王蘇鳴

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福州市區(qū)二次供水污染情況調(diào)查與防治措施

王蘇鳴

福州市鼓樓區(qū)環(huán)境監(jiān)測站

采用定點(diǎn)檢測方法，對福州市自來水出廠水水質(zhì)和管網(wǎng)水水質(zhì)進(jìn)行國標(biāo)35項(xiàng)指標(biāo)監(jiān)測。采用隨機(jī)取樣的方法對福州市區(qū)管網(wǎng)直供水水質(zhì)和二次供水水質(zhì)進(jìn)行8項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)檢測分析。結(jié)果表明，福州市區(qū)管網(wǎng)直供水的合格率為99.17%，二次供水的合格率為81.67%，二者的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=21.21，P＜0.01）。管網(wǎng)直供水渾濁度（χ2=9.84，P＜0.01）、余氯（χ2=17.67，P＜0.01）的合格率高于二次供水，二者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。根據(jù)福州市區(qū)二次供水的污染原因分析，提出解決二次供水污染問題的防治措施。

福州市區(qū) 二次供水污染 防治

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，城市高層建筑日益增加，二次供水設(shè)施隨之增多，但二次供水系統(tǒng)水質(zhì)下降也是不爭的事實(shí)[1]。筆者對福州市區(qū)自來水各種水質(zhì)（包括福州市自來水出廠水水質(zhì)、福州市管網(wǎng)水水質(zhì)、福州市管網(wǎng)直供末梢水水質(zhì)、福州市區(qū)二次供水水質(zhì)）進(jìn)行了詳細(xì)分析。在分析福州市區(qū)二次供水污染原因基礎(chǔ)上，提出解決對策。

1 調(diào)查和檢測分析

采用定點(diǎn)檢測（出廠水與管網(wǎng)水）與隨機(jī)取樣（管網(wǎng)直供與二次供水）相結(jié)合的方法進(jìn)行分析，充分保證分析數(shù)據(jù)的可靠與準(zhǔn)確性。采用超濾膜過濾法進(jìn)行二次供水污染處理，包括機(jī)械截留作用，即直接的篩分作用；物理作用或吸附截留作用，主要基于吸附和電性能；架橋作用，即在孔徑入口處，微粒通過架橋作用被截留；網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部截留作用，將微粒截留在膜的內(nèi)部而不是表面。

1.1 調(diào)查取樣方法

1.1.1定點(diǎn)取樣。對自來水廠出廠水和管網(wǎng)水進(jìn)行定點(diǎn)取樣分析，連續(xù)取樣30天（2009年7月5日開始）。選取福州市6個(gè)自來水廠（東廠、東南廠、西廠、北廠、義序廠、城門廠），選取管網(wǎng)水4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)（臚廈、化工路、三角井、農(nóng)大）。

1.1.2隨機(jī)取樣。管網(wǎng)直供水和二次供水是居民飲用水主要來源，成為筆者調(diào)查的重點(diǎn)。筆者采取隨機(jī)抽樣的方法進(jìn)行水質(zhì)取樣。在30天的時(shí)間內(nèi)，共進(jìn)行12次取樣，每次取樣20份，其中包括管網(wǎng)直供水10份和二次供水10份；共完成240份水質(zhì)分析，其中管網(wǎng)直供水120份、二次供水120份。

1.2 水質(zhì)分析方法

出廠水和管網(wǎng)水水質(zhì)分析項(xiàng)目為國標(biāo)35項(xiàng)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》；管網(wǎng)直供水和二次供水水質(zhì)分析項(xiàng)目為簡分析8項(xiàng)。檢測方法為《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》GB/T5750.11- 2006。

2 結(jié)果與分析

2.1 福州市自來水廠出廠水水質(zhì)狀況

對福州市6個(gè)自來水廠（東廠、東南廠、西廠、北廠、義序廠、城門廠）出廠水進(jìn)行分析，6個(gè)廠的出廠水微生物指標(biāo)(總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌、菌落總數(shù))全部合格，基本無細(xì)菌；毒理指標(biāo)（砷、鎘、鉻（六價(jià)）、鉛、汞）全部合格，且與限值都還有較大距離；感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)（色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物、pH、鐵、錳、溶解性總固體、總硬度、耗氧量）全部合格，且與限值都還有較大距離；飲用水中消毒劑常規(guī)指標(biāo)（總余氯）合格；35項(xiàng)指標(biāo)均合格，綜合合格率100%，說明水源未受到污染，水質(zhì)合乎生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 福州市管網(wǎng)水水質(zhì)狀況

對福州市管網(wǎng)水4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)（臚廈、化工路、三角井、農(nóng)大）進(jìn)行分析，其中微生物指標(biāo)（總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌、菌落總數(shù)）全部合格，基本無細(xì)菌；毒理指標(biāo)（砷、鎘、鉻（六價(jià)）、鉛、汞）全部合格，但鉛的含量有較大提高，且接近限值；感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)（色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物、pH、鐵、錳、溶解性總固體、總硬度、耗氧量）全部合格，但鐵和錳的含量有較大提高，且接近限值；飲用水中消毒劑常規(guī)指標(biāo)（總余氯）合格，但余氯有明顯下降；35項(xiàng)指標(biāo)均合格，綜合合格率100%。

與出廠水相比，有些指標(biāo)已明顯增加或減少且接近限值。這說明經(jīng)過管道輸送后，由于管材等原因，有些指標(biāo)已經(jīng)趨于限值邊緣。

2.3 福州市管網(wǎng)直供水水質(zhì)狀況

在隨機(jī)抽取的120份管網(wǎng)直供水水樣中，僅有1份水樣余氯和渾濁度不合格，合格份數(shù)為119，總的合格率為99.17%，結(jié)果見表1。因此可以得出結(jié)論，管網(wǎng)直供對水質(zhì)基本上不產(chǎn)生污染。

表1 福州市管網(wǎng)直供水水質(zhì)檢測結(jié)果

2.4 福州市區(qū)二次供水水質(zhì)狀況

在隨機(jī)抽取的120份二次供水水樣中，總大腸菌群、菌落總數(shù)、臭和味的合格份數(shù)為119份，合格率為99.17%；渾濁度的合格份數(shù)為108份，合格率為90%；余氯的合格份數(shù)為101份，合格率為84.17%。所有檢測項(xiàng)目都合格的份數(shù)為98份，合格率為81.67%，結(jié)果見表2。

表2 福州市區(qū)二次供水水質(zhì)檢測結(jié)果

3 結(jié)果與討論

3.1 福州市區(qū)飲用水水質(zhì)現(xiàn)狀

從上述抽樣觀測與實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，福州市區(qū)飲用水水質(zhì)現(xiàn)狀具體表現(xiàn)為，從出廠水35項(xiàng)指標(biāo)全部合格的檢測結(jié)果，結(jié)合實(shí)地查實(shí)，水源地周邊情況良好，水質(zhì)未受污染；在管道輸送過程中，雖然某些指標(biāo)值發(fā)生了變化，但都在限值范圍內(nèi)，因此認(rèn)定在管道輸送過程中水質(zhì)保持正常；采用管網(wǎng)直供形式進(jìn)行供水合格率達(dá)99.17%，說明基本上沒有發(fā)生污染；采用二次供水的形式進(jìn)行供水，取樣檢測的合格率僅為81.67%，說明二次供水產(chǎn)生了污染。

管網(wǎng)直供水檢測120份，合格119份，合格率為99.17%；管網(wǎng)直供水共分析了960項(xiàng)次，合格項(xiàng)次為958，超標(biāo)項(xiàng)次為2，綜合合格率為99.79%。二次供水檢測120份，合格98份，合格率為81.67%；二次供水共分析了960項(xiàng)次，合格項(xiàng)次為926，超標(biāo)項(xiàng)次為34，綜合合格率為96.46%。經(jīng)χ2檢驗(yàn)比較，管網(wǎng)直供水與二次供水合格率差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=21.21，P＜0.01）；管網(wǎng)直供水渾濁度（χ2=9.84，P＜0.01）、余氯（χ2=17.67，P＜0.01）的合格率高于二次供水，二者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3.2 二次供水污染原因

福州市區(qū)二次供水的不合格指標(biāo)主要為余氯和渾濁度超標(biāo)。根據(jù)實(shí)地調(diào)查與實(shí)驗(yàn)分析，出現(xiàn)水質(zhì)污染的主要原因是：

3.2.1現(xiàn)有的水箱設(shè)置不合理。其容積與用戶用水量不配套，造成水長時(shí)間滯留水箱內(nèi)，致使水在設(shè)施中停留的時(shí)間過長，水的循環(huán)周期變長，從而影響二次供水的水質(zhì)。當(dāng)水溫低于10oC，滯留時(shí)間超過48小時(shí)；當(dāng)水溫低于15oC，滯留時(shí)間超過36小時(shí)；當(dāng)水溫低于20oC，滯留時(shí)間超過24小時(shí)時(shí)，細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群指標(biāo)明顯增加，表明容積過大易造成水質(zhì)的二次污染，該結(jié)論與相關(guān)報(bào)道情況相符[2]。

3.2.2管理上存在問題。部分水樣的大腸菌群、菌落總數(shù)等不合格。其中有一份水樣總大腸菌群、菌落總數(shù)、渾濁度、臭和味及余氯居然均不合格。經(jīng)過實(shí)地調(diào)研，是水箱長期沒有清洗消毒所致。

3.3 防治措施

根據(jù)福州市區(qū)二次供水的污染原因分析，提出了以下的防治對策：

3.3.1定期進(jìn)行水質(zhì)檢驗(yàn)，對水池進(jìn)行定期清洗消毒。每年至少清洗兩次。

3.3.2加強(qiáng)對二次供水系統(tǒng)（如水箱、水池等）的管理，杜絕外界環(huán)境等因素造成對二次供水的污染。

3.3.3在條件許可時(shí)，改造二次供水為管網(wǎng)直供水，以徹底解決二次供水污染問題。

3.3.4水箱二次凈化處理。

目前，福州市區(qū)的二次供水方式還占較大比例。2003年以前建的大部分住宅小區(qū)采用低層直供和屋頂水箱二次增壓混合供水；2003年以后建的住宅小區(qū)多為采用直供和分層集中增壓供水方式。雖然管網(wǎng)直供水基本不產(chǎn)生二次污染，但要在短期內(nèi)把福州市區(qū)二次供水全部改為管網(wǎng)直供水存在實(shí)際困難。為有效解決福州市區(qū)二次供水污染的問題，改善飲用水質(zhì)，筆者參考了《超濾膜直接過濾水處理試驗(yàn)研究》成果[3]，設(shè)計(jì)了簡易水箱超濾膜凈化處理系統(tǒng)，見圖1，以期有效解決福州市當(dāng)前的二次供水污染問題。

圖1 樓頂水箱超濾膜凈化處理系統(tǒng)

3.3.4.1 工作原理

水泵1和水泵2分別為膜過濾工作泵和膜反沖洗水泵，樓頂水箱水經(jīng)過水泵1加壓后進(jìn)入超濾膜組件，在膜內(nèi)料液進(jìn)行分離，凈水從垂直方向流出進(jìn)入凈水箱，濃水回流到原水箱。膜的反沖洗用反沖洗水泵從凈水箱抽水沖洗，反沖洗水完全排放，凈水箱設(shè)計(jì)溢水口，凈水箱水供反沖洗泵用水。膜的反沖洗通過可變程序控制器(PLC)來自動控制，以時(shí)間為控制因子對膜的反沖洗程序進(jìn)行設(shè)置，超濾膜每過濾一固定時(shí)間就進(jìn)行反沖洗，然后再過濾，再反沖洗，如此循環(huán)往復(fù)。

3.3.4.2 過濾效果

超濾膜是以高分子材料采用特殊工藝制成，其過濾微孔孔徑在0.05μm～1μm之間，細(xì)菌和微生物的直徑比超濾膜孔徑大10倍以上，超濾膜可把污水中細(xì)菌、微生物及懸浮物、鐵銹、膠體等物質(zhì)擋在膜外，有效地濾除水中的細(xì)菌、病毒、鐵銹和大分子有機(jī)物等雜質(zhì)。超濾膜對一些指標(biāo)的過濾效果：①去除水濁度，當(dāng)原水中的水濁度在20NTU以下時(shí)，過濾后的水濁度在0.05NTU以下。②去除細(xì)菌，當(dāng)原水中細(xì)菌總數(shù)在100CFU/mL以下時(shí)，過濾后水中的細(xì)菌為0CFU/mL；當(dāng)原水中細(xì)菌的總數(shù)在550～1500CFU/mL時(shí)，過濾后水中細(xì)菌總數(shù)為1～3CFU/mL，去除率在99%以上。③去除總大腸菌，超濾對總大腸菌能完全去除。④對鋁、鐵和錳的去除效果很好，當(dāng)原水中鋁、鐵和錳濃度小于1mg/L時(shí)，過濾后水中的鋁、鐵和錳濃度小于0.002mg/L。

3.3.4.3 使用成本

目前市場上中空纖維超濾膜的價(jià)格是每m2過濾面積為150元，1m2超濾膜每小時(shí)過濾0.1m3水，超濾膜按使用3年計(jì)算，則過濾1m3水只需0.057元膜費(fèi)用。

4 結(jié)語

福州市區(qū)自來水存在二次供水污染問題，但如果采取措施得當(dāng)，能夠解決居民飲水安全問題。筆者認(rèn)為，解決二次供水污染問題在當(dāng)前應(yīng)著眼于改善水質(zhì)，可參照與采用本文提出的設(shè)計(jì)方案。從長遠(yuǎn)看，應(yīng)著眼于實(shí)施管網(wǎng)直供水的全面改造與建設(shè)。相信在不久的將來，福州市區(qū)二次供水污染問題將得到令人滿意的解決。

[1] 張惠英.我國城市二次供水現(xiàn)狀分析及防治措施的探討[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，27（6）：86-89.

[2] 劉波，滕秀全，高靜等.北京市通州區(qū)二次供水衛(wèi)生現(xiàn)狀[J]. 環(huán)境與健康雜志，2007，24（5）：324-327.

[3] 王錦，王曉昌，何自琦．超濾膜直接過濾水處理試驗(yàn)研究[J]．西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2001，33（1）：51-55．