球墨铸铁管网是否会引起自来水“黄水”现象探讨
自来水产生“黄水”现象的原因及防治措施论文来源：东东论文网 　　　发布人:东东论文 　　 更新时间: 11:19:15 摘要 供水管网中时常出现黄水，给工业生产和群众生活带来一定的危害和影响，也使供水企业的信誉受到不良影响。本文分析了产生黄水的原因阐明了金属管网(钢管、铸铁管)出现黄水的不可避免性，探讨了黄水现象出现的规律，提出了治理黄水的措施和方法。 关键词 自来水，黄水原因，治理，对策 中图分类号：TV679.14&&& 文献标识码：A&&& 文章编号：09)08(c)-0000-01 发生黄水现象的规律 1.1 管网中启闭阀门或调整阀门开度。进行管道维修或调整供水范围内水压、水量等情况下，局部范围内会出现黄水。 1.2 水厂意外事故(突然停电等)造成大面积停水，恢复供水后，黄水现象较严重，持续时间较长 1.3 使用年限长，管径偏小的管段，停水后再恢复供水时，会出现严重的黄水 1.4 流速缓慢的管网末稍管段．常有黄水现象1.5 供水高峰期间，用户用水量增加，管道中水流速度增高，可导致黄水，管网各处黄水程度的轻重与各管段的使用年限、管径、流量的大小有关。 l.6 集中用水大户，用水量突然增加时局部易发生黄水。2 发生黄水现象的原因& 2.1 水对金属管道的腐蚀金属管道(主要指给水常用的灰口铸铁管，球墨铸块管、焊接钢管、镀锌钢管)本身会有不少的杂质，金属与杂质之间存在电极电位，在水的作用下，形成无数微腐蚀原电池，其阳极的铁，被氧化成铁离子。Fe→Fe+2＋2e 在阴极，当pH&7时 2H20→H++2OH- 2H++2e→H2↑ Fe++2OH→Fe(OH)2当水中无溶解氧时，H2和Fe(OH)2覆盖在金属表面形成钝化膜，而抑制反应的进行，若水中有溶解氧时，则发生如下反应：2H2+02→2H20 & 4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(0H)3 Fe(OH)3俗称铁锈，质地疏松，一方面对金属表面有一定保护作用，另一方面上述反应继续进行，Fe(OH)3不断沉积在管道内壁形成结垢。2.2& 生物性结垢 铁细菌是一种特殊的自养菌，自来水消毒无法将其杀死。在水中有溶解氧时，铁细菌能吸收亚铁盐而排出Fe(OH)3，形成凸起物，铁细菌大量繁殖，可使管道过水断面严重减少，硫酸盐还原菌与铁细菌共生，也加剧了管道的腐蚀，在管道内壁形成生物性结垢。此外，水中的碳酸钙(镁)以及自来水中的悬浮铁都可形成沉积结垢。 2.3& 结垢物质的溶解 管道结垢因形成的条件和时间不同，可分为坚硬结垢和松软结垢两类 坚硬结垢为金属管道所独有，而松软结垢在水泥管、塑料管、玻璃钢管等所有非金属管道中均存在。金属管道内也存在松软结垢，且较非金属管道严重。如某小区内DN200灰口铸铁管爆管，抢修中发现管底有一层厚约15mm 的沉积物(黄棕色)，内壁有葡萄球状凸起坚硬结垢。形成坚硬结垢的原因主要是金属管道自身的腐蚀和生物性结垢，外观呈凸起状，单体是葡萄球形；松软结垢主要是水中悬浮铁质及碳酸钙(镁)盐的沉积，附着力不强，易被冲刷溶解悬浮在水中，它是造成黄水的主要物质。 &坚硬结垢经长时间浸泡后也有不同程度的溶解。.Fe(OH)3&&& Fe3++3OH- Fe3+是产生黄水现象的根本原因，其浓度越高，则颜色越深。2.4& 管道内流速、流向、水压发生突然变化或流速过缓 &当水流速、流向发生突然变化，对结垢产生冲刷，冲起松软结垢并加速坚硬结垢溶解。 水压发生突然变化，易使坚硬结垢部分破碎溶解。水流过缓，水在管道中滞留时间过长，溶解的F3+相对较多。从以上分析可以看出，发生黄水的根本原因是金属管道腐蚀结垢及结垢溶解，水中含Fe3+ 过多。直接原因是管道中水流速度、方向、水压发生突然变化或水流速度过慢。只要给水管网中有金属管道(钢管、铸铁管)，发生黄水现象是不可避免的，必然的。但是采取适当的治理对策，可减少黄水现象发生的次数和程度。 3& 黄水的治理措施 3.1& 加快陈旧管网的更换改造 陈旧管网一般管径偏小，加上管道腐蚀结垢，过水断面就更小。致使配水能力不足，水流速高，出现黄水、爆管机会多。可优先选用下列管材实施更换。 3.1.1& 自应力或预应力压力水泥管。水泥管一般货源较近，联系方便，它造价低，水力条件好，内壁不腐蚀结垢。但因水泥管承压强度较低，宜在工作压力较低的管段使用。 3.1.2 塑料管、钢骨架塑料管、玻璃钢管 这类管材的特点是：水力条件好、内壁不结垢、水质好、管质轻，施工方便、快捷、工期短，造价较低。因塑料管、玻璃钢管相对来讲钢度较低，应根据当地的工程地质条件，埋深、动荷载等情况适当选用。 3.1.3& 球墨铸铁管 它具有钢管的强度和韧性，又具有铸铁管较强的抗腐蚀(相对于钢管)性能，再经过内壁水泥砂浆涂衬处理，防腐性能就更好，且能满足各种施工和使用要求，只是造价稍高。 3.2& 管道清洗和涂衬 主要可采用压力水冲洗，冲洗流速大于正常流速的3倍以上，有条件时可用水-气混合冲洗，比压力水冲洗效果要好；机械清洗比较彻底，是剔除坚硬结垢的好办法，但因实施困难，恢复供水时间长，故采用不多；化学清洗，用酸性物质浸泡约14-20h，便结垢溶解，然后用压力水冲洗。& 机械清洗或化学清洗后的管道，由于去除了保护层，更易腐蚀，要喷涂衬料，以水泥砂浆为佳。若管道使用年久腐蚀严重，DN500上金属管道也可采用塑料管，玻璃钢管内衬法。3.3& 减少出厂水中的铁、锰含量 3.3.1& 水源为地表水。 进行水处理时，要严格控制铁盐(三氯化铁和硫酸亚铁)混凝剂的使用数量。铁盐的超量使用，尤其是低价铁盐(硫酸亚铁，会使出厂水含铁量大大增加，因硫酸亚铁在水中生成氢氧化亚铁胶体，极不稳定，易水解产生Fe2+，出厂水很清。但经管网中溶解氧氧化，生成F3+，即产生黄水。所以要根据源水水质情况，适量投加铁盐混凝剂。 3.3.2& 水源为地下水。据资料，我国地下水资源中，含铁是一般不超过10mg/L，最高不会超过20-30mg/L。由于地层的过滤作用，一般只含溶解性铁的化合物。当PH&7时，三价铁溶解度极小,含量甚微，故水中Fe2+为主。Fe2+含量虽高,但外观清澈,一旦进入管网，就会被氧化成Fe3+ 使水出现铁锈色。当地下水含铁量接近或超过饮用水国家标准时，要实行除铁工艺，可采用自然氧化除铁(也称曝气法除铁)，锰砂除铁，氯化除铁等方法。另外，井群集水管道宜采用非金属管道。3.4 加强科学管理 &减少水厂和管网事故的发生，尽量避免停水。恢复供水时要逐渐增大水量，管网中阀门启闭时，动作要缓慢，减少管道内流速、流向的剧变；合理设计管网，管网尽可能采取环状，即使采用树枝状，管道也不宜过长，以免末端水滞留时间过长；经常调研与控制管网的流态，减少低流速管段，消除死水管段；定期冲洗管道，冲洗期根据客观情况而定；安装去除铁、锰离子及消毒装置；采用超滤工艺去除藻类，以使水质达标。
“黄水”现象初探
&&& 一、问题的提出近两年东阳市实施一户一表改造及执行城市供水水质标准以来，用户感到交水费方便了，出厂水水质更好了。但是，一些用户的水出现了“黄水”现象且具有区域不断扩大的趋势，市民反映强烈。就此我公司每次接到群众举报后，即派出化验、修理人员前往现场取水样化验和对管道检查。结论是，感观性状和一般化学指标浊度超过5NTU，铁超过1mg/升。同是共性情况为供水支管和配水管是用了5年以上的镀锌管。&&& 二、黄水产生的因素&&& 综上所述的现象，我公司经过二年来的实践，归结下列困素可造成用户“黄水”：&&& 1、是钢管、铸铁管和镀锌管的供水支管，及用户室内使用的镀锌水管，且时间在五年以上的管内壁已开始锈 蚀或结垢。&&& 2、在（1）条件下，由于原水pH值在6.5-7.0以下,且使用硫酸铝作为混凝剂的,致使出厂水pH值下降到6.5左右的水显弱酸性,具有一定的除锈功能,将水管内的铁锈溶解于自来水中使水发黄。&&& 3、实施一户一表改造后产生的负效应。众所周知，一户一表实施是为解决自来水二次污染问题的，但由于用户的用水有周期性（尤其是双职工家庭），这样一来不用自来水时，自来水由过去存在水箱里变成了存在管道内，增加了自来水在管道内溶解铁锈和水垢的机会，从而易使自来水变为“黄水”。此现象出现在居民户每月用水在5吨以下的区域。&&& 4、停水和管网冲洗对供水末端且系树枝状式管网配置的地区。因停水和管网冲洗后恢复供水时，水头会将管壁上的水垢冲刷下来流向管道末端，而树枝状的管网配置没有回路，故产生量大、高浊度的“黄水”现象。&&& 5、用户的室内供水管道因使用时间长，发生锈蚀现象；以及用户自备水与室内自来水供水管道连通，自备水质有问题造成黄水现象，而用户误以为是自来水发生“黄水”现象。&&& 三、解决的方法&&& “黄水”使水质超标，极大地影响供水企业的质量信誉，也给用户带来了损失，对供水企业来说必须要解决的。但是如何解决，采取什么办法解决，才能达到事半功倍的效果，是十分重要的。据近二年来，我公司解决“黄水”问题的经历，笔者总结为以下几种：&&& 1、因出厂水pH值偏低，而供水管网略有锈蚀、水垢的黄水问题，要采取提高出厂水pH值措施，即对制水式艺中增加调整pH值的工序，配置加碱或者加氢氧化钙（熟石灰）的设备，对没有条件的且系季节性的原水pH值偏低的情况，可采用更换混凝剂的方法，如用硫酸铝的可以改用聚合氯化铝。&&& 2、进行管网改造。对确实使用年代久远且锈蚀严重，其管道壁已不能保证正常供水压力之要求的管道要予以更换，对锈蚀严重管壁能满足正常压力要求的管道，由于更换时需要破路、开挖、安装等工序，工作量大，成本高且停水时间长，可采用内壁机械除锈或者喷风除锈、喷涂防锈的方法解决黄水问题。&&& 3、对用水量小管道略有锈蚀，且属树枝状管网配置的区域性“黄水”问题，应采取就近管道连接的办法，使网状态管道中的水流动起来，而不产生黄水。&&& 4、对因停水后和管网冲洗后恢复供水时产生黄水的地区、地段，要在恢复供水、水压达到正常值时派专人到该地区打开排污阀，放水直到无黄水为止。&&& 5、对用户室内管道老化的可建议用户更换管道，对自备水源与自来水管道连接的用户，要求用户断开连接，防止嫁祸性的“黄水”&&& 解决供水管道“黄水”问题是东阳水司近二年来凸显出来的问题，其涉及面较广，工作量比较大，资金消耗大于管网修理，已直接影响企业的声誉和效益。因此重视“黄水”问题的解决，已被我公司提到重要的议事日程之上，为能学习到兄弟水司解决“黄水”的更好办法，故抛砖引玉拙成此文，实为得到教诲之目的。贵组7月15日下午发来的关于“新晃县自来水出混水之事该谁来管？”的传真已收悉。我们真诚的接受媒体批评，网友反映情况基本属实。借此，将我县几个月来“抗黄水”情况进行介绍，以获得谅解和支持。
　　一、自来水变“黄”的基本情况
　　新晃侗族自治县三面嵌入贵州，县城紧邻贵州省大龙开发区，自来水取水源为舞水河。由于贵州享受西部大开发政策，位于舞水河上游，大龙开发区的发展速度很快。新晃县城取水点水质由2002年的二类水变为2005年的三类水。基于潜在的水质恶化问题，新晃县委、政府倾全县之力于2006年2月投资2400多万元在本县境内取水修建县城第二水厂。
　　2008年元月冰雪灾害期间，县城第二水厂竣工投产向县城供水。确保了冰雪灾害期间，新晃县城成为为数不多的停水时间最短的县。为抗冰雪灾害、保障春节供水作了巨大贡献。
　　4月份后，县城陆续出现水质变黄的问题，至4月20日，县城混水面达85%。处于管网末端的重灾区有5处：火车站接触网、农贸市场、山羊坪、龙溪口姚家院子、原教仪厂。自来水颜色依次为橙色、黄色、“汽油”色、“酱油”色，根本不能饮用。问题发生后，我公司及时组织相关部门分析问题研究解决办法，并分别于4月10日、5月8日、6月10日在电视台发布通告，告知用户。同时于5月10日、6月3日邀请武汉中南市政设计院、长沙市省建筑设计院9名给排水专家来我县“汇诊”，解决“黄水”问题，并在新晃电视台全程播放了国家级给排水专家的讲话。
　　二、自来水水质变黄的原因
　　省内外9名专家到我县对自来水水源管网进行“汇诊”，一致得出三个结论：
　　1.新晃县城第二水厂建设是正确的，水源是好的，二水厂设计科学，制水工艺先进，二氧化氯消毒方式正确，出厂水、末端水经市、县疾控中心几个月检测，水质符合国家饮用水标准。工商、质监部门抽样检测，水质合格。
　　2. 新晃县城地形特殊，高低不平。第二水厂采用重力式供水。供水压力平均达0.5兆帕，高的达0.7兆帕，且历来对供水管网欠帐过多，有灰口铸铁管，有普通钢管，有铸铁管，有PE管不同的不同管材。几十年沉淀了大量的“锈垢”，供水压力超过第一水厂供水压力值，破坏压力形成的保护膜，致使多种管材的“锈垢”剥离，形成“黄水”，部分“浑水”检测中“铁”超标结果。
　　3. 新晃县城第二水厂启用，第一水厂关停备用。改变了供水方向，部分管网“逆向”供水，“逆向”部分管网，“锈垢”阻力增加，冲刷“锈垢”的机会增多，该区域管网也会因冲刷“锈垢”而水质变黄。
　　4、第二水厂启用后，由于使用二氧化氯消毒，二氧化氯对铁锈有强氧化作用，导致供水过程中由第一水厂长期供水形成的保护膜受到破坏，管材内沉积的“锈垢”大量剥离，管内运行水含铁量严重超标，形成“黄水”。
　　三、我公司采取的主要措施
　　1.启动供水橙色预案，通过电视媒体公告专家结论和疾控中心检测报告，公开、透明处理自来水部分水质变“黄”问题。
　　县人民政府接到自来水公司关于水质变“黄”的报告后，主要领导亲自过问，分管领导具体抓，及时启动了供水橙色预案，抽样做了“水源水、出厂水、末端水”水样的全分析，组织“环保、卫生、工商、质监、水务、自来水各个部门参与抗”黄“工作，几个月连续在电视上播放相关信息，自来水公司发放宣传单3000多份。由于及时、透明、公开，县城居民没因水黄而恐慌，大部分居民配合自来水公司解决“水黄”问题。
　　2、采取“降压、冲洗、改造”办法，逐步恢复正常水质。一是降压，我们在县城主管上安装了5台减压阀，自动调节不同地形管网压力，形成新的保护膜。二是冲洗，在县城管网的主水管低洼处，开设7处排污口，定期清洗主水管，自来水公司实行领导，职工的办法，将冲洗区域管网责任人照片和联系号码挂到街道和小区，天天清洗，做到用户随喊随到。到了冲洗才走。加大冲洗力度措施。6月10日后正常水质已恢复到80%。三是改造，对“黄水”重灾区，我们采取两个办法改造。是单位产权的供水管网，实行单位出资改造，是居民分户改造用户，实行财政出资改造。已改造的农贸市场、教学仪器厂两片区，供水水质恢复正常。
　　四、下步工作
　　1.改造致水变黄严重管网。新晃县城管网改造历来欠帐过多。我们对重点区域实行重点改造，争取多方筹资办法。财政支持100万，企业投入50万，产权单位自筹50万，居民用户承担5万。计划投入165万元改造目前水质仍黄的2个区域和一条主管及配套设施，加快进度争取改造到位，从根本上解决水质变黄问题。
　　2.继续实行定期冲洗重大水管责任制。我公司改造管网任务较重，短期内无法像武汉、深圳出现“黄水”后全部改造管网进行解决，我们只能采取定期冲洗的办法，缓解短缺资金改造县城管网的问题。本文以深圳特区供水系统为主要研究对象，针对供水系统水质化学稳定性及其控制方法，进行了以下研究：1）深圳特区供水系统水质化学稳定性现状调查；2）给水管网内壁腐蚀瘤的物理化学特性；3）供水系统水质化学稳定性的变化规律；4）供水系统水质化学稳定性的控制方法。 为了全面、客观地评价水质化学稳定性问题，采用3 种稳定指数来综合评价水质化学稳定性：对于无内防腐的金属管材，用碳酸钙沉淀势CCPP、拉森比率LR 来分析；对于水泥管、水泥砂浆衬里的金属管材，用侵蚀指数AI、拉森比率LR 来分析。 通过对深圳特区供水系统水质化学稳定性的调查，发现各水厂原水、出厂水、管网水常年具有腐蚀性、侵蚀性，同时存在阴离子穿透管道内壁腐蚀瘤，引发“黄水”问题的风险。 对给水管网内壁腐蚀瘤的物理化学特性进行研究，发现给水管网内壁腐蚀瘤通常具有相似的内部分层形态结构，即表面层、硬壳层和疏松多孔内核层。硬壳层和表面层的主要化学成分为Fe3O4、α-FeOOH，内核层的主要成分为Fe3O4、α-FeOOH、γ-FeOOH。水泥砂浆衬里的金属管材，在长期使用过程中水泥砂浆层也会形成与腐蚀瘤相似的分层形态结构，铁的腐蚀产物为其主要化学成分。 供水系统水质化学稳定性的变化规律的研究结果表明，同样的水源，无论采用常规工艺还是臭氧活性碳工艺，出水水质化学稳定性都比原水差。给水管网中，水质化学稳定性沿水流前进方向，变化不大。因此，改善管网水质化学稳定性，其关键是控制出厂水的化学稳定性。 投加碱剂控制出厂水的化学稳定性试验结果表明，控制出厂水pH 在8.0~8.5 之间，可使出厂水接近稳定。投加碱剂提高pH 的效果，NaOH&Ca(OH)2&Na2CO3&NaHCO3。对于深圳原水，前加碱投加Ca(OH)2 为宜，投加点在投加混凝剂后1min 左右，投加量为3~5mg/L；后加碱宜采用NaOH，投加点在滤后，投加量为2~3mg/L，可使出厂水pH 在8.0~8.5 之间。前加碱投加Ca(OH)2 比后加碱成本更低。 在南方某大型工业集团生活水厂的工程实践表明，投加Ca(OH)2 和NaOH，控制出厂水pH 在8.0~8.5 之间，有效地解决了管网大面积“黄水”问题。对于原水浊度常年较低的小型水厂，采用微絮凝直接过滤，滤后投加NaOH，控制出厂水化学稳定性，综合药剂设备成本，与前加碱投加Ca(OH)2 相比，成本更低。 对于深圳原水，投加碱剂无法完全达到水质稳定，也无法有效降低拉森比率，再矿化工艺能通过调整CO2 和石灰的投量控制出厂水总碱度，从而降低拉森比率，降低降低阴离子穿透管网内壁腐蚀瘤，引发“黄水”问题的风险。深圳特区出厂水总碱度宜控制在50mg/L CaCO3 以上。采用再矿化工艺，深圳原水投加CO218mg/L，Ca(OH)2 20mg/L，可使出厂水水质完全稳定。&& 某水厂原水取自河流地表水，其PH为6.9―7.1，碱度为20―40mg/L(以碳酸钙计)之间，属低矿化度、低碱度、偏酸性。原水经常规工艺处理后其出厂水的PH进一步降低，一般在6.5―6.7之间。因此，在水处理过程中有必要投加碱调节剂，以提高出水的碱度和PH，从而增强出水的化学稳定性。
一、前投加碱试验
水厂加碱调节PH分为前投加和后投加。前投加碱即在混凝反应前投加碱， 前投加和后投加各有其优缺点。据相关的研究报道，前投加除了可以调节PH外，对于低碱度的原水，可能还有一定的助凝作用，但缺点可能是消耗较多的药剂；后投加在滤后水中投加，后投加可能相对消耗较少的药剂，但对后期的加氯消毒作用有一定的影响，且后投加基本无法直接使用石灰作为调节剂（后投加石灰后可使出水浊度明显升高）。本试验分别进行前投加和后投加试验。
1、前投加碱烧杯混凝搅拌试验
前投加碱烧杯混凝搅拌试验即在实验室利用六联搅拌试验机，模拟水厂生产中的混凝反应、沉淀过程。试验用水取自上述某水厂的原水，浊度为50 NTU左右。试验时用聚合氯化铝作混凝剂，其投加量均为5mg/L（按商品量计，三氧化二铝有效含量约为30%左右），分别用石灰、氢氧化钠，碳酸钠作PH调节剂，试验结果如下。
从表1、表2、表3和相对应的曲线图（图1-图9）可以看到：
1、投加碱调节剂，提高原水PH，经混凝沉淀后，PH降低。这主要的原因可能为聚合氯化铝水解后产生H+，消耗了水中的碱度。
2、碱调节剂的投加量越大，混凝沉淀后PH的下降率（相对于混凝前的PH）越大。主要的原因可能为聚合氯化铝在不同的PH条件下生成不同的水解产物，不同的水解产物产生不同量的H+。
3、在相同的聚合氯化铝的投加量条件下（5mg/L），碱调节剂的投加量越大，混凝沉淀后的PH越大，余浊越小，但余铝浓度却呈增高趋势。主要的原因可能为：由于铝的化合物为两性化合物，在偏碱性的条件下，聚合氯化铝的水解产物的溶解度增加，从而增加了水中铝离子的浓度。
2、 前投加碱中试试验
前投加碱中试试验即利用两组平行的中试装置，模拟水厂生产工艺，中试装置的工艺流程为：混凝反应―斜板沉淀―石英砂过滤。其中分A、B两组。A组所用的石英砂为水厂实际生产中所用的石英砂（即取自水厂滤池的石英砂），B组所用的石英砂为新的石英砂（即未使用过的石英砂）。从表4中试结果可以看到：当滤层存在生物膜时（A组），滤后水的PH、氨氮、铝均有较明显的降低趋势。当滤层不存在生物膜时（B组），则滤后水的PH、氨氮、铝与待滤水基本相同。综合上述烧杯混凝搅拌试验及中试结果，可以小结如下：
（1）投加石灰后，待滤水（沉淀池）经砂滤池过滤后，PH进一步降低。这可能与滤砂表层的生物膜所发生的生物化学作用有关：①水中的有机物一般分为含氮有机物和不含氮有机物。不含氮有机物在嫌气条件下被微生物所分解而产生发酵作用，如糖类转化为洒精，其反应如下：C6H12O6 － C2H5OH + CO2在好气条件下，被微生物所分解而产生氧化作用，如乙醇转化为乙酸，其反应如下：C2H5OH + O2－CH3COOH + H2O上述反应的产物CH3COOH和CO2均消耗水的碱度，使PH降低。②含氮有机物如受微生物等作用，能引起氮的转化，如尿素受微生物的作用，先分解成碳酸铵，再分解成氨。氨在亚硝酸菌的作用下进一步氧化成亚硝酸。从表4来看，待滤水的氨氮为0.50mg/L，滤后水的氨氮为&0.05mg/L，说明砂滤池对氨氮有较明显的去除作用，主要原因为砂滤池表层的亚硝酸菌将氨氮氧化为亚硝酸（亚硝化作用）。亚硝酸的生成为滤后水PH下降的另一主要原因：2NH3 + 3O2 － 2HNO2 + 2H2O（2）石灰的投加量越大，待滤水的PH越高，但经砂滤池过滤后滤后水的PH下降率（相对于待滤水的PH）越大。主要原因可能为：在待滤水较高的PH条件下，砂滤池表层的生物膜除了发生上述亚硝化作用外，还存在以下硝化作用：2HNO2 + H2O － 2HNO3为了证明上述推测，进行了以下对比试验：在中试试验未投加石灰时，待滤水的PH为7.0，滤后水的亚硝酸盐氮含量为0.010mg/L；同时，在中试试验投加石灰时，待滤水的PH为8.3，滤后水的亚硝酸盐氮含量则为&0.001mg/L；这说明了在不同的待滤水的PH条件下，砂滤池表层的生物膜发生不同的生物化学作用，从而进一步影响滤后水的PH。（3）石灰的投加量越大，混凝沉淀后的PH越高，但余铝浓度却呈增高趋势。这与烧杯混凝试验的结果吻合。（4）石灰的投加量越大，混凝沉淀后的PH越高，待滤水的余铝浓度呈增高趋势。但经砂滤池过滤后滤后水的余铝进一步降低。
3、前投加碱生产试验
前投加碱生产试验选择在某水厂进行，其中分为独立运行的一、二期生产线，其工艺流程完全相同，即网格絮凝―平流沉淀―石英砂过滤。试验时选择一、二期进行对比，其中二期未投加石灰，一期在投加聚合氯化铝前投加不同量的石灰，以了解在不同量石灰下的投加效果，试验结果如下（表5依次为增加石灰投加量的测试结果）。
从表5的生产性试验结果来看，与中试结果基本一致。 中试和生产试验结果均表明，前投加碱后滤后水PH下降的主要原因为滤池表层生物膜作用的结果。
二、后投加碱试验
后投加碱试验为滤后水加碱调节PH的试验。由于条件所限，后加碱试验仅以出厂水进行了氢氧化钠和碳酸钠的烧杯投加试验。试验结果如下：从表6、表7可以看到：将出厂水调到相同的PH，氢氧化钠的耗量远小于碳酸钠。
三、加碱调节PH的成本核算
1、前加碱调节PH的成本
从烧杯混凝试验结果（表1、2、3）可以查到，相应的三种碱调节剂的投加量为：石灰 6 mg/L，氢氧化钠5 mg/L，碳酸钠 18mg/L。则可以计算出相应的投加成本：
（1）烧杯试验石灰的投加量为6mg/L左右，实际生产投加量约为9mg/L，按生产投加量9 mg/L计，以石灰的价格每吨550元计，则前投加石灰的成本约为5.0元/千吨水。
（2）烧杯试验氢氧化钠的投加量为5mg/L左右，按食品级氢氧化钠的价格每吨3600元计，则前投加氢氧化钠的成本为18.0元/千吨水。
（3）烧杯试验碳酸钠的投加量为18mg/L左右，按食品级碳酸钠的价格每吨2200元计，则前投加碳酸钠的成本为39.6元/千吨水。
2、后加碱调节PH的成本核算
后投加试验即在滤后水加氯消毒后投加。从表6、表7可以看到，要将出厂水的PH调至7.2左右，氢氧化钠的投加量为2.5 mg/L左右，碳酸钠为 7mg/L左右。则可以计算出相应的投加成本：
（1）烧杯试验氢氧化钠的投加量为2.5mg/L左右，按食品级氢氧化钠的价格每吨3600元计，则后投加氢氧化钠的成本为9.0元/千吨水。
（2）烧杯试验碳酸钠的投加量为7mg/L左右，按食品级碳酸钠的价格每吨2200元计，则后投加碳酸钠的成本为15.4元/千吨水。
（1）虽然前投加石灰调节PH的成本较低，但由于前投加石灰受滤层生物膜的影响，滤后水的PH进一步降低。因此，前投加石灰很难大幅度调高出厂水的PH。同时，大量投加石灰会影响反应池的絮凝效果；
（2）如需大幅度调高出厂水的PH，只能采用后投加碱的方式；
（3）前投加石灰调节PH可能引起待滤水铝离子浓度偏高；
（4）将出厂水的PH调节至7.2左右，后投加氢氧化钠或碳酸钠的成本远高于前投加石灰的成本。其投加成本依次为：石灰（前投加）〈氢氧化钠（后投加）〈碳酸钠（后投加）。1 湛江市供水现状湛江市共有10 座给水厂，总供水能力为45万m3/d，其中以地下水为水源的4座给水厂供水能力为25万m3/d，以地表水为水源的1座给水厂供水能力为20万m3/d。管网主要采用预应力混凝土管和铸铁管，管龄最长的已达50年，20世纪90年代以后安装的管道主要是球墨铸铁管及塑料管等耐腐蚀性管道。由于地下原水含铁量高且偏酸性，各出厂水具有腐蚀性，管龄长的供水管道，特别是铸铁管和镀锌管锈蚀严重。2 供水管网对水质的影响年全市出厂水与管网水的水质比较见表1.
从表1可见，管网水与出厂水相比，浊度、色度、铁和CODMn都略有增加，原水为地下水的供水管网其浊度和铁增加量更大些，且管网水具有微弱酸性(pH 为6.76）。年出厂水和管网水的浊度、余氯、铁、细菌总数、总大肠菌群和粪大肠菌群合格率比较，余氯合格率变化不大（降低0.08%），细菌总数、总大肠菌群和粪大肠菌群合格率没有变化（合格率为100%），原水为地表水的管网水浊度、铁合格率变化不大（浊度合格率降低0.2%，铁合格率降低0.6%）；而原水为地下水的管网水浊度、铁合格率有较大的降低（浊度合格率降低4.09%，铁合格率降低2.54%。综上所述，以地表水为原水的管网水具有轻微的腐蚀作用，导致管网水浊度和铁含量少量增大，合格率微小下降；以地下水为原水的管网水对管网的腐蚀作用较大，造成管网水浊度、铁含量的增大及其合格率的大幅度降低。由于管网水CODMn较低，且保证了余氯的浓度及合格率，细菌在管网中再生或管网水受微生物污染的几率甚小。3 影响管网水水质的主要原因及对策3.1出厂水稳定性管网水具腐蚀性源于出厂水的化学稳定性差，《城市供水行业2000年技术进步发展规划》建议：对于各类管材组成的管网，要求进入管网的水应符合推荐值的要求。行业发展规划推荐在不考虑电化学过程、水中胶体影响的前提下，用Langlier 饱和指数IL配合
Ryenzr 稳定指数IR来判断出厂水的稳定性倾向。对各给水厂出水分别进行计算，各给水厂出水均为：pH＞8s,IL & 0，IR＞8.5。即出厂水化学稳定性差，进入管网后对管网具有较强的腐蚀作用，会对管网水水质带来较大的影响。对策：在各给水厂（尤其是以地下水为原水的给水厂）出水中适量投加NaOH（投加石灰会影响出厂水浊度，投加NaOH效果好），提高出厂水的pH 到7.5以上，增强出厂水的化学稳定性；强化净水工艺，进一步降低出厂水的浊度、色度和含铁量，改善出厂水水质，进而提高其稳定性。3.2 管网材质老城区供水管普遍是灰口铸铁管和镀锌管，且未做内防腐，管龄长，管道内壁老化、锈蚀严重，极其影响管网水水质。为了解各种材质供水管道对管网水的影响，所做的调查结果见表2。表2 结果表明，合格的水进入管网后，若用户使用灰口铸铁管或镀锌管供水，由于灰口铸铁管和镀锌管易锈蚀，造成管网水浊度、色度和铁含量增大，出水黄且浑浊，严重影响管网水水质。若使用塑料管等供水，则管网出水合格。对策：推广应用新型管材，强化管道内壁防腐措施，加强供水管网改造力度，结合旧城区改造，逐步更新陈旧老化管道和严重腐蚀管道。2004 年3月市委大院、农林路2号大院供水管道改造后，管网出水水质合格。3.3管网水停留时间出厂水进入管网后，在配送过程中水质发生一系列复杂的溶解与结晶、沉淀与悬浮、吸附与解吸等物理变化和氧化―还原、电化学、离子交换、水解电离等化学变化，还会发生降解、异化、同化等生物化学变化。在管网内停留时间越长，则水体自身及水体与管道接触面之间越可能发生以上各种物理、化学和生物化学变化，从而影响管网水水质。造成管网水停留时间过长的原因主要是：部分大口径管道流速较低；局部管道没有形成环网，呈枝状。对策：尽可能地联通供水管道，使其形成环状。对于暂时没能形成环网的枝状管网，定期进行管道冲洗，并经水质监测站检验合格后，再投入使用。针对本市多水源供水系统状况，建立调度控制中心，统一优化调度整个管网系统水量和水压的动态平衡，避免管网水对管道的撞击和冲擦，保证管网水的合理流向，尽可能合理控制管网水停留时间，有效改善管网水水质。4 结语湛江市供水管网对细菌、总大肠菌群和余氯合格率没有影响，但对浊度、色度和铁等水质指标有一定的影响，尤其对以地下水为原水的管网水影响很大，经调查分析并采取相应对策后，管网水水质得到了较大的改善。以后要有计划地进一步改造旧管网，加强对管网的维护与管理，不断提高管网水质。我国北方(华北、东北、西北)地区许多城市以水库水为供水水源。每逢初冬初春时节，水中氨氮出现季节性增高现象，导致给水厂出水色、味加重。尽管采取了增大加氯量的措施，但出厂水余氯仍不能达标。本文尝试对此现象的原因及对策进行分析讨论，以期抛砖引玉。1水中氨氮的影响和危害1. 1对水环境的影响&&& 氨氮是植物生长所需的营养元素，较高的氨氮是水体富营养化的元凶之一。氨氮在水中以游离氨(NH3)和离子氨(NH4 )两种形式存在。其中NH3浓度达到0. 04 mg/ L时会发生鱼类中毒现象，超过1 mg/ L可导致鱼类死亡。我国《渔业水质标准》( GB 11607 C89)规定NH3不得超过0. 02 mg/ L o氨氮还会消耗水中的溶解氧，每硝化l mg/L的氨氮会消耗4. 6 mg/ L的氧。当水中氨氮含量较高时，可能导致水体缺氧，这也对鱼类生长不利。1. 2卫生学影响&&& 氨氮硝化后生成硝酸盐和亚硝酸盐，其中亚硝酸盐可致畸致癌。水中有氨及有机物存在时，加氯后将产生氯化氰，它是一种公认的对人体有毒的物质。1. 3对净水工艺的影响&&& 原水氨氮较高一方面加大了加氯消毒的耗氯量，使出厂水余氯难以达标;另一方面氯化消毒的负作用增强，致癌、致畸、致突变的“三致”物质明显增多，危害人体健康。此外，由于氨氮导致加氯量增高，从而引起出水pH降低，一方面导致处理后水有异味，口感不好;另一方面可能引起管网中沉积的三价铁重新转变成二价铁溶出，使管网水变黄变黑。氨氮的氧化还原电位高于二价锰离了，因此氨氮的存在也会影响锰的去除。锰是引起水色度的重要因了。每增加0. 1 m g/ L的锰，水的色度增加20度。&&& 世界卫生组织《饮用水水质准则》将氨列入“能引起用户不满的物质”的黑名单，并建议指标值为1. 5 mg/ L o 日执行的《城市供水水质标准&( C J/ T 206& 2005)在非常规检测项日中规定氨氮不得超过0. 5 mg/ L。&&& 根据北方某城市给水厂的运行经验，当原水中氨氮低于0.5mg/L时，不会对常规处理工艺产生影响;当原水中氨氮在0. 5～1. 0 mg/L时，对常规处理工艺影响明显，出水余氯偏低;当原水中氨氮大于1. 0 mg/L时，对常规处理工艺影响较大，竹网末端水质发黄，有异味。2北方水库水特征&&& 作为城市供水水源，我国北方水库水有着与南方地区不同的特征:&&& (1)北方地区降雨量时空分布不均。7,8,9三个月的降雨量可占全年的70% ,目常有暴雨。暴雨时河水猛涨，泥沙含量较高。为确保水库安全度汛，防止泥沙淤积，北方水库通常采用“泄浑蓄清”的运行方式。在雨季结束之前水位一直处于较低的度汛水位，雨季过后水库开始蓄水。&&& ( 2)北方地区降雨量少，但蒸发量大，冬、春两季水库蒸发损失严重。&&& ( 3)北方地区气候寒冷，冬季水温较低。水库内底层水温度约为4℃，表层水温度可达0℃，并可形成冰盖。&&& ( 4)北方地区水库多数建于山区，库区立面狭窄，水深较大，水体分层现象较为普遍。入冬以后水温由高变低，到11月下句，上层水温度降到4℃以下。开春以后水温由低变高,3月上句上层水温度升到4℃以上。由于水在4℃时密度最大，每次上层水温度越过4℃时都会导致上层水密度大于下层水，从而引起上、下层水混合，俗称“翻库”。3水库水氨氮季节性增高的原因分析&&& (1)北方水库冬季水位较低，蓄水量少，水质调节能力较差。冬、春两季降雨稀少，入库径流量小，对污染物的稀释能力低，污染强度增高。&&& ( 2)冬春两季降雨量小，入库流量少，蒸发损失大，污染物浓缩程度较高。&&& (3)冬季库内冰盖降低了水体复氧能力，使得溶解氧较少。冬季较低的水温和较低的溶解氧使得微生物活性降低，对污染物的净化能力也降低。&&& ( 4)库中水体分层导致上下层水停止交换，下层水失去溶解氧的来源，引起缺氧，并形成还原环境，库底沉积物中的有机物在微生物的作用下被还原为氨氮，并释放到水中。当发生“翻库”时，上、下水层混合，导致上层水氨氮增高。一般情况下氨氮增高总是伴随着铁锰的增高也进一步证实了这一判断。4降低氨氮的工程措施&&& 饮用水中氨氮的去除比一般有机污染物的去除更为困难。‘常用的臭氧、过氧化氢、一氧化氯、高锰酸钾等强氧化剂对氨氮不起作用，活性炭可以有效地吸附有机污染物，但对氨氮也儿乎无效。对于氨氮的去除，可以采取以下工程措施。4. 1氯化法&&& 氯化法就是向水中加入氯气，利用氯氧化氨氮的过程。理论上在氯氮比大于7. 6 : 1的条件下，氯气与水中的氨氮发生氧化还原反应，生成氮气和盐酸。实际运行中，受pH、有机污染物等因素的影响，氯氮比往往大于7.6: 1，氯化1 mg/ L的氨氮，可产生7. 82 mg/ L的HC1，使水的pH下降3. 65,因此采用氯化法需要补充水的碱度。&&& 氯化法的优点是投资省，占地少，成本低，操作简单，效果可靠，不受水温影响，可以季节性运行。缺点是氯与水中的有机物会生成有“三致”作用的有机卤化物，可能产生一次污染，影响水的饮用安全性;氯是剧毒、易爆化学品，运输、使用环节存在一定危险性。为克服氯化产生的一次污染，可在氯化前或氯化后投加粉末活性炭，以去除水中有机卤化物。&&& 由于氯化法耗氯量较大，而目降低水的pH,所以氯化法只适用于氨氮含量较低(1 mg/ L左右)时的情况。4. 2沸石吸附法&&& 氨氮在水中通常以离了氨(NH4)和游离氨(NH3)两种形式存在。离了氨、游离氨和氢氧根离了存在动态平衡，氨氮浓度较低时离了氨占大多数。沸石是一种优良的天然离了交换剂，对离了氨有较强的选择吸附能力，利用沸石这一特性可将氨氮从水中去除。天然沸石氨氮的吸附容量受氨氮浓度、温度接触时间等因素影响。有关资料表明，粒径0. 3～ 1. 2 mm的天然沸石工作交换容量为800 eq/msm，换算成离子氨交换容量为14.4 kg/ m3。当沸石吸附达到饱和时，需要进行再生，再生液通常采用NaCI溶液。&&& 沸石吸附法的优点是出水效果好，不受温度影响，运行效果稳定，可以季节性运行;缺点是再生运行操作繁琐，再生废液含有高浓度的氨氮和N aC 1,处置不当可能造成环境污染。&&& 再生废液可以采用化学沉淀法去除其中的氨氮。化学沉淀法的原理是氨离了(NHa)与镁离了(MgZ+)和磷酸根离了(POa)反应生成磷酸铰镁(MgNH4P04)沉淀。工程上可以向废水中投加氯化镁和磷酸氢一钠。&&& 反应物氨氮、氯化镁、磷酸氢一钠与生成物磷酸铰镁、氯化钠的质量比为1: 5.59: 8.34: 7.06:6. 86。反应过程中生成的磷酸铰镁是一种富含氮、磷的高效复合肥料，市场前景十分光明。根据华南师范大学方建章和华南理工大学应用化学系黄少斌的试验研究，化学沉淀法处理高浓度氨氮废水，去除率可达96%。4. 3生物陶粒接触氧化法&&& 生物陶粒接触氧化法是利用微生物氧化水中有机物和氨氮，是由污水处理工艺借鉴而来的。该方法还可以强化浊度的去除，其原理是滤料表面的生物膜具有多糖类物质，对胶体粒了有较好的吸附作用。&&& 生物陶粒接触氧化法的优点是处理效果好，运行成本低，可同时去除有机物和氨氮，没有一次污染;缺点是工程投资较高，占地较多，水温较低时处理效果较差，通常需要连续运行。&&& 为探讨生物陶粒接触氧化法在北方地区的应用，清华大学桑军强、土占生以北京二家店水库(官厅水库下游)为水源，进行了生物预处理的试验研究。试验结果表明:水温高于5℃的运行条件下，生物陶粒滤池工艺对水中高锰酸欲指数的去除率为10%一18%,氨氮的去除率为80%一98%，出水浊度降低到2NT U以下;水温0～ 4℃的情况下，高锰酸盐指数的去除率为5%一12% ,氨氮的去除率为65%一80%，出水浊度降低到3NTU以下。&&& 上述试验研究结果证实，在北方地区冬季水温较低时，采用生物陶粒接触氧化法仍然是可行的，但需要在水温较高时进行挂膜，并目需要连续运行。&&& 根据桑军强、土占生等人的研究，水温高于5℃的条件下，池表面水力负荷6 m/水温在0～4℃时，池表面水力负荷4m/ho曝气量按气水比控制，气水比一般为l: 1。4. 4生物沸石法&&& 生物氧化法中如果采用沸石填料，即形成生物沸石法。生物沸石法既有吸附的机理，也有生物氧化的机理。与生物氧化法相比，该方法效率更高，原因是沸石对氨氮和有机污染物具有吸附作用，在沸石滤料表面形成局部氨氮和有机物浓度增高的微环境，更有利于微生物生长。许多研究表明，生物沸石滤速可达10m/ h，与普通滤池相同。与吸附法相比，该方法不需要再生，不会产生一次污染，操作简便。因此生物沸石法是一种具有竞争力的微污染水处理工艺方法。&&& 兰州交通大学李德生等人的试验研究证实，生物降解对沸石填料起到了再生作用。在原水氨氮为0. 75～ 3. 1 mg/ L, CODMn,为2. 21～3. 7 mg/L的水质条件下，氨氮的平均去除率为92. 4%,沸石始终处于离了交换未饱和状态。另根据兰州交通大学孙迎雪等人的试验研究，以兰州段黄河水作为处理对象，经过60 d的连续运行，沸石对氨氮的去除仍然有效，顶部20 cm的滤层内未达到吸附饱和，去除COD、的能力也未见有明显下降。&&& 值得注意的是上述试验研究都没有曝气装置，说明原水氨氮超标不严重时，原水的溶解氧可以满足氨氮硝化的要求。如果原水氨氮在1～2 mg/L左右，目溶解氧较高，生物沸石法应用十分简单，只需将滤池中的石英砂滤料改为沸石滤料即可。4.5扬水曝气法&&& 如果季节性“翻库”是氨氮增高的主要原因，可以采取扬水曝气法。扬水曝气法是在水库中设置扬水曝气装置，促使水库中上下层水体对流，并增加溶解氧，防止下层水处于缺氧或厌氧状态，进而避免水库底部沉淀物发生还原反应。扬水曝气法还可以防止水面结冰，有利于增进大气复氧。根据西安建筑科技大学为太原市引黄工程做的可行性研究报告，供水量为20～40万m3/ d时，扬水曝气法的投资约348万元，运行费用5 702元/d。成本为0. 014～0. 028元/m3。与生物氧化法相比，扬水曝气法投资少，运行费用低，不造成一次污染，优点十分明显。&&& 但是为防止水库下层水体厌氧，扬水曝气设施需要长年运行。对于季节性氨氮增高的情况而言，这是难以克服的缺点。&&& 上述降低水中氨氮的工程措施各有利弊，应根据水质、水量等具体情况选用。其中生物沸石法优势明显，适用性强，应用前景广阔，是极具推广价值的微污染水处理方法。水厂处理工艺流程见图l。水厂运行一段时间后，全镇都出现不同程度的黄水现象，每天早上打开水龙头，多的能放出20～30 L黄水，少的能放出几百毫升，即使刚交付使用的新房(室内为PPR管材)，也能接出半杯黄水；另外，黄水现象持续时间较长，数月间几乎每天早上打开水龙头都有黄水。居民对这种黄水现象反响强烈，水费回收率较低，影响了企业正常的生产经营，也引起当地政府和上级行业主管部门的高度重视。
1黄水现象的原因分析2007年8月初，笔者参观了海水淡化厂整个制水工艺流程及一些住宅小区，现场采样发现水质确实很差，除发黄、发黑外，还有许多絮体。经与设计单位、自来水公司及建设局等单位进行沟通，对部分水质进行了分析检测，最终认为导致黄水现象严重、持久的原因有以下几方面。①海水淡化厂出厂水质腐蚀性较强。国内外一般都采用反渗透技术进行海水淡化，对于海水中氯化物的去除有很好的效果，但在去除氯化物的同时，也把海水中许多离子去除了。根据自来水公司6月20日送样委托国家城市供水水质监测网宁波监测站的分析结果来看，出厂水总硬度为1l mg／L，总碱度为23 mg／L，总溶解固体为209 mg／L，参照城市供水行业2000年技术进步发展规划》的标准计算方法j水的稳定指数，Ir=11．7(出厂水温以22～27℃、pH以7．2计)，淡化水属于极严重腐蚀类型(稳定指数&9．0)。②供水管的材质差。从自来水公司了解到，淡化厂出水到小区的供水主干管主要为水泥管，少数为铸铁管，而小区管网主要为镀锌管，遇到带有腐蚀性的淡化水时就更易遭到腐蚀破坏，结果是使镀锌管、铸铁管中铁溶出，水泥管中水泥砂浆(一些以硅酸盐为主的碱性成分)遭到腐蚀破坏。③间断降供水。淡化水一般每口供水时间为6：00―2：30，当早上供水时管道中水力状态突然发生变化，容易使沉淀于管壁的铁质等杂质浮起，随水流流出取水龙头。④二氧化氯投量较高。淡化厂出厂水中二氧化氯含量一般达到0．3～0．5 mg／L，二氧化氯的氧化能力比液氯强，投量较高时，一方面会对金属材质表面的氧化保护膜产生破坏，另一方面会使管网中溶解态的低价铁发生氧化反应，形成高价位的铁而沉淀。当水力状态发生比较大的波动时，这些沉淀物就会形成黄水。2结论及建议造成海水淡化水厂出现黄水现象的主要原因是淡化水腐蚀性较强、小区管网材质较差、二氧化氯投量较高及问断性的供水。针对造成黄水现象的原因，认为解决的措施主要有以下几方面。①改善管网材质。目前该镇自来水公司正在分批对管网进行改造，用PE管代替镀锌管、水泥管及铸铁管等。②提高淡化出厂水质的稳定性。目前虽然开展了管网的改造，而且发现黄水现象有所减轻，但仍普遍发现早上打开水龙头时还有黄水(甚至包括一些才交付两年、室外管网为改造后的PE管、室内为PPR管材的住宅，只不过黄水数量少一些)。分析其原因，是由于住宅中仍有一些镀锌管及水表、屋顶水箱、水龙头等含铁的材料，即使已经实施对管网材质的改造工程，仍有必要提高淡化厂出厂水质的稳定性，否则自来水不可避免地会遇见水表、水龙头等含铁的材料。提高淡化厂出厂水质稳定性的措施有以下几点：a．淡化厂出厂水比一般自来水的总硬度、总碱度低，特别是总硬度较低，这是由于使用了反渗透膜，导致水质的稳定指数计算值较高，使水质具有极严重的腐蚀性。可以采取一些适当的措施提高总硬度、总碱度及pH，虽然淡化厂出水pH值已经达到7～7．3，但针对淡化水特定的水质，还需继续提高pH至8．0左右。要想同时提高总硬度、总碱度及pH，最佳方法是反渗透出水后直接投加熟石灰水，目前国内许多以水库水为原水的自来水公司在混凝反应前投加熟石灰水，一方面改善了混凝反应的效果，另一方面提高了出厂水的pH，提高了管网水质的稳定性，有效地减少了管网黄水现象的发生(如绍兴自来水公司)。不过，根据该镇海水淡化处理工艺流程，熟石灰水只能投在反渗透工艺后，而且必须再加一道后续过滤工艺(砂滤)。b．目前中和滤器的滤料主要是石灰石，粒径约为l mm，建议减小粒径，以增加颗粒与水接触反应的面积，提高出水总硬度、总碱度，或者在原中和滤器的后面再加一套石灰石中和滤器，进行两级中和反应，以进一步提高出水总硬度、总碱度。另外，还应适当增加Na2CO3投量，使pH达到8．O左右。根据《城市供水行业2000年技术进步发展规划》中提供的资料，美国、德国、瑞典、丹麦、挪威等国联合研讨了管网水质的稳定性，提出对于由各类管材组成的管网，要求进入管网的水应符合以下条件：pH=8．O～8．5、总碱度(以CaC03计)为33～82mg／L、总硬度(以CaCO3计)为37．5～75 mg／L、Cl一及SO42一形成的盐要少。③适当减少二氧化氯投量。淡化厂出厂水中二氧化氯含量一般达到0．3―0．5 mg／L，国家新的《生活饮用水卫生标准》中规定用二氧化氯消毒时，出厂水的二氧化氯含量只需在0．1 mg／L以上。对于供水管网不长的小城镇，管网中二氧化氯的余量没必要过高，建议夏季出厂水的二氧化氯浓度控制在0．2 m∥L左右，其他季节则控制在0．15 mg／L左右。④有条件的话尽量采用连随着人们对水质要求的提高，管网水质二次污染问题近年来日益突出，研究管网水质二次污染的原因及防治对策逐渐成为供水领域中的重要内容。以往研究主要考察各种条件下AOC的变化情况，结合分子方法对生物膜微生物的研究较少，同时对管网腐蚀机理研究较少。 本文考察了有机物浓度和管道材质对出水水质和输水管网生物稳定性的影响。并对塑料管材有机物溶出的问题进行了研究。针对管材腐蚀带来的管网水质化学不稳定现象，考察了生物膜对铸铁管腐蚀的影响，并采用分子生物学方法对腐蚀机理提出了解释。 通过AR反应器动态试验，设定三种AOC浓度(50μg/L、150μg/L、250μg/L)，发现有机物浓度对生物膜异养菌发育有较大影响。PE管上的生物膜异养菌在低AOC浓度水平下(50μg/L)就可以持续增殖，其生物膜异养菌平板计数(HPCs)明显超过105CFU/cm2，说明PE管材比不锈钢管材更有利于生物膜的发育。在AOC浓度高于50μg/L时，PE管材和不锈钢管材的附生生物膜在30天内均可以发育成熟，生物膜HPCs在30天后均稳定在105CFU/cm2。不同AOC浓度下，随着时间增加，生物膜的HPCs变化明显说明有机物浓度对生物膜异养菌发育有较大影响。 通过设定不同温度的浸泡液对塑料管材(PE，PPR)进行浸泡，并测定出水CODMn的浓度，30℃浸泡15天时CODMn的浓度已经达到原水的1.67倍；20℃时也可得出同样的结论，试验结果证明了塑料管材溶出有机物现象的存在。 通过铸铁管腐蚀的研究，1~7天时有生物膜组样品出水中总铁的浓度比无生物膜组样品的浓度高，而15～30天时则呈现相反的规律。说明生物膜在发育初期促进腐蚀，随着时间延长，逐渐抑制铸铁管的腐蚀。采用PCR-DGGE对铸铁管生物膜微生物进行了鉴定，发现30天时生物膜上存在可以抑制腐蚀的荧光假单胞菌以及食酸菌等铁还原菌。铁还原菌可以还原Fe(III)，使得Fe2+浓度升高，导致Fe/Fe2+氧化还原电位升高，阻止单质铁的溶出，从而使腐蚀速率降低。PCR-DGGE结果很好的解释了生物膜从促进腐蚀到抑制腐蚀的转变过程。 实验考察了管网水质生物稳定性和腐蚀机理两方面的问题，研究结果为进一步提高水质打下了基础。日，国家新修订的《生活饮用水卫生标准》(GB)正式施行，延续21年之久的老标准(GB)终于完成了历史使命。新标准规定的指标由原来的35项大幅增加到106项，部分指标的限值也更加严格了。因此，在新标准的贯彻和执行当中势必会遇到一些问题和困难。笔者结合汕头市澄海区自来水公司的实际，试述供水企业面临的困难、挑战以及如何综合应用技术与管理手段应对供水水质标准的提高。
1　供水企业如何适应新国标的要求
1.1　新国标的主要改进
新国标的检验项目由原来的35项大幅提高到106项，增加了71项。其中微生物学指标由2项增至6项，增加了对蓝氏贾第虫、隐孢子虫等易引起腹痛等肠道疾病、一般消毒方法很难全部杀死的微生物的检测。饮用水消毒剂由1项增至4项，毒理学指标中无机化合物由10项增至21项，增加了对净化水质时产生二氯乙酸等卤代有机物质、存于水中藻类植物微囊藻毒素等的检测。有机化合物由5项增至53项，感官性状和一般理化指标由15项增加至21项。并且，还对原标准35项指标中的8项进行了修订。
1.2　对供水企业的新要求
从水源到用户龙头，是一个完整的供水系统。要始终保证向用户供应符合标准的水，就要求供水企业要对供水系统进行全面质量管理，包括：符合要求的水源和水源保护(该项应主要由政府及相关职能部门承担)；符合要求的净水构筑物和良好的管理维护；合理的输配水系统和良好的管理；完善科学的水质指标检测和水质监控能力等。这些，均对供水企业提出了新的、更为严格的要求。
1.3 供水企业普遍存在的困难
当前，供水企业普遍存在供水设施、工艺技术、管网配水等不能满足新标准的要求，同时，水厂管理上也存在一些问题和不足：水厂全面质量控制观念淡漠；缺乏水质综合管理措施，对水质突变等异常情况，应对措施不足；水厂的自动化程度较低，多数水厂运行仍然依靠员工“勤跑、勤看”；水厂水质检测能力不足，检测项目数量及精度不高。另外，还有设施改造的投资问题，有了投资还需要有足够的时间去实施，其后，供水成本也会随之上升，供水价格上涨压力也会增大。而供水价格的周期性滞后和调整不到位一直是供水企业普遍遇到的问题，而这对供水企业的发展又形成了制约。
2　应对措施和途径
2.1　加大水质检测配套投入，提升检测技术水平
　　水质标准提高后，检测能力跟不上，也就无法判断水质是否达标，执行新标准便成为空话。因此，提高水质检测能力和监管水平是施行新水质标准的首要任务。为适应新国标，供水企业必须加大水质检验室（或化验室）的建设投入，同步提升检测技术水平。
　　我公司从2002年起就先后购置了原子吸收仪、气相色谱仪、放射性α、β测定仪、紫外分光光度计、浊度仪等先进设备一批，2005年9月通过省质量技术监督局计量认证，而后继续加大实验设备的投入，先后购置了离子析谱仪、原子萤光光度计、微生物监测台等。目前能独立完成全部水质常规指标的检测，非常规指标检测项目也可达到4-5项。今年准备增加气相色谱仪的检测器，继续增加非常规指标的检测。坚持检测与试验研究相结合的方针，努力提高检测质量和开拓新的检测项目，技术人员对具备硬件能力的新项目即时开展研发工作，对暂时不具备能力的新项目广泛查阅资料、搜集相关信息，及时提出切实可行的实施计划。随着技术设备的不断更新，除派相关技术人员到外地学习培训外，定期还要对各类检测人员进行理论及实操技术技能的考核。目前在职检测人员均通过省水协、省技监局化验技能的考核，全部持证上岗。
2.2　加大水源保护力度和原水水质监测
水源水是自来水的原料，水源水质直接关系到饮用水安全，优质水源是供水安全的基本保证。然而随着经济的发展，水环境受工农业废水和生活污水、生活垃圾的污染日益严重，许多水源已受到不同程度的污染，饮用水水源水质也日益变差。澄海地处韩江流域下游，由于来自上游的污染日益突出，加上境内存在不少污染隐患，目前水质已有下降的趋势。汕头市于日起正式实施《汕头市生活饮用水源保护条例》，为汕头市饮用水源管理提供了法律依据和保障。我公司积极采取了一系列措施，致力饮用水源保护，加强水质管理：在二座水厂取水口设立了栅栏、铁闸、围油栏，并配备围油绳、吸油毡等，对水面可能出现的油膜起到吸附、拦污作用。各水厂厂区内除安装各种水质在线仪表对水源水进行实时检测外，还设置源水生物预警池，通过在原水中放养鱼苗进行生物监控。取水头部安装闭路监控装置等，实时监控取水点情况。联合水源地的街道中队，加强对取水头部的巡查，从严查处在取水口乱倾倒垃圾、废弃土及有毒有害物体的行为，对停留在取水头部的漂浮物及时清除，确保取水安全。
2.3　重新评估供水系统，更新改造净水设施和配水管网
新国标要求出厂水、管网水、二次供水和用户龙头的水质均应达到水质标准各指标的限值。评估供水系统的主要内容有：水源水质污染物的调查监测（包括藻类等）；净水设施的建设年代，构筑物适应新国标的能力和有无缺损，出厂水水质；供水管网水质状况；二次供水设施水质和用户龙头水的水质。要确保整个供水系统水质达标，需做好以下环节的工作：
2.3.1　更新改造净水设施，适应新国标的要求
　　净水设施更新和改造的主要依据为：水源条件和水质受污染的程度；不同年代建设的净水设施是否设备陈旧和效率不高，净水构筑物是否老化和缺损；检测仪表配置和控制水平是否适应水质的提高；运行参数是否合理，各单元工艺的配合和衔接是否协同高效；运行管理是否存在安全隐患。
　　为适应新国标，我公司参照《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》，根据现在水厂水源水质情况和水厂工艺，对原有的生产工艺进行技术改造。2007年已对一厂3组无阀滤池的配水系统、一厂加药系统、在线仪表等进行改造（改造后滤后水浊度降低了0.1NTU，目前稳定在0.3NTU左右）；明年计划对二厂二期工艺进行技改、二厂三期V型滤池加盖顶蓬、二厂V型滤池更换滤料、二厂三期加药系统技改、二厂取水泵房安装变频调速装置、自控系统更换部份硬件设备等。
2.3.2　完善配水管网，保障管网水质
　　出厂水经输配系统，浊度会有不同程度的上升。根据有关资料表明，出厂水水质经配水管网，除浊度指标发生变化外，氨氮、硝酸盐、三卤甲烷、卤乙酸、硫酸盐等指标在不同条件下，其含量会发生变化；同时管网水水质还受管道和附属件材质的影响。城市配水管网的规划和改造，需结合降低管网漏失、完善管网优化运行、提高管网水质等多项内容综合考虑。我公司以积极的态度加大对管网建设改造的投入，近几年来共投资3000多万元，敷设一批市政供水干管，共建设DN100 管道50多公里。在管材的选用上，我们尽量采用UPVC、PE等新型、环保管材，减少管材对水质的二次污染。同时分期分批对城区各村居管网进行较大的改造，解决缺水缺压问题。目前，DN100以上的供水干管已达310公里，管网压力合格率达98.5%，管网监测点水质综合合格率达98%以上，保障管网水质。
2.3.3　加强二次供水管理，确保用户水质达标
　　城镇供水系统中，难以避免二次供水。而二次供水设施引起的水质污染事例很多。据有关资料，目前受理的水质投诉中，由于二次供水引起的水质问题达80%。由于现行管理体制，澄海城区二次供水设施的产权和管理权不归供水企业，城区供水不能实现供水企业全过程的专业化管理，二次供水存在水池清洗、人员管理、水质监测、二次消毒等无法保证的问题，二次供水水质难以达到新国标的要求。而加强二次供水管理牵涉到管理体制的改革。
2.3.4　用户的用水器具要符合新国标涉水产品的卫生要求
　　目前，供水管理体制所规定的供水企业的管理范围是制水厂和输配水管网，供水水质只负责到入户计量表前，而用户在入户管道材料及配套器具选用上缺乏防范水质受二次污染的意识。如何让用户在选用入户管材、配件和用水器具时要符合新国标GB/T17219的要求，也是供水相关部门在实施新国标时需要应对的一个课题。
3　优化、强化常规水处理工艺
3.1　加强科学管理，保证出厂水稳定
出厂水水质是保证供水水质的前提和首要环节。为保证管网水水质达到要求，对经过管网可能引起变化的项目，要在出厂环节进行严格监控，并对项目的指标值，根据水厂运行和水质监测积累的经验，对出厂水水质的指标值，适当留有余地。
3.2　在水厂日常运行抓住关键性运行指标
严格控制出厂水的浊度、余氯、PH、氨氮等指标是提高管网水质，保证供水符合新国标的关键。针对我司水源水水质和供水水质现状，我司通过加强管理和技术改造，强化、优化常规处理工艺来降低浊度，通过降低沉淀池出水浊度（≤2~5NTU，合格率≥95%）、控制滤后水浊度（≤0.2~0.5NTU，合格率≥95%）、安装在线浊度仪、余氯仪等，并通过科学加氯去除水中细菌和大肠菌群并降低副产物风险等措施，全面实施质量控制，层层落实水质责任制，保证水质内控指标的完成。
3.3　完善水质监测监督体系
我司建立健全水质监测监督体系，以公司水质化验中心为主要监测监督机构，每月全面监测并评价水源水、出厂水和管网水水质情况，对各种净水材料严格把关；水厂化验室是各厂出厂水和水源水的水质监督监测基层单位，负责本厂净水过程水质的控制，及时为生产提供原水水质数据；另外还建立在线水质自动监测系统，使其成为整个水质监测体系的重要组成部分，实现24小时的连续水质监测。
供水企业普遍较低的检测能力将严重影响新标准的实施进程，水质标准提高必然对水质的检测方法、药剂、仪器等提出了新的要求，也必然会增加企业的成本支出。如何消化这些费用，如何整合社会检测资源，如何提高检测设备的利用效率等，不仅是摆在供水企业面前的一个难题，也是各级政府需要认真研究并妥善解决的问题。
水质标准的提高需要一个过程，而这个过程可能会非常漫长，供水企业将面临巨大挑战，可谓是任重道远，步履艰难!供水是关系国计民生的大事，供水行业是公共服务行业，全社会要共同应对挑战：各级政府应履行更多的社会责任，供水企业应承担更重的保障任务，消费者应自觉交纳水费并争做节水减污的模范，行业协会要做自律的表率！出厂水的化学稳定性及管网污染防治？供水系统水质的化学稳定性是指水在输配过程中，由于各种因素的影响，水中含有的各化学物质之间或者与外部特别是管道之间发生化学反应而引起稳定性改变，主要的化学变化有氧化、水解、还原等。水质的化学稳定性研究涉及到水在管道输送过程中结垢或腐蚀的倾向，水质化学稳定性好，在水工业中常被定义为既不溶解又不沉积CaCO3。水中的CaCO3 溶解平衡体系一般是指重碳酸钙、碳酸钙和二氧化碳之间的平衡。如水中游离二氧化碳含量少时，则发生碳酸钙沉淀；如超过平衡量时，则发生二氧化碳腐蚀，反应式如下：Ca（ HCO3）2P& CaCO3＋ CO2＋ H2 O& （1.1）当水中的CaCO3 过饱和时，倾向于沉淀出CaCO3。这种水在管道中流动时，会产生CaCO3 沉淀，沉积在管壁上，引起结垢，称之为结垢性的水。当水中CaCO3 含量低于饱和值时，则倾向于使已沉淀的CaCO3 溶解。这种水遇到混凝土的管道和构筑物就会产生侵蚀作用，在金属管道中流动时则会溶解管道内壁碳酸钙保护摸，对金属产生腐蚀作用，称之为腐蚀性的水。二者都是不稳定性的水。既无沉淀CaCO3 倾向，也无溶解CaCO3 倾向的水，才是化学稳定的水。国内外学者对供水系统水质化学稳定性的研究主要集中在水质化学稳定性的判别指数及模型、管道内壁腐蚀瘤的形态特征及结构分析、腐蚀产物的释放及有色水形成的机理、水质化学稳定处理及腐蚀控制方法等方面水质化学稳定性的判别为了对水质的腐蚀性和结垢性进行控制，必须要有一个能评价水质化学稳定性的指标体系，以便对水质化学稳定性进行鉴别，从而采取相应的稳定性控制措施。水质化学稳定性的判别指数分为两大类，一类主要是基于碳酸钙溶解平衡的指数，如Langelier 饱和指数、Ryznar 稳定指数、碳酸钙沉淀势CCPP 等；另一类则是基于其它水质参数的指数，如Larson 比率等。供水系统水质化学稳定性的控制方法虽然采用更换金属管材、在金属管道内涂水泥砂浆、环氧树脂等技术措施，可以在一定程度上解决管网水质化学稳定性的问题。但是水泥砂浆、环氧树脂等衬里材料的脱落又会引起金属管道继续腐蚀。沙特的Al Khobar海水淡化水厂的管网主要是内涂环氧树脂的钢管，但运行几周内，环氧树脂就部分脱落，引起钢管严重腐蚀。而且城市供水管网系统的改造费用相当巨大，有些路段还不具备施工开挖条件，金属管道在管网中还将长期存在。因此，在水处理工艺流程中进行水质化学稳定性的控制，十分有必要。国外广泛采用的水质化学稳定性控制方法和措施有调整水的pH值、碱度和硬度，投加缓蚀剂，曝气去除CO2 等；而在国内，进行水质化学稳定性控制的水厂还不多。1 调节 pH 和碱度调节水的pH 值、碱度， 有两种方法： 一是投加NaHCO3 、Na2CO3 、NaOH、石灰等碱性物质，其中后面三种常和CO2 联用；二是在石灰石接触池或石灰石滤池(limestone contactor/filter)中过滤。前者需要建设加药装置，常用于大中型水厂；后者由于运行费用低、操作简便，常用于小型水厂。投加不同的碱剂，调整pH值、碱度的效果又不同。Shock[ 17]认为分别投加1mg/L的碱剂，石灰浆可以提高1.35mg/L CaCO3 的碱度，NaOH (50％溶液)、Na2CO3 和NaHCO3 对碱度的提高分别为1.25、0.94 和0.59 mg/L CaCO3。高华升等人在供水管网腐蚀控制小试实验中，分别投加饱和石灰水、浓度为10g/L的Na2CO3 、NaOH和NH4OH， 发现在相同投量下， 提高的pH 值的幅度NaOH&NH4OH& Na2CO3& 饱和石灰水。虽然NaOH 提高pH 值的效果明显，但其价格相对昂贵、操作安全性欠佳，且不易控制。而石灰来源广泛，价格低廉，也易于控制。Na2CO3 和NaHCO3 操作条件要求较宽松，安全性好。2 投加缓蚀剂为避免用于饮用水中的缓蚀剂的副作用，很多国家对缓蚀剂的成分和投量进行严格控制。往往只有通过检验，无毒且达到食品级的缓蚀剂才能用于饮用水中。目前常用的有：磷系、硅系缓蚀剂及它们的混合物。磷系缓蚀剂又包括正磷酸盐、聚磷酸盐。正磷酸盐是一种阳极缓蚀剂，并且只有在水含氧气的情况下才有效。正磷酸盐中，常用的有Na3PO4、NaH2PO4 和Na2HPO4，其中Na3PO4 最为有效。汪义强[ 39]等人用石灰和Na3PO4 解决南方某市供水管网的红水问题，取得了良好的效果。聚磷酸盐可与水中的钙、镁、铁等阳离子生成难溶的络合物，在金属管道内壁形成保护膜。但水中钙离子浓度与聚磷酸盐浓度之比至少应为0.2，最好到达0.5。硅酸盐缓蚀剂常用的是水玻璃，是Na2O和SiO2 不同比例的产物。硅酸盐用于控制腐蚀时，对低硬度、低碱度和低pH的水体比较有效。硅和磷的混合物也常用于给水系统的水质化学稳定性控制，傅文华[ 40]等人曾介绍了德国GIULIN公司生产的“归丽晶”，它是聚磷酸盐和硅酸盐的混合物，可以有效的减缓腐蚀，保护管道，解决由腐蚀引起的“红水”问题。3曝气去除 CO2当水中CO2 浓度很高时，曝气可以去除CO2，使得[H2CO3]/[HCO3C]的比值降低，从而使水体的pH值升高。美国加州Idyllwild供水区水质pH略低，CO2 含量高。曝气去除水中60％的CO2 时，可使水的pH值由6.3 提高到7.5，管网腐蚀也得到了有效控制。4完善配水系统及管理维护对策水质标准是指用户龙头放出来的水质。在出厂水符合标准的基础上，为保证管网水符合标准．应做到：①严格控制和避免污染物特别是受粪便污染的污染物进入配水系统。须严格控制和避免的有：用户污水通过自来水接水管倒回到配水系统；各清水池要加盖盖好．避免飞禽粪便等污染物进入，通气孔要用网罩，避免昆虫进入；配水系统要维持足够的压力。避免地下水渗入；避免管网发生水锤．以免低压或负压时地下水渗入；新敷管道清洗消毒达到规定要求；管道停水检修尤其是爆管检修时。要尽最大努力避免污染物进入或进行必要的消毒。②清水池、屋顶水箱、地下水池，每年要清洗消毒1―2次。③配水系统，主要是配水管，要定期冲洗，以改善管网水质。④管网水色度超标．要检验铁、锰值．找出增加铁、锰值的关键管段，对这类关键性管段逐步进行改造。⑤发现个别地区耐热大肠菌或埃希大肠菌不合格，要进一步分析，对多次不合格的则要检查原因，并采取相应措施。⑥发现边远地区管网余氯消失，要因地制宜采取提高出厂水余氯．改用氯胺或管网中间补充加氯等措施。
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