上海市中心城区二次供水水质问题分析

上海市中心城区二次供水水质问题分析

1次污水回流导致认定事故二次供水是城市供水系统的重要组成部分。二次供水在发展过程中取得了很多有益经验,但也产生了很多的问题,特别是二次供水产生的水质污染问题,已经相当严重。如1990～1998年北京市发生水污染事故88起,其中29起因二次供水污染引起;1998年,沈阳市某住宅小区屋顶水箱发生的碱污染事故;2002年,乌鲁木齐市某居民小区发生污水回流导致二次供水污染造成暴发性腹泻事故;2003年,长春市某住宅小区因污水回流导致二次污染造成群体腹泻事故;2004年,北京市某居民小区发生碱性紫污染事故;2005年,郴州市某县厂区因供水池顶部未密闭,只用石棉瓦遮盖,厂内含有砷、铅、镉的灰尘和烟尘落入水池,造成二次污染发生重金属中毒事故;2006年,大同市某居民小区地下水池污水回流二次污染事故引起腹泻暴发等等。在发达国家,二次供水系统水质污染也时有发生。据美国于1992年的一项调查报告表明:在美国58666个供水系统中,约有16284个存在不同程度的水质不合格问题,其中由二次供水污染造成的问题约占95%以上。2次供水引起的水质问题近年来,市民反映二次供水水质问题较多。据资料统计,2003年中心城区反映水质问题共1579件,其中二次供水引起的水质问题占52%;2004年中心城区反映水质问题共2003件,其中二次供水引起的水质问题占49.2%。笔者就上海市中心城区各自来水公司近两年来水质投诉受理情况进行统计(具体见表1),发现其中涉及二次供水水质的问题约占70%,而反映的类型主要为黄水、红虫和异嗅味等。从反映二次供水水质问题的类型和原因分析,由管材、工程等原因引起的黄水水质问题约占二次供水水质问题的40%,屋顶水箱和水池管理不善造成的红虫和异嗅味问题约占二次供水水质问题的30%,其他原因造成的水质问题约占供水水质问题的30%左右。3铁、锰的标准值“黄水”问题是居民水质投诉的主体,原因是水中浊度或铁、锰超标而导致的结果。虽然国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)规定:铁的标准值是0.3mg/L,锰的标准值是0.1mg/L。但是当它的数据接近于标准值时,这个时候水的色度就会呈淡黄色,如果它的数据超过标准值1倍以上时,水就会呈黄色。以下是对“黄水”问题产生原因的分析归类:(1)行冲洗和应急抢修引起的水质问题这里所说的“工程”分两种:新管道无法按设计要求进行冲洗和应急抢修所引起的水质问题。此类原因所造成的黄水区域往往比较大,一旦产生黄水,一般需要安排大量人力将沿线消火栓打开进行放水,排尽管道中的黄水。(2)管道黄水回流由于各地区用水量、供水量随季节变化,各地区分布不均,时常需要在管网中调动水量,这就导致了管网压力波动、水力分界线的移动。此外,为保证必要的市政建设,在管道施工断水、阀门启闭时,也会造成小区域的管网压力波动。因此,对于某些无用户尽头管、预留梯口、消火栓支管就会发生黄水回流。同时又会使管道中存在的一些沉淀绒状物随水流悬浮起来,会逆向冲刷管壁上顺水流生长的“铁瘤”,使其剥落。(3)指标超标分析如若某小区管道确因使用年份过长而发生锈蚀,只要在任意时间任意位置取水样检测都会发现浊度、铁、锰等指标大幅超标。在这种情况下需要割管检查,并根据管壁锈蚀情况,确定是否需要改造管道。(4)黄水的充放电观察每天早晨,用户刚打开龙头放出的自来水很黄,而放几分钟就清了,那就是楼道管锈蚀。特别对于某些老年人,由于起床很早,会首先发现这种情况,而同楼的住户可能就因黄水已放尽而无法察觉了。现在已有不少小区在新建的时候已采用PPR等塑料管材,这使得水质有了很大的提高。2007年以来,政府已拨款开展二次供水设施改造,这其中就包括了楼道管道的改造。在今后,这一原因引起的“黄水”问题将得到改善。3.2摇蚊幼虫和水生动物饮用水中出现的“红虫”一般有两种,长度在1.5～2cm的学名为摇蚊幼虫,长度在3～5cm的学名为水蚯蚓。由于摇蚊幼虫体型相对水蚯蚓粗,肉眼比较容易看见,因此居民反映的多为摇蚊幼虫。摇蚊幼虫大多为滤食性生物,以水中的藻类、细菌、水生植物和小动物为食,因此,富营养化的水体有利于摇蚊的生长繁殖。据近两年上海中心城区各大自来水公司接待用户水质投诉资料统计,居民用户“红虫”问题投诉量约占总投诉量的10%。其中,在2007年“红虫”问题尤为突出,各公司“红虫”问题投诉量之和达到了当年水质问题总投诉量的15%。由于水厂在生产环节各方面的严格控制,直接由于生产环节造成管网末梢水红虫污染的事件较少,所以目前上海市供水系统“红虫”问题产生的原因主要在于输配水管网和二次供水环节的污染。(1)流配管网红虫部分旧管锈蚀严重,甚至爆裂暗漏,在低水压或意外停水时,管外带虫卵脏物易被吸到管中;爆管抢修时也会发生这种情况。另外,给水管网上“盲肠管”和消火栓等处内存的死水区也是红虫易于筑巢栖身的场所。2007年夏季,苏州河沿线多次发现输配管网中有红虫,究其原因主要是苏州河边界阀门基本全部关闭或阀门开启度小。水在管网中滞留,夏季高温下,余氯大幅度下降,甚至无氯,造成红虫滋生。在2008年城投生产管理部将苏州河边16个阀门全部打开,使水在管网中流动,夏季居民关于“红虫”的投诉量明显减少。(2)水管理的不当使用引起的异常情况对于“二次供水”环节,红虫产生主要由于二次供水水池长期未经清洗消毒或清洗消毒不规范,水池池底积泥,池壁挂污,甚至苔藓滋生,这种环境适宜于红虫滋生寄养,繁衍后代,造成自来水的二次污染。水箱人孔、气孔、溢流孔(“三孔”)没有加盖或密封不严,或没有防蚊网等防护措施。许多二次供水设施设计不合理,如水箱里有多余的隔离墙,拐角处容易积泥藏垢;排空管、进出水管位置不当、消防水管与生活水池连通、未设逆止阀等等。维修人员进行设备管道维修不当也是造成二次污染、红虫繁殖的原因。另外,有相当一部分居民对水龙头用橡皮管、纱布等进行包扎,但长期不清洗、不更换,龙头嘴与包扎物的间隙中便滋生了细菌,高温天气下,“红虫”容易孳生。2009年夏季,上海某小区用户来电反映水中有红虫,水质部门立即对该户居民进行了取样调查,现场检测结果如表2所示。根据现场数据分析,该用户家中所取的水样浑浊度超标,无氯,有红虫和细沙,而小区物业办公室(1楼)水质完全达标。这说明从进小区的自来水没有问题,是符合国家标准的。根据调查情况分析,该小区的二次供水设施严重老化,立管锈蚀严重,水龙头打开就是一股浑水,几秒钟后逐渐变清。屋顶水箱沙子脱落,小区泵房间的地下水池使用频率也极低。因此,二次供水设施维护管理不善、水在水池(水箱)中停留时间过长、温度高、余氯低是发生红虫的主要原因。3.3嗅味的物质嗅味是用户评价饮用水水质的主要感官性指标之一。从自来水的生产过程来看,产生嗅味的物质来源于三个过程:一是原水中本身含有某些产生嗅味的物质;二是原水在水厂进行处理时,投加的药剂以及同原水中的物质反应后带来的异嗅和异味;三是处理后的水在经过配水系统输送到用户过程中,在管网系统中引入的杂质产生的嗅味。(1)水体营养化污染由于工业废水、生活污水和农田废水的大量排放,氮、磷和有机物的不断泄入,致使湖泊、水库等水体严重富营养化,藻类、菌类大量繁殖,及其分泌产生的次生代谢产物,是水体产生嗅味的主要原因。据统计,2008年黄浦江上游受到多次水源突发污染事件,其中2次油污染,3次挥发酚有机物污染,给供水行业造成严重的影响。居民投诉自来水有异嗅异味数量急剧上升,由2007年的8.45%上升至2008年的35.01%。(2)增加嗅味强度目前上海市各水厂普遍采用常规水处理工艺,而原水中的有机物无法被现有工艺去除。水处理的某些过程也可能使嗅味强度增加,如预氯化。为了保证出厂水经过管网到用户龙头的时候余氯量符合国家标准(>0.05mg/L),以达到控制细菌繁殖的目的,则余氯量较高,这势必引起饮用水的感官指标水平降低。另外,管道陈水也是造成水体异嗅异味的原因。(3)异嗅异嗅一是由于处理后的净水经过配水管网输送到用户时,管网中的杂质进人水中,如管道生锈时,带入水中的铁锈会产生异嗅;二是残留于水中的细菌所产生的味道。综上所述,上海饮用水水质究其根本问题,一在水源污染;二在部分管道(包括用户管道)腐蚀老化;三在水处理工艺落后,饮用水化学稳定性、生物稳定性差;四在二次供水设施管理不善。4上海市饮用水消毒工作的几点建议要保证二次供水水质安全就要从源头到水龙头全面加强,才能使用户真正感受到饮用水水质的提高。其防治技术主要包括:(1)加强水源保护,改善原水水质,防止原水突发污染事故的发生2009年12月10日,上海市人大常委会审议通过了《上海市饮用水水源保护条例》,并于2010年3月1日起正式施行,《条例》中明确了饮用水水源保护要求。另外,青草沙水源的投产将形成上海市饮用水水源地新格局,黄浦江和长江并举、三大水源地“一网调度”,城市供水安全水平将大为提升。(2)采用先进的深度处理工艺技术(尤其是黄浦江水源水厂),以保证出厂水水质全面达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)水处理工艺效能决定了出厂水水质,而黄浦江原水中小分子量的可溶性有机物占多数,现有常规工艺对小分子量可溶性有机物去除能力有限,自来水的嗅味与出厂水中残余有机物的量有直接的关系。因此上海市要提高可溶性有机物的去除率,改善自来水的口感,进一步提高水质,应用深度处理工艺势在必行。另外,随着青草沙水源地的启用,饮用水消毒技术将发生改变。因此提前做好新消毒方式如多点投加氯及管网二次加氯等研究非常必要,在保证消毒效果的前提下,尽量减少加氯量、降低消毒副产物含量以及改善余氯造成的自来水口感问题。(3)加强管网水质管理,提高管网水化学稳定性和生物稳定性取用上海黄浦江水源和长江水源的水厂出厂水pH基本在7.0～7.4,按饱和指数和稳定度计算均具有腐蚀性,提高出厂水的化学稳定性是必要的,提高化学稳定性比较现实的做法是提高pH,这种方法在欧美发达国家已得到广泛应用,并取得了很好效果。生物可同化有机碳(AOC)在国际上被普遍作为饮用水生物稳定性评价指标。AOC是可生物降解有机物,可被细菌吸收转化成细胞体的一部分,水中AOC含量越低,细菌越不容易生长繁殖。国内水源普遍受到污染,有的出厂水中AOC含量高达3～5mg/L。控制AOC很困难,我们用提高出厂水余氯量来抑制出厂水、管网水中微生物的生长,同样取得了很好的效果。因此,在上海目前的水源情况下,控制余氯抑制微生物生长是可行的,待水源改善后则要尽可能采用游离氯消毒,降低出厂余氯量,研究控制AOC抑制微生物生长。另外,管网水质得从源头抓起,即从管道施工质量开始,要求清洁施工,安全并网。(4)建立二次供水水质管理体系和水质监测网络,制定相应的管理规范上海市政府制定了对中心城区居民住宅二次供水设施改造和理顺相关管理体制的决策,并发布一系列文件,明确由上海市卫生局负责二次供水设施的卫生监督,由上海市水务局负责二次供水水质的日常监督,由供水企业具体负责二次供水的日常运行维护及服务管理工作,由市房地局及业主委员会负责协助管理。为此,上海城市投资开发总公司下属各市属自来水公司纷纷成立了二次供水管理所。2008年,上海城投总公司还立项开展《上海市中心城区居民二次供水设施运行