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方卫国:从源头到龙头影响xpj线路检测品质的若干细节因素分析

  【栏目导读】xpj线路检测安全的本质是从源头到龙头的全流程控制,只有做好各个环节的质量管控、技术提升才能保证饮用水安全,并向高品质饮用水的方向发展。浙江省在水厂建设、优质xpj线路检测方面已达到国内一流水平,此次特邀杭州萧山环境集团方卫国总工程师列举了从源头到龙头影响xpj线路检测品质的若干细微因素,定性分析了其对水质的负面作用,指出了在水质管控过程中一些不容忽视的细节,可供同行借鉴。
  提起如何提高饮用水的水质,人们往往首先会想到优质的水源地、良好的处理工艺以及用户末端维护良好的二次xpj线路检测设施。但只关注这几个环节还远远不够,大量对xpj线路检测品质有不良影响的因素广泛存在于制xpj线路检测的各个环节中,设计、建设、施工、运行维护等各个方面都会涉及到。本文罗列了一些事实,但只是一些定性的分析,严谨的数据统计分析仍有待试验进一步论证。
  一、 原水水质的影响因素
  01 原水取水口处的拦污设施
  在江河中取水,视取水量的大小,一般会设固定式的拦污栅或拦污栅+旋转滤网等设施,目的是拦截、去除各类随原水进入吸水口的杂物,包括各类水生动植物。由于后续还有水泵、调流阀等设施设备,一旦一些体积较大的水生动植物如水葫芦、鱼类等进入,很有可能被水泵叶轮、调流阀栅条切碎、破坏,这些粉碎后的物质在水中腐败分解,直接影响原水水质。
  02 原水管道内壁上附着的水生物
  在南方地区,原水管道内壁附着的常见水生物是贻贝类物质,积存的厚度会达到3~5 cm,这些贝壳类物质在新陈代谢、死亡脱落等过程中释放出的物质是否会对原水水质构成影响?这方面的研究目前较少,但联想到一般情况下生物体的生长死亡过程,排泄到外界的基本上是一些废物,所以是否也可以推论出,这些生物体对原水水质也是有害无益的。从实践来看,在原水侧投加高锰酸钾,除了可有效提高后续的混凝沉淀效果,在除铁锰的同时,对这些贝壳类物质的生长也有抑制作用。在使用高锰酸钾的原水管道中,只看到零星有一些贻贝类的附着,这与以往没投加高锰酸钾时原水管道壁上生长着密密麻麻贻贝类生物体的情形大相径庭。
  03 原水管道停运后的再投运
  由于原水水质的自有特性,再加上原水管道中的水生生物情况,当原水管道因检修、抢修等情况停运时,超过一定的时间(水温高时,时间短一些;水温低时,时间可以长一些)再投运,如果没有彻底排净原有管道内的积水,这部分死水就会是一股臭水,一旦混入原水进入水厂制水工艺,必将会引起严重的水质事故。
  04 备用水源启用时
  备用水源、取水设备、与正常原水管路联络管路等部位,由于长期备而不用,积存的原水已发黑发臭,启用后,如没有事先的处理措施,也将发生与上述第(3)点类似的严重水质事故。一个可供借鉴的处理办法是:在设计及建设时,考虑在每次投运初期,需有这一股死水的排放设施及去处;对于相对静止的备用水源地的水体,在平时及投运前就应有替换的措施,从而保持水质的达标稳定性。
  二、 水厂生产过程中对水质的影响因素
  01 生产废水的回用
  设计院给出的常见的水厂处理工艺认为,排泥水经过处理后,其上清液是可以回用的。因此,会把所有的泥水汇集到泥水调节池,经过浓缩、上清液回流,浓缩部分的泥水再进入下一步的脱水处理工艺段。
  排泥水的来源是日常的反应池排泥水、沉淀池排泥水、滤池反冲洗水。一些水厂为充分利用水资源,把一些常流水的水质取样点的水也收集并汇入排泥水系统(投加过试剂的应排入废水系统);其次是周期性的(一般以年为单位,甚至更久)反应沉淀池、清水池等清空清扫期间的排放水。
  反应池的排泥水、沉淀池的排泥水均是间隙排出的,一般以天为周期;个别水质较好的水厂,排放周期更长;一些管理上欠缺的水厂,排放周期更存在不确定性。这些正常或非正常的工况中,排出的泥水均带有明显的泥腥味,而泥腥味是影响自来水感观指标的一个重大因子。即使其他水质指标均达标,存在泥腥味的自来水仍很难让用户接受。不论这些泥水中是否仍存在其他污染指标,这类水均不应当直接回用,其上清液也不应回用。
  水质取样点的流动水本身就是制水环节中的过程水,可直接回用。
  反应区、沉淀池、清水池在清洗时的排空水,除了排放初期和末期会有高浓度泥浆水带出,后续中段的水基本上接近于清水,可直接回用。
  02 药剂质量
  现在一个普遍的观点,要尽量减少化学药剂的使用,尽可能地用物理手段去除水中的污染物及杂质。但到目前为止,这只是一个愿景,规模化的生产应用仍存在一定的制约因素。因此,一些必须使用的化学药剂仍需使用,例如混凝剂。
  助凝剂,大多指PAM,成分多为聚丙烯酰胺,分成阳离子型、阴离子型、非离子型等若干类产品。丙烯酰胺的聚合物本身并不是有毒物质,但其单体对人体有神经性毒性。因此,对于应用于生活饮用水生产过程的药剂,政府监管部门应当加强监管力度;自来水企业在采购检验时,应当进行有效溯源。只有生产管理规范、生产工艺科学合理、使用原料正规可靠的厂家,其产品才可能保证优质合规,而非仅仅依据涉水卫生许可批件,及一些不确定是否为实际抽样得出的检测报告和合格证;也不能依据仅通过抽样化验对照国标中有限的几项指标就得出产品可用的结论。
  另一类净水材料是活性炭,在水厂中使用的主要有颗粒活性炭和粉末活性炭两大类。活性炭按原料分为煤质炭、木质炭等;按其加工过程分为新炭和再生炭。饮用水生产过程投加活性炭是为了进一步提高水质,大多数情况下是作为应急处置手段在使用,如果有劣质活性炭材料的存在,一旦被投加于水体中,对于水质而言,无疑是雪上加霜。
  03 补救措施
  以加药为例。几乎所有水厂在前端需投加混凝剂,少数水厂有除铁锰、去嗅味需求的还会投加高锰酸钾。由于水厂的反应混合沉淀池是一个1~3 h的长流程,等末端结果出来后才能知晓前端加药量是否合理、是否过量投加或欠量投加。如混凝剂投加欠量,则会导致沉后水浊度超标,进而引起滤池负荷加重,存在滤后水浊度超标等的风险;如高锰酸钾投加过量,则会引起沉淀池池面水体颜色发红,存在滤后水色度超标的风险。如果在滤池前设有微絮凝混合搅拌装置,并把投加设备及管路作为一种常态化布置,那么一旦发生这种情况就能利用此装置做出应急处置,保证水质的连续稳定达标。目前,很多新设计的水厂,业主和设计单位已意识到这个问题,此方面的设计案例也在不断增多。
  以加氯(包括次氯酸钠等)消毒投加为例。大部分水厂分为前加氯和后加氯,有些水厂因为有前臭氧及生物活性炭工艺,只有滤后一道的加氯处理。加氯后的水一般会经过清水池的库容调节,在这个过程中,水中的余氯含量受到水温、清水池内水力停留时间等因素的影响,会出现出厂水余氯波动较大的现象,应当及时予以解决。近年来,由于在线监测仪表、自动投加装置的成熟应用,不少自来水厂在出水泵房处增设了补加氯环节,很好地稳定了出厂水的余氯值,使出厂水水质稳定达标。
  对于新建或在设计阶段的水厂,实施补救措施较为便捷;对于已建水厂,若改造难度并不很大,也可考虑投入或增添一些补救的技改内容。
  04 水厂构筑物伸缩缝的完好性
  由于水厂水工构筑物,如沉淀池、清水池等的几何尺寸超长超宽,出于建筑结构安全可靠的角度,在设计和施工时,会每隔一段距离设置一条伸缩缝,伸缩缝以专用橡胶止水带和嵌缝材料进行防渗防漏处理。很多水厂的伸缩缝处会出现渗漏的情况,当伸缩缝出现渗漏问题时,一些外来的不合格的水源渗漏入自来水的生产过程中,这对水质的影响是显而易见的。
  要解决这个问题,应当对产品进行溯源:只有规范的厂家使用优质的原料,并采用科学合理的工艺才有可能生产出优质的产品;对于招投标环节中无法对施工单位有效监管的难题,在大环境难以改变的前提下,对这部分的关键材料实行单独招标,是一种可实施性较强的办法。
  三、 配水管网对水质的影响因素
  01 水龄
  当自来水在管道中的停留时间较久时,其水质会发生变化,关注的往往是水中余氯的衰减速度及残留值,以及微生物是否会超标。随着水厂的集约化以及城乡xpj线路检测一体化的发展,管网与水厂的距离越来越远,水厂出水到达末端用户所用的时间可能会在几天以上。在水泥内衬的新管网中,pH变化较为明显,出厂时pH值在7左右可上升至pH值接近于10,用这种水烧开后泡绿茶,茶水会呈红褐色,用户便会提出水质质疑。要解决这个问题有一定的难度,建设就近的水厂或管道口径按近远期来布置都不是很现实;连成环网,定期浪费些水冲洗管网,或在这些管网的末梢设置专门供环卫等部门洒水车取水的消火栓,这一系列措施可以作为改善水质的临时应急手段。
  02 管道内防腐
  目前,市政主管网采用的是球墨铸铁管,但事实上钢管及钢制配件也在被大量使用。球墨铸铁管主要采用水泥内衬防腐,也有采用环氧树脂或PE内衬做内防腐,但对于钢管或钢制配件,其内防腐工艺要复杂一些,效果也一般。之前的钢管内防腐层是水泥内衬,其黏结力与耐久性存在一些问题,除机械方法施工涂料外,人工涂覆的质量很难把控。钢管内防腐还存在一个最大的问题即现场施工的焊口,由于无法彻底除锈,这个部位的生锈发生时间要远早于其他管道内壁在工厂做防腐处理发生生锈的时间。
  管道内壁防腐还有一个环节容易被忽视,就是在现场抢修时是否有必要做内防腐,因为抢修时间紧,而内防腐固化需要时间。事实上,抢修一结束,管道马上通水冲洗、投运,此处的防腐材料未能完全固化,容易被冲刷脱落,从而污染水质,并不会起到防腐作用。
  03 管道上的“盲肠管”
  在市政管路上,常常会有许多排放冲洗管、消火栓、预留接管用的支管、断头管等。这些管道或长或短,但它们有个共同点,水在这些管内是不流动的,但又与主管道相连接,当管网压力波动或遇到关阀后主管压力下降时,这些“盲肠管”内的水就会流入主管道,污染主管道的水质。另一种特殊的“盲肠管”,就是在组成环网管网的管线中,某些局部的联络管道,由于这些联络管两侧的压力平衡,管内水基本静止不动或流速很低,若某天或某时,此联络管道内的水流动起来,进入了主管网,就会对水质产生不良影响。
  04 管道的密封性
  管道连接的方式中,用承插口采取胶圈密封的方式占主导地位。当密封口失效发生渗漏时,如果管道在带压运行,管道内的水会往外渗漏;但当管道处于停运检修或泄压抢修时,管道外的地下水就会顺着这些失效的密封口逆向渗漏入管网内,从而引起水质污染事件。
  05 新建管道的清理清洗
  新建管道在投运前的消毒冲洗很有必要,但大多数情况下要把新建管道冲洗干净并非易事,因为没有那么多的来水。因此,首先要确保新建管道在施工阶段尽量避免杂质落入管道,如果出现类似情况,应及时清理;在投运前,有条件进入作业管道(如口径在DN800及以上的管道)的,可采用人工清理清扫的办法清除异物,这样在投运前用清水浸泡消毒即可,冲洗时可用小水量带走浮尘浮灰。
  四、 用水端水质的影响因素
  新的国家水质标准规定的是到用户水龙头处的水质。从城市市政主管网进入小区再到用户水龙头,尚有许多环节对水质构成不良影响。
  01 二次xpj线路检测设施
  现在仍有大量自来水公司未纳管的用户二次xpj线路检测设备,除了商品房、居民楼,还有大量的工矿企事业单位、宾馆、饭店、写字楼、单身公寓、医院、学校等的二次xpj线路检测设施,如水箱和泵送xpj线路检测装置等。目前,水司涉及这一块的很少,日常监管也缺位,关于这些设施内的xpj线路检测水质安全由谁负责,尚未明确。
  02 用户端的设施、设备及材料
  一方面,国家饮用水标准对水质的要求是到用户水龙头为止;另一方面,以用户水表为界,水表后的管道及与管道连接的设施、设备及材料由用户自行决定,如果这些设施、设备或材料存在影响水质的因素,那么用户龙头水的水质问题由谁负责?作为xpj线路检测服务方,有责任也有义务为用户提供专业的指导意见,共同维护最后10 m的水质保障。
  在用户端的一些设备、设施、材料方面,将水表及其前后的表节、阀门、管配件等也包括在内,常见的影响水质的因素如下。
  ①管材质量。市场上可供选择的配水管道材料较多,如PE管、PPR管、衬塑镀锌管、不锈钢管、铜管等。对于同一类型的管材,不同厂家生产的产品品质存在差异,譬如一些掺杂不明来源回用料的PE管、重金属超标的不锈钢管、铜管等,均会对水质产生有害影响。
  ②管道配件质量。在水表前后安装角阀的部位,涉及管径转换的,大多会用到一种俗称“卜心”(内外螺纹接头)的材料,施工方偶尔会为了方便省钱而采用镀锌材料,往往这些镀锌件是由小作坊生产的不规范材料,将其装在水管连接处,本身就是一个水质污染点。
  ③水龙头及角阀等。水龙头及角阀有些是采用锌铜合金,有些即使是全铜材质但杂质含量超标,以至于做水浸泡试验时,发现重金属含量超标的例子不在少数。如果将其装在用户室内的用水点上,也是水质风险点之一。
  ④软管。在很多部位,如厨房间、卫生间的水龙头下方或热水器进出水管的连接部位等,常常会采用内衬橡胶软管。很多用户发现,在新入住的房子,从水龙头接出的自来水含有一股橡胶味道,热水尤甚,这其实是用到了不合格的材料。
  ⑤止回阀。xpj线路检测热线经常会接到一些用户投诉,如水龙头处放出洁厕灵颜色(蓝色)的水或热水这类问题,这就涉及到用户端是否需要安装止回阀(或倒流防止器),安装在哪个部位。
  诸如此类的小问题还可以列举很多,都会或多或少地影响水质,所以从水质不受或少受影响的角度来说,关注xpj线路检测环节中的若干细节因素显得尤为重要。
  [编辑札记]
  浙江省在高品质xpj线路检测、建设现代化水厂方面已开展了十余年的工作,先进的经验和成果可为国内水司提供借鉴。为此,《净水技术》杂志社于2019年的学术年会邀请了众多浙江省水司专家进行技术交流。文中内容节选自杭州萧山环境集团方卫国总工程师在此学术年会上做的技术报告,其从源头到龙头详细分析了各环节中影响xpj线路检测水质的细节因素,为推动国内饮用水安全保障提供了一种有效的工作方式,值得认真思考。
  来源:《净水技术》,仅供分享交流不作商业用途,版权归原作者和原作者出处。
  排版:西  贝
  校对:王  佳
  方卫国 (杭州萧山环境集团有限公司,浙江杭州 311200)
  注:本文发表在《净水技术》2020年第1期“大家之言”专栏,略有删减。
  1991年进入萧山自来水公司工作,先后在萧山自来水公司任二水厂副厂长、公司总师办主任兼调度室主任、总工程师等职务。2007年水务集团成立后,任杭州萧山水务集团有限公司(现更名为杭州萧山环境集团有限公司)生产技术部经理、总工程师等职务。
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