城市供水管网水质管理研究

韦振勇

（鹿寨县甘泉水务投资有限公司 广西柳州 545600）

如今，饮用水的水质已得到人们的高度重视，水质现状与标准也得到一定程度的提高，收获了良好的成效，而管网造成的污染却并未得到相关人员的重视，导致质量状况良好的出水经管网输配后，水质变差，产生二次污染。因此，管网水质管理至关重要，应采取合理有效的措施尽快展开和执行。

1 城市供水管网水质污染问题

城市供水系统主要由以下三部分构成，分别为水、管网与水处理，水源出水后，在水厂中进行净化，再通过管网进入终端。我国大部分城市当中，都有交错纵横的庞大管网，水从净水厂送出后，需要经过一段时间才能进入到终端中，使水需要在管网中停留一段时间。对于供水管网，其如同大型反应装置，从实践效果可以看出，该反应装置中，水会发生一系列复杂的反应与变化，很容易使水质产生变化，最终造成不同程度的污染[1]。

过去人们针对城市给水系统的水质情况综合评估工作只局限于水质是否满足标准，在很大程度上忽视了管网系统对水质的影响与污染。事实上，伴随水质净化技术不断发展，我国很多城市的水厂，其出水水质完全可以达到相关国家标准，虽然部分情况下水质较差，但通过对净水系统不断改善与优化，能提高其净化能力与效果，也可以使实际的出水水质符合现行标准。然而，从部分用户水质情况检测结果可以看出，水从管网中经过后，达到用户时，其水质则很难达到相应标准。这一矛盾目前已经成为普遍问题，在当前的城市发展进程中显得尤为突出。因此，想要从本质上对城市供水水质进行改善，除了要继续保持出水的水质，还要逐步加强管网管理，避免水因为管网因素而产生二次污染，使到达用户的水与水厂出水达到相同的标准。

2 城市供水管网水质影响因素分析

2.1 管道内壁锈蚀

在当前的城市管网系统中，管材主要为钢管与铸铁管，同时近年来新修建的管道依然大量使用金属管材。从金属管道角度讲，水作为介质为电解液，其pH值对管道腐蚀速度有直接影响，而溶解氧则直接影响腐蚀结垢。因电化学作用与影响，管壁周围会生成一定量氢氧化亚铁，被溶解氧氧化以后，将进一步生成三价铁的氢氧化物，产生一层钝化膜。当三价铁的氢氧化物在脱水以后会生成铁锈，即三价铁的氧化物，集中沉积在内表面，质地松散，无法发挥保护作用与效果。如果供水管网实际运行状态产生变化，如流速急剧增大等，氧化铁将被带入到水流当中，使水变成红色，即锈水，对水质造成污染[2]。

2.2 微生物滋生

管道壁上附着的锈蚀可以为细菌提供生长所长，使微生物快速滋生，导致管道进一步腐蚀、破坏。由微生物造成的腐蚀通常与电化学腐蚀一同产生，经电极点位与浓差电池等发生的变化参与到管道腐蚀过程中。当水中含有一定量的氧化亚铁时，可在水中观察到丝状细菌与其它类型的菌属。对铁细菌而言，它是典型的自养菌属，借助铁与氧实现生存与繁殖，并利用氧化反应过程中释放出的能量维生。管道壁上大量附着与繁殖铁细菌的直接后果为产生铁瘤。细菌可将铁的氢氧化物分泌至体外，以此形成皮鞘，在鞘中有大量氧化铁与氧化锰，伴随菌体不断老化，将产生絮状物，导致水质恶化。因有絮状物存在，所以管道被铁细菌持续腐蚀后，将产生堵塞。

2.3 金属离子与微絮凝体沉积

水中通常含有一定量铁离子与锰离子，其容易与溶解氧和余氯发生反应，生成三价铁的氢氧化物与氧化锰，并附着在管道壁上。另外，在给水处理过程中，混凝剂将产生絮凝体，虽然大部分絮凝体可以在沉淀或过滤过程中被截留，但依然存在少量微絮凝体伴随出水进入到管网当中，聚集水中的其它杂质，进而产生沉淀物，这些沉淀物通常具有一定粘性，可沉积于管道壁表面。另外，如果管网的实际运行状态发生变化，则这些微絮凝物将进入水中，使水的浊度明显增大，使水质污染[3]。

3 城市供水管网水质管理措施

基于我国当前的基本国情，对所有既有管道进行全面更新无法实现。因此，必须找寻既经济又有效的解决办法，在保证管网基本工作能力的基础上，有效改善其卫生状况，将二次污染降至最低，从而提高水质。

3.1 构建水质监测系统

在整个配水管网当中，选择合适的水质动态监测点，设置专门的传感器，在现场对水质相关信息进行动态采集，包括水的菌群数量、浓度与温度，并对水的指标进行分析，以配水管网水力模型为基础，构建相应的水质模型，对管网中所有点位的实际水质状况进行动态模拟。将传统管理模式更改成在线动态监测，实时显示水质的实际状况，并根据监测结果制定相应的改进方案，以此从根本上提高水质。城市中的管网不仅错综复杂，而且受很多因素的影响其水质趋于变化，这些影响因素主要包括管材、管径、卫生情况、余氯和流速等。基于此，尽快构建并严格执行实时监测是十分重要且必要的，必须引起相关人员的高度重视。

3.2 管道冲洗

将管道壁上的锈蚀与沉积清理干净，除了能对水质进行有效改善，从源头上减少实际投氯量，而且还可以提高实际通水能力，降低电能的消耗与供水成本。借助高压射流法与气压脉冲法，经实验室的模拟与现场生产试验可知：管道壁中的沉积与污垢可完全冲洗清除，仅个别铁瘤未被冲除。由此可以看出，冲洗可以在很大程度上对水质问题进行控制，减轻或避免由于水质造成的危害，而想要起到良好的效果，需要制定合理可行的周期性计划[4]。

3.2.1 气压脉冲法

以气、液两相流基本理论为依据，结合曼德汗流程图，将冲击流作为供水管道冲洗首选流型。以此为基础，充分利用脉冲来进一步释放能量，由此产生一定冲击流，能在相对较短的时间段中提高管道的冲洗能力，进而保证管道的冲洗效果[5]。

3.2.2 高压射流法

该方法主要利用专门制造的喷头来形成反射水流，对供水管道壁进行持续冲击，利用射流产生的冲洗能量清除管道壁上的锈蚀与沉积物，同时清除下来的杂物可以随水向外排出。这一方法的主要特点为无需使用机械设备进行牵引，利用喷头形成向后反射的射流产生一定反向作用力，使喷头不断向前方移动。其中，射流的压力主要采用高压泵提供。此外，部分城市在完成供水管道的冲洗作业后，还在管道壁采用橡胶衬套等措施改善其卫生条件，以此保证管道供水能力与服务水平，延长其使用寿命[6]。

4 结束语

通过以上分析可以看出，供水管网为城市给水系统中的关键部分，对保证供水连续性有重要作用与意义，而管网也是造成水质污染的重要因素之一，对管网水质进行改善是保证供水水质主要环节，必须引起相关人员的高度重视。对于供水部门，应不断发展净水和输水技术，对现有的净水工艺设施进行改造，在保证出水水质的基础上，辅以有效的输配水系统优化管理与维护，对出水在输配时的污染予以严格控制，确保城市供水水质能达到预期水质标准。这样一来，能对促进城市快速发展，保障城市居民身体健康，推动城市经济进一步发展具有十分重要的现实意义。

[1]侯本伟，杜修力，王威.基于用户综合重要度的城市供水管网抗震性能化设计[J].土木工程学报，2015，48（05）：11～22.

[2]何忠华，袁一星.基于分区模型的城市供水管网压力监测点布置[J].哈尔滨工业大学学报，2014，46（10）：37～41.

[3]李伟峰，陈求稳，刘锐平，徐强.基于GIS的城市供水管网漏失监测优化布设[J].中国给水排水，2011，27（13）：42～45.

[4]凌文翠，张涛，强志民，刘锐平.城市供水管网独立计量区域的研究与应用进展[J].中国给水排水，2011，27（13）：46～50+54.

[5]陆仁强，张宏伟，牛志广，彭万疆.基于非线性映射理论的城市供水管网压力监测点布置方法研究[J].水利学报，2010，41（01）：25～29.

[6]方伟，许仕荣，徐洪福，邓汇，尤作亮.城市供水管网水质化学稳定性研究进展[J].中国给水排水，2016（14）：10～13.