生活储水设施水质污染防控措施

马 琳 李怀恩 郑瑞宗

（1.洛阳职业技术学院，河南 洛阳 471000； 2.中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471000；3.西安理工大学，陕西 西安 710000）

0 引言

近年来，建筑小区供水系统生物污染现象屡见不鲜，如各种供水系统中的储水箱、储水池等，由于长期疏于管理，导致生物污染，为公共安全埋下很大隐患[1]。现今新冠病毒在全世界范围内大规模流行，各级政府更应该加强对城市供水系统的管理，特别是对关系民生的各个建筑小区的水质管理。要做到防范于未然，希望卫生安全防护从细微处做起，从基础环节抓起。这对保障人民生命安全，维护社会安定团结有重要的现实意义。

建筑小区的供水方式主要有直接给水、设水箱给水、设水泵给水、设水泵和水箱联合给水、气压给水、分区给水、分质给水以及高层建筑给水等方式。这些给水方式中涉及的给水设备和器材包括给水管材、水泵、气压给水设备以及水箱和水池等。其中，除了直接供水方式外，水箱和水池应用于各种给水系统中，可见其重要性。但是在实际工作中，无论是水池、水箱的合理化设计还是标准化施工，或者是运营阶段的维护管理都存在很多的问题，这给整个供水系统的水质安全带来了极大的隐患。下面分别从多个角度对其进行说明。

1 储水设施在全寿命周期建造过程中的防污染措施

1.1 设计阶段防污染措施

从设计角度讲，水池（箱）的设计包括位置的选择，容积、尺寸大小的设计，结构构造、材料的选择，通气、泄水管等附件的设置；除此之外，设计师还应运用水力学和微生物学等相关知识，考虑水池（箱）内水流状态和防止水质污染措施等问题。严格遵守各种规范进行设计，建议考虑如下几点。

1.1.1 位置选择

在选择储水箱（池）位置时，除了尽量接近用水量大的地点外，还要远离污染源，如蓄水池周围10m 以内不得有渗水坑和堆放垃圾等污染源，水箱周围2m 内不应有污水管线及污染物[2]。因为水源涉及公共安全，考虑到水箱（池）储水可能受到外界环境影响和人为破坏，一般都会建造水箱间。但对屋顶水箱也有露天设置的情况，这时除考虑水箱设置防晒保温等措施外，建议为其设置一定高度的围栏进行隔离保护。

1.1.2 容积确定

在确定容积时，规范要求水池储水量不能超过48h 用水量，过大的容积容易导致自来水在水池中滞留时间延长，影响水质。因此在设计中应准确计算用水量，并考虑市政补水的可靠性，恰当缩小水池容积，减少水流在水池中的停留时间。另外，如果后期水池需要定期清洗，这时是否进行水池分格就不能仅考虑水池的容积大小，还需照顾到后期水池排空清洗的维保工作，适当进行水池的分格。

1.1.3 尺寸设计

水箱尺寸大小设计方面，要采用恰当的尺寸比例。现今流行的装配式水箱，长宽高之比越接近1 ∶1 ∶1，其造价越低。其中，高度越高，水箱承受的压力越大，板材厚度越大，造价也越高；但高度高，水压能也大，有利于供水。故应根据给水系统的需求，选择合适的高度。实际设计中，水箱长宽之比应根据实际场地大小确定，水箱高度尺寸一般控制在1.5m～3m 为佳。

1.1.4 构造设计

水池（箱）构造设计应考虑水力学原理，这往往是设计师最容易忽略的地方。传统设计方案为水池（箱）上端进水，下端出水，设计不当往往造成短流。例如设计时可能会将进水口和出水口都设在水箱的同侧，一个在上一个在下，这样容易形成短流，水从水箱一侧的上面进入下面流出，水箱对面一侧很难有新鲜的水流入，所以容易形成死水区域。通常设计中会把进水口设在水箱一侧的上端，出水口设在水箱对面一侧的下端，这样水流沿水箱内对角线方向的路径流动，减少水箱产生死水的区域范围。图1 是将生活进水管和排水管分别在水箱对侧进行设置，避免发生短流，是目前常用的水流进出口设置方式。

俗话说流水不腐，增大水的流动性可以减少细菌的滋生。在设计中，水池的构造应尽可能增强水的扰动性。在水池中增加隔板，可以增加水的扰动性能。设计时隔板之间的间距不一样，这样水流的过水截面积不同，根据水流的计算公式v=Q/A（v为流速，Q为流量，A为过水面积），在水流进水量Q不变的条件下，通过隔板间距的不同可改变水流的过水面积A，从而获得不同的水流速度v，即在整个水池内产生一定的速度梯度，进而增大了水流的扰动性能，避免水流因长期静止而产生细菌的可能。图2 是通过增加挡板（且不同挡板间距不同），从而增大水流扰动性的一种水池设计方法。

图1 和图2 是通过扩大水流的流行路径和改变水力梯度的方式加大水的扰动性，防止水长期不流动而滋生细菌，但都属于一点供水的方式。如果能将一点供水改为多点供水，进而实现在整个水箱全面积范围内配水，则水的扰动性会进一步增大。多点供水需要保证距离来水方向最近的孔口和最远的孔口都有相似的流出水量，这样才能实现水箱的全面积配水。采用给水滤池中成熟的大阻力配水系统可以实现这种供水功能。图3 即是利用大阻力配水系统的原理进行配水，通过多孔管在整个水面进行配水从而增大水的扰动性，避免细菌滋生。

图1 水箱进出口分设在水箱相对方向

图2 水箱中加设挡板

图3 水箱进水采用支管配水方式

大阻力配水系统又称为穿孔管大阻力配水系统，见图4、图5。中间是一根干管，两侧对称接出多根相同管径的支管。水从中间干管流入各支管，再从支管出水孔喷出。

图4 穿孔管大阻力配水系统

图5 穿孔支管

图4 所示的孔口位置是整个水池中具有代表性的两个孔口，其出水流量差别大小即反映水池配水的均匀性程度。

配水支管上孔口出流的孔口流量主要由孔口内压力水头决定，如公式（1）所示。

由此可以看出，水池配水均匀性与配水系统的构造有关，而与水池的面积、水压强度无关。所以可以选择合适构造的穿孔管进行配水，使水池配水均匀，全面布水，避免水池出现进水死区的情况，从而改变了水池的水流状况，避免细菌滋生。

1.1.5 池底坡度

水箱底部坡度问题：因为大多数的出水口都设置在水箱侧壁，距离池底有一定距离，往往高出水箱底部10cm，使排水口底部出现死水区，这是造成微生物滋生的重要原因。为避免这种情况，水箱底部除了设置泄水口外，还应有一定的坡度，以便能顺利排除下部沉积物。

架空的装配式水箱：底板设置坡度，可能会增大一定的安装难度，现在市面上的装配式水箱几乎都是平底。但为了泄水排污彻底，建议根据水箱的容积大小合理设计水箱底板的泄流坡度。

地下水池：出水利用水泵提升，水池底部一般会设计一定的坡度，坡向水泵吸水坑。地下水池一般不设泄水管，水池的泄空通过水泵抽吸完成。如果有条件最好在水池底部设置泄水管，并设置泄水管阀门井，定期开阀泄水，实现水池的水质更换。

1.1.6 水质消毒

从消毒角度考虑，消毒是避免水箱微生物滋长的重要措施。可根据水箱（池）的用途、规格、资金投入等因素选择恰当的消毒方式。

目前常用的消毒手段:①紫外线消毒器；②电解法次氯酸钠发生器；③电解法二氧化氯复合消毒剂发生器；④水箱自洁消毒器。

第一种方法是在水箱出水管上安装紫外线消毒装置，水流经过时，紫外线杀死水中的细菌达到消毒的目的，但是对供水管道较长时效果不好。第二、三种消毒方式是以氯为主的消毒方法。将产生的次氯酸钠（或以氯气为主的复合消毒剂气体）按比例投配到饮用水中，杀灭细菌并保持适当的余氯量。 采用这两种方法时，设计师要考虑到水箱（池）后期使用时的维护工作。如果水箱平时无人管理，或者人员培训不到位，可能会出现消毒剂添加过量的情况，进而出现用水安全事故。第四种方法目前较常用，原因是自洁消毒器不向水中投加任何外源物质，它是靠循环微电解产生的氧化物质来杀菌和抑藻的，适用于疏于管理的水箱（池），但初次投资较大。

1.1.7 建造材料

水箱（池）及各种附件的材质选择。现今水箱多采用装配式水箱，其材质有不锈钢、热浸镀锌钢板、搪瓷钢板和无毒玻璃钢；其中食品级不锈钢（SUS304）水箱卫生条件最好，应优先选用，无毒玻璃钢水箱质量参差不齐，应注意采用正规厂家产品。混凝土材质水池，应做好内壁防腐处理，可采用内衬不锈钢板或无毒玻璃钢，内涂无毒环氧树脂等涂料；因混凝土和内衬材料线性热膨胀系数不同，温度变化时宜发生滑脱、开裂现象，因此内衬法不适于冬夏温差大的北方严寒地区。设计时应根据具体情况选用合适的水箱（池）材料。

此外，水箱（池）的连接件、密封件，也必须是对人体无害的，应符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》的要求[3]。对设置内爬梯的水池，其爬梯也应采取优质不锈钢或采取食品级防腐措施，避免污染水质。

1.2 施工阶段防污染措施

在施工方面存在施工队伍水平参差不齐，施工质量不过关，不按规范要求施工，焊接工艺选择、水箱附件安装等细节做得不好，更换或使用不合格水箱（池）材料等问题，间接导致储水设施材料过早出现腐蚀、设备附件维修率增加、出现水质污染概率增大等现象。此外，在施工结束后，水箱（池）未按要求进行清洗维护，也会影响水箱（池）后续的储水水质。

当金属水箱采用焊接工艺时，施工时的焊接水平对水箱质量影响很大。施工时要注意焊缝饱满，水箱外层焊接表面应光滑、美观，无夹渣、焊瘤、气孔、裂痕等现象，焊接口无凹裂、分离、割手现象。焊缝表面经酸洗钝化处理，确保焊缝经久耐用不腐蚀，内胆焊缝还需进行抛光处理。

如果金属水箱须涂刷防腐剂处理，其金属表面应严格除锈、除垢，再打磨焊缝表面。采用喷砂除锈应达到Sa2.5 级，采用人工除锈应达到St3 级，这样才能保证防腐涂料与金属表面牢固亲合和涂料层不产生龟裂。

在水池（箱）附件安装中，可能会疏忽一些细节。例如与外界相通的通气管，其内部应设置18 目的滤网，如图6所示。曾经发生过没有设置滤网的事故，通气管成为污染物进入的通道，又例如池顶的人孔盖子密封不严密，也容易进入污染物，导致水质污染。因此施工过程中应注意细节，严把质量关。

图6 通气管安装剖面图

1.3 运营阶段防污染措施

在运营维护阶段，物业部门疏于管理或者重视度不够，没有按要求组织专门人员对水池（箱）进行日常维护和保养。对水质检测，水池清洗等工作也未落实。

由于物业部门疏于管理，因此很容易出现水质安全污染事故。应设置专人对小区水源进行巡查，定期检测水池（箱）水质状况，利用泄水阀对水箱进行泄水，定期对水池（箱）排空、全面消毒等。应把各项措施日常化、制度化，把维护保养责任落实到人。建议日常巡查结果记录在案，如下表1所示，方便日后检查。

表1 水池（箱）检查记录表

如果水池（箱）定期做水质检测，则还应该有专门的水质检测指标记录表。此外，生活水池（箱）应每隔半年排空清洗一次。

2 储水设施防污染的技术管理措施

储水设施防污染的技术管理措施如下：第一，设计和科研机构应积极开展对城市储水设施状况的调查研究。通过研究城市各种水池（水箱）分布和使用情况及城市供水状况，改良建筑小区和城市供水方案。可适当减少水池（水箱）建造数量，进而减少可能出现的污染。第二，设备厂商应不断改进现有供水、储水设施的功能。通过加强防水质污染新技术、新工艺的研发力度，生产出具备防污染功能的，适合多种场合使用的储水设备。第三，加强项目验收阶段对水池（箱）的水质检测评估以及后续运营维护阶段的水质监测。各小区物业管理部门应做好对储水设施的日常维护和定期清洗工作。按要求进行水质检测，并及时将检测报告上传给相关管理部门。

3 结论

该文从技术及管理角度探讨了城市储水设施如何避免水质污染的方法。首先要重视前期的设计，采取有效的设计手段避免储水设施中的水二次污染；其次施工过程中要严把质量关，采用合格的材质，提高施工工艺，避免储水设施质量不合格；最后还要重视运营阶段的日常维护和检查，延长储水设施卫生安全使用年限。此外，设计中还应注意加强研究，改进供水方案，控制储水设施数量；生产中重视技术革新，研发更多具有防污染功能的储水设施；运行中重视水质监测工作。总之，建筑小区储水水源的水质安全关系到每个公民的切身利益，属于社会最基础，但也是最容易被忽略的问题。储水设施的安全运行关系到每个人的身体健康，应该引起各领域人员的注意。在供水水箱（池）的整个设计、施工、验收、维护阶段都要做到严格把控，才能使小区储水设施实现其安全可靠的供水功能。