從源頭到龍頭,你所不知的影響水質的若干因素

供水安全的本質是從源頭到龍頭的全流程控制,只有做好各個環節的質量管控、技術提升才能保證飲用水安全,並向高品質飲用水的方向發展。浙江省在水廠建設、優質供水方面已達到國內一流水平,本文由杭州蕭山環境集團方衛國總工程師列舉了從源頭到龍頭影響供水品質的若干細微因素,定性分析了其對水質的負面作用,指出了在水質管控過程中一些不容忽視的細節,可供參考。

從源頭到龍頭,你所不知的影響水質的若干因素

提起如何提高飲用水的水質,人們往往首先會想到優質的水源地、良好的處理工藝以及使用者末端維護良好的二次供水設施。但只關注這幾個環節還遠遠不夠,大量對供水品質有不良影響的因素廣泛存在於制供水的各個環節中,設計、建設、施工、執行維護等各個方面都會涉及到。本文羅列了一些事實,但只是一些定性的分析,嚴謹的資料統計分析仍有待試驗進一步論證。

Part 1:原水水質的影響因素

原水取水口處的攔汙設施

在江河中取水,視取水量的大小,一般會設固定式的攔汙柵或攔汙柵+旋轉濾網等設施,目的是攔截、去除各類隨原水進入吸水口的雜物,包括各類水生動植物。由於後續還有水泵、調流閥等設施裝置,一旦一些體積較大的水生動植物如水葫蘆、魚類等進入,很有可能被水泵葉輪、調流閥柵條切碎、破壞,這些粉碎後的物質在水中腐敗分解,直接影響原水水質。

從源頭到龍頭,你所不知的影響水質的若干因素

原水管道內壁上附著的水生物

在南方地區,原水管道內壁附著的常見水生物是貽貝類物質,積存的厚度會達到3~5 cm,

這些貝殼類物質在新陳代謝、死亡脫落等過程中釋放出的物質是否會對原水水質構成影響?

這方面的研究目前較少,但聯想到一般情況下生物體的生長死亡過程,排洩到外界的基本上是一些廢物,所以是否也可以推論出,這些生物體對原水水質也是有害無益的。

原水管道停運後的再投運

由於原水水質的自有特性,再加上原水管道中的水生生物情況,當原水管道因檢修、搶修等情況停運時,超過一定的時間(水溫高時,時間短一些;水溫低時,時間可以長一些)再投運,如果沒有徹底排淨原有管道內的積水,這部分死水就會是一股臭水,一旦混入原水進入水廠制水工藝,必將會引起嚴重的水質事故。

備用水源啟用時

備用水源、取水裝置、與正常原水管路聯絡管路等部位,由於長期備而不用,積存的原水已發黑發臭,啟用後,如沒有事先的處理措施,也將發生與上述第(3)點類似的嚴重水質事故。

Part 2:水廠生產過程中對水質的影響因素

生產廢水的回用

生產廢水的回用

設計院給出的常見的水廠處理工藝認為,排泥水經過處理後,其上清液是可以回用的。因此,會把所有的泥水彙集到泥水調節池,經過濃縮、上清液迴流,濃縮部分的泥水再進入下一步的脫水處理工藝段。

排泥水的來源是日常的反應池排泥水、沉澱池排泥水、濾池反衝洗水。一些水廠為充分利用水資源,把一些常流水的水質取樣點的水也收集並匯入排泥水系統(投加過試劑的應排入廢水系統);其次是週期性的(一般以年為單位,甚至更久)反應沉澱池、清水池等清空清掃期間的排放水。

反應池的排泥水、沉澱池的排泥水均是間隙排出的,一般以天為週期;個別水質較好的水廠,排放週期更長;一些管理上欠缺的水廠,排放週期更存在不確定性。

即使其他水質指標均達標,存在泥腥味的自來水仍很難讓使用者接受。不論這些泥水中是否仍存在其他汙染指標,這類水均不應當直接回用,其上清液也不應回用。

水質取樣點的流動水本身就是制水環節中的過程水,可直接回用。

反應區、沉澱池、清水池在清洗時的排空水,除了排放初期和末期會有高濃度泥漿水帶出,後續中段的水基本上接近於清水,可直接回用。

這些正常或非正常的工況中,排出的泥水均帶有明顯的泥腥味,而泥腥味是影響自來水感觀指標的一個重大因子。

現在一個普遍的觀點,要儘量減少化學藥劑的使用,儘可能地用物理手段去除水中的汙染物及雜質。但到目前為止,這只是一個願景,規模化的生產應用仍存在一定的制約因素。因此,一些必須使用的化學藥劑仍需使用,例如混凝劑。

助凝劑,大多指PAM,成分多為聚丙烯醯胺,分成陽離子型、陰離子型、非離子型等若干類產品。

藥劑質量

因此,對於應用於生活飲用水生產過程的藥劑,政府監管部門應當加強監管力度;自來水企業在採購檢驗時,應當進行有效溯源。只有生產管理規範、生產工藝科學合理、使用原料正規可靠的廠家,其產品才可能保證優質合規,而非僅僅依據涉水衛生許可批件,及一些不確定是否為實際抽樣得出的檢測報告和合格證;也不能依據僅透過抽樣化驗對照國標中有限的幾項指標就得出產品可用的結論。

另一類淨水材料是活性炭,在水廠中使用的主要有顆粒活性炭和粉末活性炭兩大類。活性炭按原料分為煤質炭、木質炭等;按其加工過程分為新炭和再生炭。飲用水生產過程投加活性炭是為了進一步提高水質,大多數情況下是作為應急處置手段在使用,如果有劣質活性炭材料的存在,一旦被投加於水體中,對於水質而言,無疑是雪上加霜。

丙烯醯胺的聚合物本身並不是有毒物質,但其單體對人體有神經性毒性。

以加藥為例。

補救措施

由於水廠的反應混合沉澱池是一個1~3 h的長流程,等末端結果出來後才能知曉前端加藥量是否合理、是否過量投加或欠量投加。如混凝劑投加欠量,則會導致沉後水濁度超標,進而引起濾池負荷加重,存在濾後水濁度超標等的風險;如高錳酸鉀投加過量,則會引起沉澱池池面水體顏色發紅,存在濾後水色度超標的風險。如果在濾池前設有微絮凝混合攪拌裝置,並把投加裝置及管路作為一種常態化佈置,那麼一旦發生這種情況就能利用此裝置做出應急處置,保證水質的連續穩定達標。目前,很多新設計的水廠,業主和設計單位已意識到這個問題,此方面的設計案例也在不斷增多。

以加氯(包括次氯酸鈉等)消毒投加為例。大部分水廠分為前加氯和後加氯,有些水廠因為有前臭氧及生物活性炭工藝,只有濾後一道的加氯處理。加氯後的水一般會經過清水池的庫容調節,在這個過程中,

幾乎所有水廠在前端需投加混凝劑,少數水廠有除鐵錳、去嗅味需求的還會投加高錳酸鉀。

近年來,由於線上監測儀表、自動投加裝置的成熟應用,不少自來水廠在出水泵房處增設了補加氯環節,很好地穩定了出廠水的餘氯值,使出廠水水質穩定達標。

對於新建或在設計階段的水廠,實施補救措施較為便捷;對於已建水廠,若改造難度並不很大,也可考慮投入或增添一些補救的技改內容。

水中的餘氯含量受到水溫、清水池內水力停留時間等因素的影響,會出現出廠水餘氯波動較大的現象,應當及時予以解決。

由於水廠水工構築物,如沉澱池、清水池等的幾何尺寸超長超寬,出於建築結構安全可靠的角度,在設計和施工時,會每隔一段距離設定一條伸縮縫,伸縮縫以專用橡膠止水帶和嵌縫材料進行防滲防漏處理。

水廠構築物伸縮縫的完好性

很多水廠的伸縮縫處會出現滲漏的情況,當伸縮縫出現滲漏問題時,一些外來的不合格的水源滲漏入自來水的生產過程中,這對水質的影響是顯而易見的。

Part 3:配水管網對水質的影響因素

當自來水在管道中的停留時間較久時,其水質會發生變化,關注的往往是水中餘氯的衰減速度及殘留值,以及微生物是否會超標。隨著水廠的集約化以及城鄉供水一體化的發展,管網與水廠的距離越來越遠,水廠出水到達末端使用者所用的時間可能會在幾天以上。在水泥內襯的新管網中,pH變化較為明顯,出廠時pH值在7左右可上升至pH值接近於10,用這種水燒開後泡綠茶,茶水會呈紅褐色,使用者便會提出水質質疑。要解決這個問題有一定的難度,建設就近的水廠或管道口徑按近遠期來佈置都不是很現實;連成環網,定期浪費些水沖洗管網,或在這些管網的末梢設定專門供環衛等部門灑水車取水的消火栓,這一系列措施可以作為改善水質的臨時應急手段。

水齡

從源頭到龍頭,你所不知的影響水質的若干因素

目前,市政主管網採用的是球墨鑄鐵管,但事實上鋼管及鋼製配件也在被大量使用。球墨鑄鐵管主要採用水泥內襯防腐,也有采用環氧樹脂或PE內襯做內防腐,但對於鋼管或鋼製配件,其內防腐工藝要複雜一些,效果也一般。之前的鋼管內防腐層是水泥內襯,其黏結力與耐久性存在一些問題,除機械方法施工塗料外,人工塗覆的質量很難把控。鋼管內防腐還存在一個最大的問題即現場施工的焊口,由於無法徹底除鏽,這個部位的生鏽發生時間要遠早於其他管道內壁在工廠做防腐處理發生生鏽的時間。

管道內防腐

事實上,搶修一結束,管道馬上通水沖洗、投運,此處的防腐材料未能完全固化,容易被沖刷脫落,從而汙染水質,並不會起到防腐作用。

管道內壁防腐還有一個環節容易被忽視,就是在現場搶修時是否有必要做內防腐,因為搶修時間緊,而內防腐固化需要時間。

在市政管路上,常常會有許多排放沖洗管、消火栓、預留接管用的支管、斷頭管等。這些管道或長或短,但它們有個共同點,水在這些管內是不流動的,但又與主管道相連線,當管網壓力波動或遇到關閥後主管壓力下降時,這些“盲腸管”內的水就會流入主管道,汙染主管道的水質。另一種特殊的“盲腸管”,就是在組成環網管網的管線中,某些區域性的聯絡管道,由於這些聯絡管兩側的壓力平衡,管內水基本靜止不動或流速很低,若某天或某時,此聯絡管道內的水流動起來,進入了主管網,就會對水質產生不良影響。

管道上的“盲腸管”

管道連線的方式中,用承插口採取膠圈密封的方式占主導地位。當密封口失效發生滲漏時,如果管道在帶壓執行,管道內的水會往外滲漏;但當管道處於停運檢修或洩壓搶修時,管道外的地下水就會順著這些失效的密封口逆向滲漏入管網內,從而引起水質汙染事件。

管道的密封性

新建管道在投運前的消毒沖洗很有必要,但大多數情況下要把新建管道沖洗乾淨並非易事,因為沒有那麼多的來水。因此,首先要確保新建管道在施工階段儘量避免雜質落入管道,如果出現類似情況,應及時清理;在投運前,有條件進入作業管道(如口徑在DN800及以上的管道)的,可採用人工清理清掃的辦法清除異物,這樣在投運前用清水浸泡消毒即可,沖洗時可用小水量帶走浮塵浮灰。

新建管道的清理清洗

新的國家水質標準規定的是到使用者水龍頭處的水質。從城市市政主管網進入小區再到使用者水龍頭,尚有許多環節對水質構成不良影響。

Part 4:用水端水質的影響因素

從源頭到龍頭,你所不知的影響水質的若干因素

現在仍有大量自來水公司未納管的使用者二次供水裝置,除了商品房、居民樓,還有大量的工礦企事業單位、賓館、飯店、寫字樓、單身公寓、醫院、學校等的二次供水設施,如水箱和泵送供水裝置等。目前,水司涉及這一塊的很少,日常監管也缺位,關於這些設施內的供水水質安全由誰負責,尚未明確。

二次供水設施

使用者端的設施、裝置及

一方面,國家飲用水標準對水質的要求是到使用者水龍頭為止;另一方面,以使用者水錶為界,水錶後的管道及與管道連線的設施、裝置及材料由使用者自行決定,如果這些設施、裝置或材料存在影響水質的因素,那麼使用者龍頭水的水質問題由誰負責?作為供水服務方,有責任也有義務為使用者提供專業的指導意見,共同維護最後10 m的水質保障。

從源頭到龍頭,你所不知的影響水質的若干因素

在使用者端的一些裝置、設施、材料方面,將水錶及其前後的表節、閥門、管配件等也包括在內,常見的影響水質的因素如下:

材料

市場上可供選擇的配水管道材料較多,如PE管、PPR管、襯塑鍍鋅管、不鏽鋼管、銅管等。對於同一型別的管材,不同廠家生產的產品品質存在差異,譬如一些摻雜不明來源回用料的PE管、重金屬超標的不鏽鋼管、銅管等,均會對水質產生有害影響。

①管材質量。

在水錶前後安裝角閥的部位,涉及管徑轉換的,大多會用到一種俗稱“卜心”(內外螺紋接頭)的材料,施工方偶爾會為了方便省錢而採用鍍鋅材料,往往這些鍍鋅件是由小作坊生產的不規範材料,將其裝在水管連線處,本身就是一個水質汙染點。

②管道配件質量。

水龍頭及角閥有些是採用鋅銅合金,有些即使是全銅材質但雜質含量超標,以至於做水浸泡試驗時,發現重金屬含量超標的例子不在少數。如果將其裝在使用者室內的用水點上,也是水質風險點之一。

③水龍頭及角閥等。

在很多部位,如廚房間、衛生間的水龍頭下方或熱水器進出水管的連線部位等,常常會採用內襯橡膠軟管。很多使用者發現,在新入住的房子,從水龍頭接出的自來水含有一股橡膠味道,熱水尤甚,這其實是用到了不合格的材料。

④軟管。

供水熱線經常會接到一些使用者投訴,如水龍頭處放出潔廁靈顏色(藍色)的水或熱水這類問題,這就涉及到使用者端是否需要安裝止回閥(或倒流防止器),安裝在哪個部位。

從源頭到龍頭,你所不知的影響水質的若干因素

諸如此類的小問題還可以列舉很多,都會或多或少地影響水質,所以從水質不受或少受影響的角度來說,關注供水環節中的若干細節因素顯得尤為重要。