全用水的最后一道防線，若沒做好，將前功盡棄。所以如何確保供水管網的水質安全，尤其是管網末梢的水質，是非常必要且急需的。

2 供水管網水質問題來源

假定自來水公司出廠水的各項水質指標均符合國家生活飲用水衛(wèi)生標準，供水管網的水質問題可能來源于：1）與管道相關的污染物對水質的影響；2）與管道無關的污染物對水質的影響；3）水質在配送過程中的退化。

與管道相關的污染物對水質的影響可能源于：1）管道內壁微生物生長形成的生物膜污染物入侵；2）金屬管道的腐蝕發(fā)生氧化還原反應排出副產物；3）裸露的管道或襯里由于物質的溶解釋放出化學物質；4）碳氫化合物從塑料管及其配件里滲出[4]；5）主干管附近有污染源且主干管中出現負壓或低壓[5]；6）新建或改建的供水管道介入城鎮(zhèn)供水管網；7）管網分支有泄漏或破損；8）錯接管道[4]；9）管道修復（指利用原有管道本體結構，對管道漏損點、內襯和強度進行原位修復，使之恢復功能的工程活動[6]）或更新改造（指對不能滿足供水要求的管道進行原管徑更換或擴大管徑、改變管道布局等的工程活動[6]）；10）輸配水干管并網；11）非生活飲用水（長期滯留或易受污染，如消防用水、工業(yè)用水、游泳池、綠化用水等）在管道內倒流引起污染。

與管道無關的污染物對水質的影響可能源于涉水裝置和部件，如閥門、水泵、供水水箱、水塔或地下水池等。與管道無關的污染物入侵問題中，二次供水是熱點話題?！岸喂┧侵竼挝换蛘邆€人使用儲存、加壓等設施，將城市公共供水或者自建設施供水經儲存、加壓后再供用戶的形式?！盵7]二次供水是高層建筑的唯一選擇，也是老小區(qū)的普遍供水方式，當市政管網的水壓無法將水送達到用戶時就需采用二次供水。二次供水經樓頂水塔或地下水箱/水池貯存、加壓后給用戶供水，在水塔、水箱或水池等儲水設備內部易產生水污染問題，即二次污染問題，其原因可能是儲水設備老化、微生物污染或清理不及時等。

最后是飲用水本身在漫長的管道配送過程中的水質退化，其原因可能是消毒劑的損耗及其消毒副產物的生成，如氯消毒引起的三鹵甲烷副產物毒性，氯胺消毒在供水管網中產生的硝化作用[8]。

上述這些問題使每個家庭水龍頭中流出的自來水潛伏著各種影響人們身體健康的衛(wèi)生安全問題，且不同供水管道的飲用水暴露出不同程度的健康隱患。供水安全是直接關系到用水客戶生活的健康與品質，所以，如何確保飲用水水質安全，判斷其是否滿足國家標準，在管網末梢的水質監(jiān)測是不可或缺的。

3 管網末梢水質監(jiān)測的重要性

飲用水的衛(wèi)生安全是保障人們身體健康、扼制疾病傳播的必要途徑。人工采樣檢驗雖然可以很全面地分析各個指標參數，但其局限性也很大。這些局限性主要體現在水樣采集不連續(xù)、水樣分析滯后等。

實時在線監(jiān)測供水管網水質是非常必要的。它克服采樣檢測的一些弊端，大幅提高采樣頻次，實時提供監(jiān)測點的水質信息，避免水樣由于存儲、運輸造成的潛在數據誤差。水質實時在線監(jiān)測并高效、穩(wěn)定地傳輸實時數據到指揮中心，結合水質安全的預警預報功能設計，便于供水單位或水質衛(wèi)生監(jiān)督部門及時有效地發(fā)現水質問題、預防水質事件的發(fā)生、調控供水水質。必要時，及時安排自來水廠調整當前的工藝流程，以確保飲用水的安全。供水管網水質的實時在線監(jiān)測除了給供水的管理、監(jiān)督帶來實時、可靠的數據外，也為科學研究提供翔實的數據，從而可以進一步研究各水質指標在水中時間上和空間上的變化規(guī)律，為后面的供水管理給予指導建議。也就是說，供水管網水質連續(xù)性的數據對探明污染原因、污染機理和具體污染物質，對進一步深入飲用水的傳輸及污染理論研究具有重要意義。

城鎮(zhèn)供水管網的管道敷設漫長且復雜，飲用水需要經過長距離、長時間的輸送才能到達用戶，而輸送過程中由于各種原因，飲用水極易被污染，水質惡化。尤其是樹狀的供水管網鋪設，管網末梢水的流速很慢、滯留時間變長，更容易引發(fā)水質問題。飲用水經供水管網最終到達用戶，其水質總會受到不同程度的污染。人們從感官上只能識別非常少的一些污染情況，比如可以用肉眼觀測到水龍頭放出來的水渾濁、帶黃色、含細沙等，但這種情況比較少見，而且只有在渾濁度嚴重超標時才能被肉眼發(fā)覺。而別的更多污染情況（渾濁度超標但還沒有達到人眼可識別的程度、別的指標超標等），人們則無法通過肉眼來鑒別。所以通過有效的水質檢測手段是非常必要的。這也是供水系統(tǒng)管網末梢的水質實時在線監(jiān)測的意義所在?？梢员M早發(fā)現水質問題，減少人們飲水健康的隱患。也可以建議指導在供水和維修方面的決策，增加用水客戶的用水信心，同時還可以指導用戶有效的利用家用濾水裝置。最后，水質在線監(jiān)測獲得的數據可以充實水質數據庫，對建立該地區(qū)的水質分析模型和預警系統(tǒng)提供基礎數據和參考依據。

用水客戶基本上都關心個人的用水健康與安全，供水是否可以長期無健康潛在影響的使用，而不僅僅是預防突發(fā)性水污染事故。針對用戶個人的水質在線監(jiān)測是為了消除長期性的、慢性的衛(wèi)生潛在安全隱患。當用戶端的水質異常（即使是輕微異常）時，用戶可以繼續(xù)用水沖廁等，但以飲用為目的的水則啟動家用水質凈化器，同時供水單位得到管網末梢水質異常的數據，能更有效地查明污染原因并解決相關問題?？梢哉f，供水主干管的水質在線監(jiān)測和管網末梢的水質在線監(jiān)測是宏觀和微觀的兩個不同的概念和目標。用戶端管網末梢的水質在線監(jiān)測可以提供供水單位末端用戶用水水質實時數據，根據水質曲線的波動來判斷水質是否異常；也可以指導用戶選擇用水方式、協(xié)助判斷是否臨時啟用家里的水質凈化器等。目前尚沒有產品設計專門針對供水管網末梢的水質在線檢測設備。人們對生活品質提升的需求將是實現供水管網末梢水質在線檢測。供水管網末梢的水質在線監(jiān)控，為供水單位和用戶提供實時的水質數據，從而確保用水安全。供水末梢水質在線檢測不僅補充了供水單位的宏觀層面的供水主干管在線監(jiān)測，有益于管網水質模型的建立和驗證，而且提供了管網末梢的水質情況。當出現水質異常時，末梢的水質在線檢測數據定位更準確。