生活儲水設(shè)施水質(zhì)污染防控措施

馬 琳 李懷恩 鄭瑞宗

（1.洛陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 洛陽 471000； 2.中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471000；3.西安理工大學(xué)，陜西 西安 710000）

0 引言

近年來，建筑小區(qū)供水系統(tǒng)生物污染現(xiàn)象屢見不鮮，如各種供水系統(tǒng)中的儲水箱、儲水池等，由于長期疏于管理，導(dǎo)致生物污染，為公共安全埋下很大隱患[1]?，F(xiàn)今新冠病毒在全世界范圍內(nèi)大規(guī)模流行，各級政府更應(yīng)該加強對城市供水系統(tǒng)的管理，特別是對關(guān)系民生的各個建筑小區(qū)的水質(zhì)管理。要做到防范于未然，希望衛(wèi)生安全防護從細微處做起，從基礎(chǔ)環(huán)節(jié)抓起。這對保障人民生命安全，維護社會安定團結(jié)有重要的現(xiàn)實意義。

建筑小區(qū)的供水方式主要有直接給水、設(shè)水箱給水、設(shè)水泵給水、設(shè)水泵和水箱聯(lián)合給水、氣壓給水、分區(qū)給水、分質(zhì)給水以及高層建筑給水等方式。這些給水方式中涉及的給水設(shè)備和器材包括給水管材、水泵、氣壓給水設(shè)備以及水箱和水池等。其中，除了直接供水方式外，水箱和水池應(yīng)用于各種給水系統(tǒng)中，可見其重要性。但是在實際工作中，無論是水池、水箱的合理化設(shè)計還是標準化施工，或者是運營階段的維護管理都存在很多的問題，這給整個供水系統(tǒng)的水質(zhì)安全帶來了極大的隱患。下面分別從多個角度對其進行說明。

1 儲水設(shè)施在全壽命周期建造過程中的防污染措施

1.1 設(shè)計階段防污染措施

從設(shè)計角度講，水池（箱）的設(shè)計包括位置的選擇，容積、尺寸大小的設(shè)計，結(jié)構(gòu)構(gòu)造、材料的選擇，通氣、泄水管等附件的設(shè)置；除此之外，設(shè)計師還應(yīng)運用水力學(xué)和微生物學(xué)等相關(guān)知識，考慮水池（箱）內(nèi)水流狀態(tài)和防止水質(zhì)污染措施等問題。嚴格遵守各種規(guī)范進行設(shè)計，建議考慮如下幾點。

1.1.1 位置選擇

在選擇儲水箱（池）位置時，除了盡量接近用水量大的地點外，還要遠離污染源，如蓄水池周圍10m 以內(nèi)不得有滲水坑和堆放垃圾等污染源，水箱周圍2m 內(nèi)不應(yīng)有污水管線及污染物[2]。因為水源涉及公共安全，考慮到水箱（池）儲水可能受到外界環(huán)境影響和人為破壞，一般都會建造水箱間。但對屋頂水箱也有露天設(shè)置的情況，這時除考慮水箱設(shè)置防曬保溫等措施外，建議為其設(shè)置一定高度的圍欄進行隔離保護。

1.1.2 容積確定

在確定容積時，規(guī)范要求水池儲水量不能超過48h 用水量，過大的容積容易導(dǎo)致自來水在水池中滯留時間延長，影響水質(zhì)。因此在設(shè)計中應(yīng)準確計算用水量，并考慮市政補水的可靠性，恰當(dāng)縮小水池容積，減少水流在水池中的停留時間。另外，如果后期水池需要定期清洗，這時是否進行水池分格就不能僅考慮水池的容積大小，還需照顧到后期水池排空清洗的維保工作，適當(dāng)進行水池的分格。

1.1.3 尺寸設(shè)計

水箱尺寸大小設(shè)計方面，要采用恰當(dāng)?shù)某叽绫壤，F(xiàn)今流行的裝配式水箱，長寬高之比越接近1 ∶1 ∶1，其造價越低。其中，高度越高，水箱承受的壓力越大，板材厚度越大，造價也越高；但高度高，水壓能也大，有利于供水。故應(yīng)根據(jù)給水系統(tǒng)的需求，選擇合適的高度。實際設(shè)計中，水箱長寬之比應(yīng)根據(jù)實際場地大小確定，水箱高度尺寸一般控制在1.5m～3m 為佳。

1.1.4 構(gòu)造設(shè)計

水池（箱）構(gòu)造設(shè)計應(yīng)考慮水力學(xué)原理，這往往是設(shè)計師最容易忽略的地方。傳統(tǒng)設(shè)計方案為水池（箱）上端進水，下端出水，設(shè)計不當(dāng)往往造成短流。例如設(shè)計時可能會將進水口和出水口都設(shè)在水箱的同側(cè)，一個在上一個在下，這樣容易形成短流，水從水箱一側(cè)的上面進入下面流出，水箱對面一側(cè)很難有新鮮的水流入，所以容易形成死水區(qū)域。通常設(shè)計中會把進水口設(shè)在水箱一側(cè)的上端，出水口設(shè)在水箱對面一側(cè)的下端，這樣水流沿水箱內(nèi)對角線方向的路徑流動，減少水箱產(chǎn)生死水的區(qū)域范圍。圖1 是將生活進水管和排水管分別在水箱對側(cè)進行設(shè)置，避免發(fā)生短流，是目前常用的水流進出口設(shè)置方式。

俗話說流水不腐，增大水的流動性可以減少細菌的滋生。在設(shè)計中，水池的構(gòu)造應(yīng)盡可能增強水的擾動性。在水池中增加隔板，可以增加水的擾動性能。設(shè)計時隔板之間的間距不一樣，這樣水流的過水截面積不同，根據(jù)水流的計算公式v=Q/A（v為流速，Q為流量，A為過水面積），在水流進水量Q不變的條件下，通過隔板間距的不同可改變水流的過水面積A，從而獲得不同的水流速度v，即在整個水池內(nèi)產(chǎn)生一定的速度梯度，進而增大了水流的擾動性能，避免水流因長期靜止而產(chǎn)生細菌的可能。圖2 是通過增加擋板（且不同擋板間距不同），從而增大水流擾動性的一種水池設(shè)計方法。

圖1 和圖2 是通過擴大水流的流行路徑和改變水力梯度的方式加大水的擾動性，防止水長期不流動而滋生細菌，但都屬于一點供水的方式。如果能將一點供水改為多點供水，進而實現(xiàn)在整個水箱全面積范圍內(nèi)配水，則水的擾動性會進一步增大。多點供水需要保證距離來水方向最近的孔口和最遠的孔口都有相似的流出水量，這樣才能實現(xiàn)水箱的全面積配水。采用給水濾池中成熟的大阻力配水系統(tǒng)可以實現(xiàn)這種供水功能。圖3 即是利用大阻力配水系統(tǒng)的原理進行配水，通過多孔管在整個水面進行配水從而增大水的擾動性，避免細菌滋生。

圖1 水箱進出口分設(shè)在水箱相對方向

圖2 水箱中加設(shè)擋板

圖3 水箱進水采用支管配水方式

大阻力配水系統(tǒng)又稱為穿孔管大阻力配水系統(tǒng)，見圖4、圖5。中間是一根干管，兩側(cè)對稱接出多根相同管徑的支管。水從中間干管流入各支管，再從支管出水孔噴出。

圖4 穿孔管大阻力配水系統(tǒng)

圖5 穿孔支管

圖4 所示的孔口位置是整個水池中具有代表性的兩個孔口，其出水流量差別大小即反映水池配水的均勻性程度。

配水支管上孔口出流的孔口流量主要由孔口內(nèi)壓力水頭決定，如公式（1）所示。

由此可以看出，水池配水均勻性與配水系統(tǒng)的構(gòu)造有關(guān)，而與水池的面積、水壓強度無關(guān)。所以可以選擇合適構(gòu)造的穿孔管進行配水，使水池配水均勻，全面布水，避免水池出現(xiàn)進水死區(qū)的情況，從而改變了水池的水流狀況，避免細菌滋生。

1.1.5 池底坡度

水箱底部坡度問題：因為大多數(shù)的出水口都設(shè)置在水箱側(cè)壁，距離池底有一定距離，往往高出水箱底部10cm，使排水口底部出現(xiàn)死水區(qū)，這是造成微生物滋生的重要原因。為避免這種情況，水箱底部除了設(shè)置泄水口外，還應(yīng)有一定的坡度，以便能順利排除下部沉積物。

架空的裝配式水箱：底板設(shè)置坡度，可能會增大一定的安裝難度，現(xiàn)在市面上的裝配式水箱幾乎都是平底。但為了泄水排污徹底，建議根據(jù)水箱的容積大小合理設(shè)計水箱底板的泄流坡度。

地下水池：出水利用水泵提升，水池底部一般會設(shè)計一定的坡度，坡向水泵吸水坑。地下水池一般不設(shè)泄水管，水池的泄空通過水泵抽吸完成。如果有條件最好在水池底部設(shè)置泄水管，并設(shè)置泄水管閥門井，定期開閥泄水，實現(xiàn)水池的水質(zhì)更換。

1.1.6 水質(zhì)消毒

從消毒角度考慮，消毒是避免水箱微生物滋長的重要措施。可根據(jù)水箱（池）的用途、規(guī)格、資金投入等因素選擇恰當(dāng)?shù)南痉绞健?/p>

目前常用的消毒手段:①紫外線消毒器；②電解法次氯酸鈉發(fā)生器；③電解法二氧化氯復(fù)合消毒劑發(fā)生器；④水箱自潔消毒器。

第一種方法是在水箱出水管上安裝紫外線消毒裝置，水流經(jīng)過時，紫外線殺死水中的細菌達到消毒的目的，但是對供水管道較長時效果不好。第二、三種消毒方式是以氯為主的消毒方法。將產(chǎn)生的次氯酸鈉（或以氯氣為主的復(fù)合消毒劑氣體）按比例投配到飲用水中，殺滅細菌并保持適當(dāng)?shù)挠嗦攘俊?采用這兩種方法時，設(shè)計師要考慮到水箱（池）后期使用時的維護工作。如果水箱平時無人管理，或者人員培訓(xùn)不到位，可能會出現(xiàn)消毒劑添加過量的情況，進而出現(xiàn)用水安全事故。第四種方法目前較常用，原因是自潔消毒器不向水中投加任何外源物質(zhì)，它是靠循環(huán)微電解產(chǎn)生的氧化物質(zhì)來殺菌和抑藻的，適用于疏于管理的水箱（池），但初次投資較大。

1.1.7 建造材料

水箱（池）及各種附件的材質(zhì)選擇?，F(xiàn)今水箱多采用裝配式水箱，其材質(zhì)有不銹鋼、熱浸鍍鋅鋼板、搪瓷鋼板和無毒玻璃鋼；其中食品級不銹鋼（SUS304）水箱衛(wèi)生條件最好，應(yīng)優(yōu)先選用，無毒玻璃鋼水箱質(zhì)量參差不齊，應(yīng)注意采用正規(guī)廠家產(chǎn)品。混凝土材質(zhì)水池，應(yīng)做好內(nèi)壁防腐處理，可采用內(nèi)襯不銹鋼板或無毒玻璃鋼，內(nèi)涂無毒環(huán)氧樹脂等涂料；因混凝土和內(nèi)襯材料線性熱膨脹系數(shù)不同，溫度變化時宜發(fā)生滑脫、開裂現(xiàn)象，因此內(nèi)襯法不適于冬夏溫差大的北方嚴寒地區(qū)。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體情況選用合適的水箱（池）材料。

此外，水箱（池）的連接件、密封件，也必須是對人體無害的，應(yīng)符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護材料的安全性評價標準》的要求[3]。對設(shè)置內(nèi)爬梯的水池，其爬梯也應(yīng)采取優(yōu)質(zhì)不銹鋼或采取食品級防腐措施，避免污染水質(zhì)。

1.2 施工階段防污染措施

在施工方面存在施工隊伍水平參差不齊，施工質(zhì)量不過關(guān)，不按規(guī)范要求施工，焊接工藝選擇、水箱附件安裝等細節(jié)做得不好，更換或使用不合格水箱（池）材料等問題，間接導(dǎo)致儲水設(shè)施材料過早出現(xiàn)腐蝕、設(shè)備附件維修率增加、出現(xiàn)水質(zhì)污染概率增大等現(xiàn)象。此外，在施工結(jié)束后，水箱（池）未按要求進行清洗維護，也會影響水箱（池）后續(xù)的儲水水質(zhì)。

當(dāng)金屬水箱采用焊接工藝時，施工時的焊接水平對水箱質(zhì)量影響很大。施工時要注意焊縫飽滿，水箱外層焊接表面應(yīng)光滑、美觀，無夾渣、焊瘤、氣孔、裂痕等現(xiàn)象，焊接口無凹裂、分離、割手現(xiàn)象。焊縫表面經(jīng)酸洗鈍化處理，確保焊縫經(jīng)久耐用不腐蝕，內(nèi)膽焊縫還需進行拋光處理。

如果金屬水箱須涂刷防腐劑處理，其金屬表面應(yīng)嚴格除銹、除垢，再打磨焊縫表面。采用噴砂除銹應(yīng)達到Sa2.5 級，采用人工除銹應(yīng)達到St3 級，這樣才能保證防腐涂料與金屬表面牢固親合和涂料層不產(chǎn)生龜裂。

在水池（箱）附件安裝中，可能會疏忽一些細節(jié)。例如與外界相通的通氣管，其內(nèi)部應(yīng)設(shè)置18 目的濾網(wǎng)，如圖6所示。曾經(jīng)發(fā)生過沒有設(shè)置濾網(wǎng)的事故，通氣管成為污染物進入的通道，又例如池頂?shù)娜丝咨w子密封不嚴密，也容易進入污染物，導(dǎo)致水質(zhì)污染。因此施工過程中應(yīng)注意細節(jié)，嚴把質(zhì)量關(guān)。

圖6 通氣管安裝剖面圖

1.3 運營階段防污染措施

在運營維護階段，物業(yè)部門疏于管理或者重視度不夠，沒有按要求組織專門人員對水池（箱）進行日常維護和保養(yǎng)。對水質(zhì)檢測，水池清洗等工作也未落實。

由于物業(yè)部門疏于管理，因此很容易出現(xiàn)水質(zhì)安全污染事故。應(yīng)設(shè)置專人對小區(qū)水源進行巡查，定期檢測水池（箱）水質(zhì)狀況，利用泄水閥對水箱進行泄水，定期對水池（箱）排空、全面消毒等。應(yīng)把各項措施日?；?、制度化，把維護保養(yǎng)責(zé)任落實到人。建議日常巡查結(jié)果記錄在案，如下表1所示，方便日后檢查。

表1 水池（箱）檢查記錄表

如果水池（箱）定期做水質(zhì)檢測，則還應(yīng)該有專門的水質(zhì)檢測指標記錄表。此外，生活水池（箱）應(yīng)每隔半年排空清洗一次。

2 儲水設(shè)施防污染的技術(shù)管理措施

儲水設(shè)施防污染的技術(shù)管理措施如下：第一，設(shè)計和科研機構(gòu)應(yīng)積極開展對城市儲水設(shè)施狀況的調(diào)查研究。通過研究城市各種水池（水箱）分布和使用情況及城市供水狀況，改良建筑小區(qū)和城市供水方案?？蛇m當(dāng)減少水池（水箱）建造數(shù)量，進而減少可能出現(xiàn)的污染。第二，設(shè)備廠商應(yīng)不斷改進現(xiàn)有供水、儲水設(shè)施的功能。通過加強防水質(zhì)污染新技術(shù)、新工藝的研發(fā)力度，生產(chǎn)出具備防污染功能的，適合多種場合使用的儲水設(shè)備。第三，加強項目驗收階段對水池（箱）的水質(zhì)檢測評估以及后續(xù)運營維護階段的水質(zhì)監(jiān)測。各小區(qū)物業(yè)管理部門應(yīng)做好對儲水設(shè)施的日常維護和定期清洗工作。按要求進行水質(zhì)檢測，并及時將檢測報告上傳給相關(guān)管理部門。

3 結(jié)論

該文從技術(shù)及管理角度探討了城市儲水設(shè)施如何避免水質(zhì)污染的方法。首先要重視前期的設(shè)計，采取有效的設(shè)計手段避免儲水設(shè)施中的水二次污染；其次施工過程中要嚴把質(zhì)量關(guān)，采用合格的材質(zhì)，提高施工工藝，避免儲水設(shè)施質(zhì)量不合格；最后還要重視運營階段的日常維護和檢查，延長儲水設(shè)施衛(wèi)生安全使用年限。此外，設(shè)計中還應(yīng)注意加強研究，改進供水方案，控制儲水設(shè)施數(shù)量；生產(chǎn)中重視技術(shù)革新，研發(fā)更多具有防污染功能的儲水設(shè)施；運行中重視水質(zhì)監(jiān)測工作?？傊?，建筑小區(qū)儲水水源的水質(zhì)安全關(guān)系到每個公民的切身利益，屬于社會最基礎(chǔ)，但也是最容易被忽略的問題。儲水設(shè)施的安全運行關(guān)系到每個人的身體健康，應(yīng)該引起各領(lǐng)域人員的注意。在供水水箱（池）的整個設(shè)計、施工、驗收、維護階段都要做到嚴格把控，才能使小區(qū)儲水設(shè)施實現(xiàn)其安全可靠的供水功能。