城市街區(qū)供排水系統(tǒng)水質(zhì)安全事件分析及控制對(duì)策

侯云鶴,李 微,董紫君,孫曉輝,寧克明,寧雨陽(yáng)

(1.沈陽(yáng)建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng) 110168;2.深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院,廣東深圳 518060;3.中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司深圳分公司,廣東深圳 518027)

城市供排水系統(tǒng)安全問(wèn)題關(guān)系民眾的健康,是重大社會(huì)安全問(wèn)題。以往我國(guó)關(guān)于供排水系統(tǒng)的劃分和研究,主要是市政供排水系統(tǒng)和建筑供排水系統(tǒng)兩大類。近年來(lái),伴隨著以新冠病毒為代表的疫情防控工作的推進(jìn),街區(qū)尺度的供排水安全保障凸顯出越來(lái)越重要的意義。街區(qū)(BLOCK)管理的概念源于美國(guó),是一種較新的社區(qū)規(guī)劃和管理理論[1]。我國(guó)疫情防控就是以社區(qū)、街區(qū)為最小核心單元,街區(qū)制的網(wǎng)格化監(jiān)管模式也已在我國(guó)城市和鄉(xiāng)村逐步推廣。街區(qū)供排水系統(tǒng),既涉及建筑單體供排水,也包含部分市政供排水,是個(gè)交叉、橋梁的研究系統(tǒng)[1]。城市街區(qū)供排水系統(tǒng)包括街區(qū)供水、建筑供水、用戶終端用水、建筑排水、街區(qū)排水、市政雨水等多個(gè)單元,其復(fù)雜環(huán)境既可能是賦存了大量潛在高風(fēng)險(xiǎn)污染物的傳播源,也可能是促進(jìn)污染物傳播的重要媒介。街區(qū)層面的供用水安全事件頻發(fā),飲用水在進(jìn)入市政管網(wǎng)時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)必須達(dá)到國(guó)家生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),但在供水末端,卻缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)及有效管理。本文在梳理涉及街區(qū)供排水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)回顧了街區(qū)供排水系統(tǒng)水質(zhì)安全事件,從污染原因、污染物類型、風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)等方面進(jìn)行了梳理分析,總結(jié)了街區(qū)供排水系統(tǒng)存在的主要安全問(wèn)題及控制對(duì)策,期望為街區(qū)供排水系統(tǒng)的防控和日常運(yùn)行維護(hù)提供技術(shù)指引,為政府決策提供理論支撐。

1 城市街區(qū)供排水系統(tǒng)安全的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、指南

在疫情暴發(fā)期間,存在病毒、致病菌等經(jīng)由排水系統(tǒng)傳播污染環(huán)境,進(jìn)而對(duì)住戶健康造成影響的案例。多個(gè)研究[2-3]報(bào)道在新冠肺炎患者糞便中發(fā)現(xiàn)新冠病毒。此外,疫情防控中抗疫化學(xué)品大量使用形成的化學(xué)污染物對(duì)環(huán)境健康也會(huì)帶來(lái)危害,例如采用含氯抗疫化學(xué)品等對(duì)環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行消毒會(huì)產(chǎn)生高毒副產(chǎn)物,需要引起足夠警惕。在城市街區(qū)中,室外供排水管網(wǎng)、建筑內(nèi)供排水管網(wǎng)、建筑小區(qū)供排水設(shè)施、景觀用水設(shè)施等都可能存在這些風(fēng)險(xiǎn)。因此,城市供排水系統(tǒng)安全運(yùn)行是特殊時(shí)期人們防護(hù)和抗擊疫情的一道重要防線。針對(duì)街區(qū)尺度的供排水系統(tǒng)安全防范,我國(guó)尚沒(méi)有獨(dú)立的規(guī)范、指南,因此,需要綜合考慮涉及街區(qū)市政供排水以及建筑供排水的標(biāo)準(zhǔn)。為防范以新冠病毒為代表的病原微生物在供排水系統(tǒng)中的傳播,我國(guó)也頒布了多項(xiàng)應(yīng)急指南。表1總結(jié)梳理了涉及我國(guó)城市街區(qū)供排水系統(tǒng)安全的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、指南(指引)。關(guān)于街區(qū)供排水系統(tǒng)安全的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范主要有《城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范》[4]、《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[5]等。新冠疫情暴發(fā)以來(lái),為保障城市供排水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,發(fā)揮城市供水、排水與污水處理系統(tǒng)正常功能,環(huán)保部率先緊急出臺(tái)了《應(yīng)對(duì)新型冠狀病毒感染肺炎疫情應(yīng)急監(jiān)測(cè)方案》,提出在水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上,增加對(duì)供水系統(tǒng)病原菌和余氯等監(jiān)測(cè)指標(biāo);住建部發(fā)布的《重大疫情期間城市排水與污水處理系統(tǒng)運(yùn)行管理指南(試行)》則從城市排水系統(tǒng)從業(yè)人員的安全防護(hù),以及排水系統(tǒng)的科學(xué)運(yùn)行管理出發(fā),充分考慮了是否接納疫情確診患者排水作為城市排水與污水設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),是否將作業(yè)區(qū)從業(yè)人員接觸和吸入暴露風(fēng)險(xiǎn)作為不同工作場(chǎng)所的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題,有利于指導(dǎo)重大疫情期間城市排水與污水處理行業(yè)的精準(zhǔn)防控;2020年,中國(guó)建筑學(xué)會(huì)發(fā)布了《辦公建筑應(yīng)對(duì)“新型冠狀病毒”運(yùn)行管理應(yīng)急措施指南》,針對(duì)疫情期間辦公建筑人員較為密集、空間有限的特點(diǎn),從通風(fēng)空調(diào)、給水排水系統(tǒng)、系統(tǒng)清潔和保潔消毒、垃圾收集和暫存4個(gè)方面,給出有效的指導(dǎo)和建議。

表1 城市街區(qū)供排水系統(tǒng)安全的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、指南(指引)

地方政府、環(huán)保部門也因地制宜制定了相應(yīng)的指南、指引。深圳市生態(tài)環(huán)境局聯(lián)合深圳市水務(wù)局發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步做好排水設(shè)施新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控工作通知》,組織編制了《深圳市新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控時(shí)期建筑與小區(qū)排水系統(tǒng)防范病原體傳播工作指引(試行)》等文件:重點(diǎn)抓好污水管網(wǎng)和38座水質(zhì)凈化廠及26座分散式處理設(shè)施;要求污水管網(wǎng)作業(yè)人員做好安全防護(hù),非緊急情況原則上避免人工下井作業(yè);水質(zhì)凈化廠及分散式處理設(shè)施要加強(qiáng)消毒,其中,水質(zhì)凈化廠出水消毒工藝由1道調(diào)整為2道,即必須經(jīng)過(guò)紫外線消毒和化學(xué)藥劑消毒;同時(shí),每天監(jiān)測(cè)進(jìn)出水余氯及糞大腸菌群指標(biāo),強(qiáng)化運(yùn)行監(jiān)管,確保水質(zhì)達(dá)標(biāo),以達(dá)到防疫全鏈條環(huán)境監(jiān)管的效果。這些指南、指引的頒布,一方面為疫情期間,街區(qū)供排水系統(tǒng)防范新冠病毒傳播提供了有效的應(yīng)急指導(dǎo);另一方面,也將為供排水系統(tǒng)長(zhǎng)期阻控病原微生物(如諾如病毒、軍團(tuán)菌等)提供科學(xué)、系統(tǒng)的指南依據(jù)。

2 街區(qū)供排水安全事件回顧及分析

目前,國(guó)內(nèi)外專門針對(duì)街區(qū)供排水安全事件的風(fēng)險(xiǎn)研究還較少,需要系統(tǒng)地回顧污染事件,研究相關(guān)文獻(xiàn),識(shí)別重點(diǎn)污染物種類,分析風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度,梳理風(fēng)險(xiǎn)分布情況,以構(gòu)建系統(tǒng)化控制對(duì)策。

2.1 基礎(chǔ)資料來(lái)源

以“水污染”“水污染事件”“生活飲用水”作為關(guān)鍵詞,在中國(guó)知網(wǎng)和搜索引擎中檢索到“水污染事件調(diào)查”文獻(xiàn)及報(bào)道248篇,篩選去除非街區(qū)供排水水污染事件、綜述、分析類文獻(xiàn)113篇,得到有關(guān)我國(guó)街區(qū)供排水系統(tǒng)水污染事件135篇[6-42],作為本文分析研究的基礎(chǔ)資料。

2.2 水污染事件發(fā)生的主要原因

分析了135件水污染事件的主要原因,總結(jié)于表2。水污染事件發(fā)生的主要原因經(jīng)過(guò)梳理分為外因(工業(yè)生產(chǎn)事故、降雨、污染物外泄)、管網(wǎng)(管道破裂、管道堵塞、管道錯(cuò)接)、運(yùn)營(yíng)管理(制水故障、停水、工人檢修操作不當(dāng))。所有水污染事件中由于工業(yè)生產(chǎn)事故、降雨、污染物外泄引起的件數(shù)為23、12、11件,占總水污染事件的17.04%、8.89%、8.15%,管道破裂、管道堵塞、管道錯(cuò)接導(dǎo)致的水污染事件有14、7、4件,占總水污染事件的10.37%、5.18%、2.97%;運(yùn)營(yíng)管理中工人檢修操作不當(dāng)、制水故障、停水導(dǎo)致水污染事件分別為39、11、7件,占總水污染事件的28.89%、8.15%、5.18%。從表2的發(fā)生原因頻次排序可以看出,工人檢修操作不當(dāng)造成的污染事件占比最多,因此,在日常供排水系統(tǒng)的管理中,應(yīng)注意重點(diǎn)加強(qiáng)維修人員的專業(yè)知識(shí)和技能的培訓(xùn),避免錯(cuò)接亂接管道、閥門造成供水安全事件。

表2 135件水污染事件發(fā)生的原因

2.3 水污染事件污染類型

135件水污染事件主要有化學(xué)污染和生物污染兩種類型,其中化學(xué)污染共64件,占總水污染事件的47.41%,生物污染66件,占總水污染事件的48.89%(表3)?；瘜W(xué)污染的污染物主要有金屬、亞硝酸鹽,它們引起的水污染事件分別為15、11件,占比為11.11%、8.15%,其次是砷等有害物質(zhì)、化學(xué)藥劑、揮發(fā)性酚類、苯及苯系物,它們引起的水污染事件分別為10、10、9、7件,占總水污染事件的7.41%、7.41%、6.67%、5.18%,主要是工業(yè)生產(chǎn)的污廢水污染水源水或者水池水/二次水箱設(shè)置不合理導(dǎo)致污染物污染水池水,而柴油、油漆引起的水污染事件為2件。細(xì)菌為污染物的生物污染事件共53件,占比為39.26%,是引起水污染事件最多的污染物,由病毒引起的有9件,占總水污染事件的6.67%,病毒主要有SARS病毒、諾如病毒、甲肝病毒和輪狀病毒,由紅蟲(chóng)、藻類引起的水污染事件分別為3、1件,它們主要是通過(guò)污水排放系統(tǒng)傳播污染環(huán)境、管理盲點(diǎn)或者二次供水不當(dāng)造成的水污染。從統(tǒng)計(jì)可以看出,細(xì)菌造成的污染事件最多,這也反映了亟需加強(qiáng)對(duì)建筑與小區(qū)供水系統(tǒng)生物風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與防控。

表3 135件水污染事件污染類型

2.4 水污染事件污染途徑及污染節(jié)點(diǎn)

表4為135件水污染事件污染途徑及污染節(jié)點(diǎn),135件水污染事件中街區(qū)供水、建筑供水、建筑排水、街區(qū)排水水污染事件分別發(fā)生69、52、9、5件,占全部水污染事件的51.11%、38.52%、6.67%、3.70%,可以發(fā)現(xiàn)水污染事件多發(fā)生在供水系統(tǒng)。所有水污染事件中,發(fā)生在水源水和管網(wǎng)中較多,分別為49、36件,占總水污染事件的36.30%、26.67%。水源水被污染主要是選址不合理導(dǎo)致污染物進(jìn)入水源水或者未經(jīng)過(guò)處理直接供給,而管網(wǎng)水主要是由于管道破裂滋生細(xì)菌、病毒或者管道堵塞、老化、管道連接不合理使污廢水滲入被污染。有20件水污染事件發(fā)生在二次供水系統(tǒng),占總水污染事件的14.81%,二次供水水池或水箱流動(dòng)性差、一些小區(qū)做不到定期清洗,特別容易滋生細(xì)菌、病毒,導(dǎo)致水質(zhì)變差,這也是二次供水系統(tǒng)發(fā)生水污染事件的原因。而發(fā)生在供水設(shè)備、地漏、垃圾存放處、閥門、化糞池的水污染事件則比較少,分別是5、2、2、2、1件,占比為3.71%、1.48%、1.48%、1.48%、0.74%。

表4 135件水污染事件污染途徑及污染節(jié)點(diǎn)

2.5 水污染事件時(shí)間分布特征

水污染事件季節(jié)分布中水污染事件在夏季發(fā)生次數(shù)最多,有42件,占31.11%,其次是秋季和春季,分別發(fā)生35、32件,占總水污染事件的25.93%、23.70%,冬季相對(duì)較少,發(fā)生水污染事件26件,占19.26%。這可能是因?yàn)橄募緶囟容^高,易燃、易爆、有毒害的化學(xué)物質(zhì)不穩(wěn)定,容易在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生爆炸、泄漏等情況,有毒害的化學(xué)物質(zhì)會(huì)滲透到地下水,進(jìn)而影響給水水質(zhì);而且有些微生物在溫度高的條件下容易繁殖。因此,夏季、秋季時(shí),管網(wǎng)、蓄水池、二次水箱容易滋生微生物,影響水質(zhì);其次,夏季、秋季雨水相對(duì)較多,容易引起污水管道污水的外泄,一些企業(yè)為了減少處理污水的資金投入,借助雨水稀釋水中污染物的濃度,污水處理不達(dá)標(biāo)或者不處理直接進(jìn)行排放,有毒有害的物質(zhì)隨之流進(jìn)水環(huán)境。因此,要著重注意夏季、秋季街區(qū)供排水系統(tǒng)的管理與維護(hù),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)盡快解決,保證居民的用水安全。

3 街區(qū)供排水系統(tǒng)存在的主要安全問(wèn)題及控制對(duì)策

通過(guò)上文對(duì)街區(qū)供排水安全事件回顧及分析,總結(jié)了街區(qū)供排水系統(tǒng)控制點(diǎn)位,如圖1所示,需要特別關(guān)注的節(jié)點(diǎn)有水源水、管網(wǎng)、閥門、地漏存水彎、化糞池等。同時(shí),整理了街區(qū)供排水系統(tǒng)存在的主要安全問(wèn)題、易發(fā)生污染的節(jié)點(diǎn)以及控制對(duì)策,總結(jié)于表5。在街區(qū)供水系統(tǒng)中,飲用水經(jīng)消毒后確保用水水質(zhì),管網(wǎng)和供水設(shè)備定期檢查及清理,并對(duì)工作人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn);對(duì)建筑供水管網(wǎng)、水池水箱、閥門進(jìn)行定期排查,保障供水水質(zhì)[43],建筑排水系統(tǒng)的管道和化糞池要定期排查,保證地漏、存水彎水封完好,阻斷下水管道內(nèi)的污染氣體進(jìn)入室內(nèi)[43-44];街區(qū)排水系統(tǒng)要加強(qiáng)合流制排水管網(wǎng)溢流口的管控,避免污水冒溢事故,選擇質(zhì)量合格的管道[44]。

圖1 街區(qū)供排水系統(tǒng)控制點(diǎn)位

表5 街區(qū)供排水系統(tǒng)存在的主要安全問(wèn)題、易發(fā)生污染的節(jié)點(diǎn)以及控制對(duì)策

4 結(jié)論

針對(duì)街區(qū)及以下尺度的供排水系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)防控研究,我國(guó)目前尚處于起步階段,面對(duì)新型污染風(fēng)險(xiǎn),尤其是以新冠疫情為代表的重大風(fēng)險(xiǎn),如何有效降低和控制風(fēng)險(xiǎn)、保護(hù)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全,是街區(qū)供排水領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。今后的研究應(yīng)以供排水系統(tǒng)重大風(fēng)險(xiǎn)防控為重點(diǎn),開(kāi)展面向街區(qū)供水系統(tǒng)、建筑給水排水系統(tǒng)、街區(qū)排水系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判和識(shí)別技術(shù)突破,并應(yīng)構(gòu)建基于街區(qū)排水系統(tǒng)污染分級(jí)阻控技術(shù)的城市街區(qū)多尺度精準(zhǔn)響應(yīng)技術(shù)體系,阻斷和控制重大風(fēng)險(xiǎn)傳播,為供排水系統(tǒng)改造與日常管理維護(hù)提供理論和技術(shù)支撐。