提高供水水质的有效管理途径
陈冬毅
广东省汕头市自来水总公司515041
摘要：本文从管理角度论述了提高供水水质的措施和途径，认为加强管理，使全体员工思想重视，行动一致，落实有效的水源保护，强化水处理过程的监测和控制，完善质量监控体系，提高水质监控能力和监督水平，不断改进管网的管理，就能不断提高供水水质。
关键词：水质管理
随着经济的高速发展，生活水平的不断提高，人们对衣食住行要求越来越高，对与生命息息相关的水也不例外，新颁布的《生活饮用水卫生规范》(2001)和即将出台的《城镇供水水质标准》对检测项目及指标值也提出新要求，然而水环境受工业废水和生活污水的污染日益严重，许多水源已受不同程度的污染，饮用水水源水质也日益变差。作为供水企业，怎样面对现状，保证用户饮用上符合国家生活饮用水卫生标准或优于标准的自来水，是摆在我们每个供水人面前光荣而艰巨的任务，也是供水行业永恒的主题。笔者就如何提高供水水质，谈一些体会和认识：
1领导重视，全员参与是供水水质提高的关键
提高供水水质是投入多产出少的过程，没有各级领导在资金、人力和物力的支持，就无法进行水厂改造、管网改造，没有建立完善化验室、健全化验手段，就无法进行正常的水质检测，更无从把水质关；因此各级领导要以提高供水水质为出发点，大力提倡优质供水，并落实安全优质供水责任制。提高供水水质也是一项涉及到各部门各岗位的长期活动，只有全体职工通力协作，不懈努力才能完成，可从以下几方面开展工作：
1．1提高职工的质量意识和质量观念
现代企业提倡“以人为本”，人是生产力中最活跃的因素，人对物质资源开发的深度和广度决定于其主观能动性的发挥。水厂职工的质量意识直接或间接影响到水质，质量观念薄弱，质量意识差，对水质指标所知甚少或一无所知，就缺乏社会责任感、使命感，因此应定期不定期以各种形式对职工进行质量宣传和教育，组织学习有关供水水质法规条例，了解标准中各项指标的危害性和控制范围，让广大职工认识水质对人民身体健康和国民经济的重要性，树立他们的质量观，使职工在生产过程中自觉控制和保证水质，为优质供水提供最强有力的保障。
1．2不断提高职工综合素质
供水事业的发展要有一支知识过硬、业务精良、思想政治素质高的供水队伍。科技的进步、知识的更新、新技术的应用，再优秀的人没有继续学习也会落伍；生产过程的控制最后要靠人来把关，因此需要提高运行人员的素质，以适应不断变化的水质，既注重专业人才的引进，更应注重对职工的再教育。可外出进行技术培训，也可不定期邀请专家做水处理新工艺或新技术讲座，可安排员工到先进的或发展较好的同行单位参观学习，引进先进的工作经验，也可以经常参与行业间的水质技术交流，实行横向联系；通过定期召开由专业技术骨干组成的水质协调会，对存在的影响水质的因素进行交流探讨，有目的、有针对性的解决问题，鼓励在净水工艺中开展技改和尝试采用新工艺、新方法试验活动，通过各种形式的学习和锻炼，不断提高职工的技术水平和业务素质，才能推动水质处理的发展。
1．3全面落实水质责任制
落实责任，明确目标，就能为实现目标而努力。生产过程中应落实水质责任制，明确规定各生产班对当班的水质负责，谁出事故谁负责，当值班长、厂长也负有相应的责任，使水质工作有人管、人人有专管。为了避免出现扯皮或互相推诿的情况，应完善从取水至自来水出厂的整个净水过程的质量控制和质量监督体系，制订质控标准，层层落实，层层监督，形成以主管水质的厂长为核心，化验室为主要监督机构，各生产班组为分支，班组又以各分站为分支，形成班组与班组、分站与分站间相互监督、相互评比的机制，共同提高供水水质。
1．4建立健全奖励机制，发挥职工积极性
开展厂与厂、班与班、分站与分站之间的“比水质，比节约”活动，建立和健全明确的奖罚激励机制，把水质指标如余氯、出厂水、待滤水浊度等作为考核依据，把水质优劣作为奖金和评优的标准，杜绝“大锅饭”现象，从精神和物质上激励和调动职工的积极性和创造性，引导他们为提高水质而努力，为优质供水而奋斗。
2保证出厂水水质是提高供水水质的最有效途径
“问渠哪得清如许，为有源头活水来”，作为供水企业，出厂水就是饮用水之“源”。出厂水水质好坏对管网水质起着举足轻重的作用，它直接或问接影响到用户饮用水的水质，下图是我司近几年来四个水厂出厂水及其供水片区浊度变化情况，从图可看出我司供水浊度随各厂的出厂水浊度下降也呈逐年下降的趋势，加强水厂的管理、保证出厂水水质是提高供水水质最直接最有效途径。

2 l严格控制出厂水水质
出厂水水质好坏对管网水质起着举足轻重的作用，不稳定或水质不好的出厂永直接或间接影响到用户饮用水的水质。资料统计表明，由于管网自身原因(如管龄太长等)，管网水的浊度一般要比出厂水大0．2～0．5NTU，铁增加O．01～0 04mg／L，锰增加0 0I～O 02mg／L，管网末端余氯下降0 4～0 8mg／L。出厂水的铁、锰含量过高或pH值过低导致供水管受腐蚀使管网出现“黑水.赤水”。另者，给水管网中细菌重新生托繁殖的主要诱困是出厂水中残存有细菌生长所需有机营养基质一生物可降解溶解性有机物(BDOC)和生物可同化有机物(AOC)。为此应制定各厂水质内控标准，有效控制出厂水各项指标以保证管网水质，特别是严格控制蚀度、余氯、pH值、铁和锰等对管网有持续影响的指标。还麻提倡降低出厂水浊度和合理加氯，降低浊度，不仅可以满足感官要求，还可大大降低有机物的含量，也能降低生物学风险；合理加氯就是保证灭活水中细菌、病毒和其他微生物的前提下，尽量降低氯的投加量，特别是减少前加氯，提侣多点加氯和管网中途补充加氯，以减少THM s的量和出现局部余氯过高。
2 2重视水源保护和监控

目前常规处理丁艺仅能去除水中的浊度等几个指标，对大多数离子和有机物无能为力，饮用水水源水质直接影响到出厂水水质，要使水质达标，良好的原水足前提，水源受污染，出厂水水质必然无法控制，因此应力争政府立法，加强水源保护。另外应与环保部门合作，及时控制存在或可能出现的污染源，同时利用在线水质监测系统，加强对水源24小时连续监控，还应强化生化预警池对水质异常的预警能力，并建立相应水质异常处理程序和应急处理机制，保证不台格水不舍进入市区管网。
2 3强化生产过程水质控制
“混凝一沉淀一过滤～消毒”这种常规处理仍是当前饮用永处理的晟基本技术，混凝是整个水处理工艺的第一步，它不仅能有效降低水中的浊度，对水中的有机物，细菌、病毒等也有一定的去除作用，混凝好坏直接影响到后序工艺，沉淀池出水浊度很大程度决定于混凝效果，而滤池除浊效果与沉淀池出水浊度的关系有C=K•C。。•V9，其中K为常数，C。为滤池进水浊度，V为滤速，Q、B均为经验数值，相同负荷下，降低待滤水浊度可减轻滤池的负担，提高滤后水水质，延长滤池过滤周期，因此应对反应絮凝系统进行优化或改造，采用能有效改善投药精确性的自动投药系统，选择合适的混凝剂，可提高混凝效果，降低待滤水浊度。过滤作为水处理中“固一液”分离最后阶段，它既起着去除无法在沉淀池沉降的小颗粒(1 u m到数10 i,t m)的作用，同时也为滤后消毒创造良好条件，滤后水浊度降低，附着在颗粒上的致病微生物含量也大大降低，有机物去除率也相应提高，从而也减少了加氯消毒副产物有机卤代烃(THMS)形成，因此应对现有滤池的滤效、过滤周期、滤料级配等进行重新评估或优化，充分发挥滤池的性能，提高滤后水水质。
2．4完善在线水质仪表的管理
自动化控制在水厂的应用越来越多普遍，水质仪表和水质探头则是水厂加药加氯自动化控制系统的“眼睛”，也是操作人员把握水处理效果的最直接工具，仪器仪表无法提供准确数据，自动控制就失去意义，因此对水质仪表的维护和管理也是水厂保证水质的重要组成部分。目前水厂大多配有浊度仪、pH计、余氯仪和控制投药量的水质探头等水质仪表，他们共同的特点是易受到污染而漂移，影响了自控系统的控制精度，导致浪费或水质指标不合格，因此制订相应仪表管理制度，做到仪表维护和管理制度化、规范化对自动化水厂保证水质尤重要。
2．5加强与净水水质密切相关的设备管理
在一般净水工艺中，与净水密切相关的是加药和滤池两个分站，因此应定期对两分站的设备进行维护，保证这些具有较高的可靠性，防止由于投药或加氯设备的不正常运行而导致水质事故。另外还须对看似乎不重要其实影响净水效果的设备，如目前反应池中多数采用的穿孔排泥管，由于种种原因，若不定期排泥，会造成污泥板结，堵塞排泥孔，排泥管常形成短流而导致排泥效果差，这样日积月累，大量污泥占据了反应池的有效体积，导致无法截留大部分絮凝体而加重沉淀池的负担，如此形成恶性循环，最终沉淀池的待滤水浊度也无法得到保证，进而影响到滤后水水质，因此应加强对排泥阀、刮泥机等设备的管理，发挥其相应的功效，提高水处理效果，这也是提高水质的途径之一。
3加强管网管理和维护是提高供水水质的基本保证
随着经济的发展、水量需求的增加和水质要求的提高，各水司加大力度对水厂进行改造和挖潜，采用了先进的制水技术，出厂水浊度等指标得到大幅改善，但由于种种原因，管网改造滞后于水厂建设，出现了水厂出厂水浊度已经大副下降，管网水浊度未能得到明显改善的情况，管网成为制约水质提高的瓶径，因此需要加强对管网的管理。
3．1采取有效措施防止管网的二次污染
管网水质差的原因除了出厂水水质差引起外，管网二次污染也是导致管网水质变差的因素之一。目前管网二次污染主要由二次供水蓄水构筑物(水池、水箱等)、管网破漏爆管、用户龙头在管网局部失压导致倒吸等引起的，另外管道锈蚀、新建改建管道未清洗消毒等也是二次污染的起因，因此应加强对二次供水的管理，供水部门对二次供水单位申请装表时应对管路进行审核，对于蓄水池进水口与池面没采取有效空气隔离措施或对直接从管网抽水的管路上没有限流装置(倒流防止阀)不予报装，同时建立二次供水用户内部管线档案，健全固定检查监督管理制度；积极开展宣传，端正用户错误的用水方法，使人民群众自觉维护自来水的卫生安全，减少用户端引起的二次污染事故；加强查漏，提高管网抢修的及时率，对新装管道采用合适的管材，有计划改造旧管网，同时提高出厂水水质的稳定性可以降低非人为性的二次污染。
3．2改造管网以全面提高管网水质
汕头市区管网管龄参差不齐，管材也种类较多，早期的金属管道多数没做水泥砂浆衬里，特别是老市区的管道，有的管龄达几十年。由于供水水质pH较低且硬度也偏低，呈腐蚀性倾向，随着时间的积累，管内出现腐蚀、沉积和结垢的情况，出现结垢层，成为细菌孳生场所，形成生物的“生长环”，这些管路只要管网水压出现波动或流向改变，将出现“赤水”甚至“黑水”，同时也是爆管破管的高发区，存在二次污染或生物安全性的隐患。因此必须分批对老管网进行改造，可以该片区水质的投诉率或水质监督抽查发现的不合格率以及管网破漏的发生率做为改造的依据，选择合适管材进行改造，表后用户端的管材也会影响管网水质，应禁止使用冷镀管，逐步淘汰热镀管，提倡铝塑、UPVC、PE管等。
3．3管网管理和维护制度化
管网由于腐蚀或沉淀致使管网末梢或盲肠管驻留大量沉积物，应制定管网排污制度，定期通过管网末梢排水阀或消防栓冲排管内沉积，排污的频率和时间应根据片区水质情况而定，既要有效又要减少不必要的浪费，同时建立排污监督制度。对于新(改)装管道，要有相应的水质验收制度，管道在通水前应进行消毒和清洗，并获得水质验收合格报告后方可并网；另外还要建立破管或失压通报制度，中心调度室在接到报漏或发现管网局部失压时应及时通知相关部门，以便采取相应的措施减少或避免管网的二次污染，水质监督部门应对破漏周围受影响的区域进行全面抽查，确保供水水质。
4采取有效水质监督是提高供水水质的必要手段
合格水是生产出来而不是检验出来的，但是没有效的检验监督，就无法保证水质，只有建立有效的监督体系，采用有效的监督措施，通过层层把关，才能提高供水水质。
4．1完善水质监测监督体系
应建立和健全水质监测体系，形成公司一水厂一管网水质监测体系，以公司水质科为主要监测监督机构，全方位监测管网水水质，随时抽查出厂水和水源水的水质，每月全面监测和评价原水、出厂水和管网水的水质情况；各厂化验室作为各厂出厂水和原水水质的监督监测基层单位，负责控制本厂净水过程水质以及掌握原水水质发展动向；管网维修处设立水质监督员，主要管网排污的监督，另外还应建立自动水质在线监测系统r以实现24d,时连续的监测，它将成为整个水质监测体系的重要组成部分，只有完善水质监测体系，合理分工，才能提高监督效率，充分发挥监督职能。
4．2提高水质分析水平和能力
随着工业的发展，污染源和污染物的日益多样化，水质监测指标也增多，标准限值的降低，水质分析从微量分析朝痕量分析发展，若仅停留在手工化学分析的水平，将越来越无法保证供水的安全性。应引进仪器分析，提高分析人员的素质，增强检测分析能力，开展经常性的水质分析研究和新课题研究，如对原水藻类、有机物的研究，消毒副产物的研究，以增强抗污染的能力，形成适应新水质标准的相关技术储备，掌握原水和管网水质发展动态，为水厂水处理和管网改造提供科学依据，只有通过提高化验室检验分析水平，才能发挥其监督和指导职能，才能把好质量关，确保供优质水。
4．3加强水厂化验室的建设
水厂化验室的关键职能是监测原水水质和监督水厂水质，它充当水厂水质的“侦察兵”和“稽查员”，为此应加强水厂化验室软硬件的建设，提高化验人员的素质和水平，配备精密仪器，确保检测结果准确性和监督的有效性。目前大多数水厂仍仅检测细菌、大肠杆菌、浊度、氯化物等十多个常规项目，这些项目大部分无法反映水源的状况，对于长期水质稳定的水源尚可，但对于多变或受污染的水源，仅靠中心化验室每月一次全分析得出的水源水数据实是无法及时有效地为制水部门提供生产调节依据，因此加强对原水水质的检测，增加“三氮”、BOD5、总磷等几个生活废水污染指标，还应把CODMn或CODGr，、TOC(总有机碳)和UV254等代表有机污染的水质综合指标作为经常测定的项目，另外各厂还应设置生物预警鱼池和水质观察岗亭，配备快速水质检验箱，以便及时应对原水受污染或突发水质事件，增强水厂对突发水质事件的应变能力和快速响应能力，有效构筑水质安全屏障。
4．4对供水水质进行有效监督
水质监督部门通过与中心调度室数据共享监控各厂原水和出厂水水质，利用环保部门的在线水质监测系统，加强对原水水质的监控能力，同时经常不定期下厂现场抽查水质，将水质合格率作为水厂奖金的考核指标，以保证出厂水水质。在管网方面，水质科加强对管网的水质监测力度，增加监测范围和监测点，严格执行管网排污和新改装管水质验收制度，同时根据水质监测情况以及社会监督(如员工的水质汇报、用户的水质投诉)情况及时反馈管网维修处，并对处理结果进行考核，提高管网水质，在管网设置在线余氯测定仪、在线浊度测定仪以掌握管网水质变化动态，为改善管网水质提供决策依据。
5结语
综上所述，只有全体员工思想重视，行动一致，加强水源保护，强化水处理过程的监测和控制，完善质量监控体系，提高水质监控能力和监督水平，不断改进管网的管理，才能不断提高供水水质，才能向社会更加可靠地提供安全优质的饮用水。

城市供水系统的水质化学稳定性变化规律研究
许仕 荣 ‘， 方 伟 ， ， 徐 洪福 ，
(1. 湖 南 大 学 土木工程学院，湖南长沙14082; 2.深)Il，市水务 <集团> 有限公司水技 术 研 究 所 ， 广 东 深 圳 51 80 3)7
摘 要 : 提出了适合我国城市供水系统的水质化学稳定性评价体系，重点研究了水处理及输配过程中水质化学稳定性的变化规律。研究发现，混凝沉淀、过滤、消毒等工艺均会增加水的腐蚀倾向，而投加臭氧则可缓解其腐蚀倾向;在输配过程中，管网水的化学稳定性变化不大，因而改善管网水水质化学稳定性的关键是提高出厂水的化学稳定性。
关键 词 : 供水系统; 水质; 化学稳定性
水质 的 化 学稳定性主要表现为腐蚀性和结垢性两个方面，供水系统中水质的化学稳定性问题普遍存在，又以腐蚀问题更为严重。出厂水的化学稳定性差，必然导致给水管道内壁的腐蚀和结垢，当腐蚀产物被释放到水中后会降低水质，而结垢则降低了管道的输送能力，严重时甚至可使管道不能通水。因此，研究城市供水系统中水质化学稳定性的变化规律，对供水企业采取针对性的措施，缓解管道腐蚀，提高管网水水质有着至关重要的意义。
1 判别体系
国内 一 般 采用Langelier饱和指数(IL)和Ryznar稳定指数(IR)来评价水质的化学稳定性，但这两个指数只能给出水质化学稳定性的定性分析结果，即水的腐蚀或结垢倾向。同时，提出Langeher饱和指数的初衷只是用于评价钢管、铸铁管、镀锌钢管等未做内防腐的金属管道的水质化学稳定性，因而只采用上述两个指数来判别整个配水管网的水质化学稳
定性，显然是不够准确的。
为了 全 面 、客观地评价水质的化学稳定性，需建立水质化学稳定性的综合评价体系。碳酸钙沉淀势(CcPP)从定量的角度分析了水质的化学稳定性，是一个更好的判别指数;对于石棉管、水泥管以及采用水泥砂浆衬里的金属管，AWWA提出的侵蚀指数(Al)能更准确地评价水质的化学稳定性。
另外 ， 由 于以碳酸钙溶解平衡理论为基础的水质稳定性判别方法，没有考虑电化学过程，更没有考虑水中胶体的影响，因此水质的化学稳定性还不能仅按上述指数来判别。
在一 定 条 件下，CI一、S042一等阴离子能够增加水的导电性，从而破坏金属表面的钝化膜，降低水质的化学稳定性。Larson和Skold等人在研究CI一、S042-对铁管和钢管腐蚀的影响时，提出了Larson 比率(LR)，其表达式为:
LR =( 2[ S042一 〕+[CI一])/[HCO3ˉ〕(1)
综上 所 述 ，如能将IL、IR、CCpp、Al和LR这5个指标都纳人水质化学稳定性的判别体系，则可以更加全面、准确地反映管网水的腐蚀或结垢情况。笔者采用这5个指标对水质化学稳定性进行综合评价。利用上述5个评价指数判别水质化学稳定性的标准如表1所示。

2 沿工艺流程的变化规律
2.1 试验装置及方法
选取 一 套 设计流量为10m3/h的常规工艺+臭氧/生物活性炭中试装置进行研究:当超越预臭氧及深度处理单元时，模拟常规处理工艺;当采用臭氧/生物活性炭工艺时，模拟深度处理工艺。
试验 期 间 ，混凝剂采用碱式氯化铝(PAC)，投加量为2mg/L(以A12O3计);消毒剂采用氯，控制出水余氯在1.omg/L左右。取样检测各工段出水的pH、水温、总溶解固体、总硬度、总碱度、钙、氯化物、硫酸盐等指标，计算各工段出水的IL、1。、ccPP、Al和LR，分析处理过程中水质化学稳定性的变化情况。测定方法详见《水和废水监测分析方法》第4版。中试流程见图1

2.2 原水水质
试验 期 间 的原水水质如表2所示。

2.3 结果与讨论
当装 置 以 常规工艺运行时，各指数值沿流程的变化如表3所示。

从表 3 可 知，各工段出水均具有强腐蚀性。沿水流方向，IL、CCPP、Al值不断降低，而IR、LR值逐渐增大，说明对金属管材的腐蚀性以及对水泥砂浆衬里或水泥管材的侵蚀性均逐渐增强。由此可见，混凝沉淀、过滤、消毒工艺都会引起水质化学稳定性的降低，尤其是混凝和消毒工艺对水质化学稳定性的影响较大，这是由于经混凝和消毒处理后，水的pH值和总碱度都下降所致。
当装 置 以 深度处理工艺运行时(预臭氧投量为lmg/L，主臭氧投量为2mg/L)，水质化学稳定性沿流程的变化如表4所示。

从表 4 可 知，各工段出水仍具有强腐蚀性。沿水流方向，IL、IR、CCpp、AI、LR在经过预臭氧和主臭氧工艺前后存在明显的拐点，即水的腐蚀性有所下降。经分析，主要原因是投加臭氧后水体的pH值和总碱度均有所上升。
3沿管网水流方向的变化规律
3.1 研究方法
以南 方 5 市B水厂至M和N两小区的配水管网为研究对象，选择了干管、小区干管和管网末梢三类有代表性的8个取样点，分析沿水流方向的水质化学稳定性变化规律。
其 中 0为 出厂水取样点，1、2、3为干管取样点，4、6为小区干管取样点，5、7为管网末梢取样点;1“线末梢为uPvC管，2#线末梢为镀锌钢管。取样点的基本情况如图2及表5所示。


3.2 结果与讨论
沿水 流 方 向水质化学稳定性的变化如表6所示。

从表 6可 知，沿水流方向管网水的化学稳定性变化不大，均有较强的腐蚀性。对于1“管线，由于干管采用了水泥砂浆衬里，末梢则采用了非金属管材，因而管网水中的Fe浓度没有明显升高;对于2#管线，由于末梢的镀锌钢管未采取内防腐处理，使得Fe浓度有较大升高。这说明，腐蚀性较强的水对口径较小、流速较慢、停留时间较长、未做内防腐的末梢金属管道的影响较大，有可能降低管网末梢水质。
4 结论
① 混 凝 、过滤、消毒等工艺都会降低水的化学稳定性，以混凝和消毒最为明显。
② 投 加 臭氧能够改善水质的化学稳定性，同样的原水，采用臭氧/生物活性炭工艺处理时其出水的化学稳定性比常规工艺的好，但仍比原水的差。
③ 当 给 水管网输送腐蚀性较强的水时，与干管相比，管网末梢的水质更易受影响。
④ 提 高 出厂水的化学稳定性是改善管网水化学稳定性的关键。

当前城市供水系统的水质，相对而言，净水厂出厂水的水质比较好，而用户水龙头出水水质问题较多。管网水的浊度、色度、细菌总数、铁、铜等离子浓度都比出厂水要高，配水管网有时出现黄、黑水，给工业生产（印染、电池、化工等）及居民日常生活造成较大影响。给水管道内壁的腐蚀和结垢更是普遍的现象。这里存在管网的结构缺陷、管网的运行管理不完善，同时也存在出厂水的水质稳定问题。管网水质稳定性指化学稳定性及生物稳定性两个方面，在不少城市供水系统中这两个方面都存在着不同程度的问题。而出厂水水质化学稳定性差是造成管网腐蚀和结垢的内因。
水质的化学稳定性是指水在管道输送过程中既不结垢又不腐蚀管道，在水工业中常被定义为既不溶解又不沉积碳酸钙。水质化学稳定性主要表现为腐蚀性和结垢性两方面，根据《城市供水行业2000 年技术进步发展规划》的调查，地表水厂出厂水水质基本稳定的只有21％，有腐蚀倾向的为50％，有结垢倾向的为29％；地下水厂出厂水水质基本稳定的为50％，有腐蚀倾向的为30％，有结垢倾向的为20％。由此可见，供水行业中水质的化学稳定问题普遍存在，又以腐蚀问题更为严重。
腐蚀性的水在管网中长期停留，会腐蚀金属管道，产生腐蚀产物，聚集在管道内壁。给水管道内壁生长的腐蚀产物也称之为生长环[ 2]，会缩小管道的有效过水断面，增加管道的阻力系数，降低管道的输送能力，极严重时甚至使管道不能通水。美国新英格兰区19 个城市通过调查发现：沥青衬里的铸铁管在使用30 年后，平均输水能力损失52％。
金属管道内壁的腐蚀，缩短了管道的使用寿命，增加了管材的维护、更换费用。美国供水协会（AWWA）于1999 年估计，美国的供水企业在今后20 年内将花费3250 亿美元来更新城市供水管网。这个数值是以美国环保署（EPA）估计在今后20 年里要花费772 亿美元来新敷和更新输配水管线为基础的。城市供水系统中管道的漏损，也有相当部分是由于金属管道内壁腐蚀引起的。
给水管道内壁腐蚀产物的释放，也是人们关心的一大问题。当供水管网内水流速度或水流方向发生突然变化时，给水管道内壁的腐蚀产物很可能脱落，并释放到自来水中。据芝加哥1968 年供水管网水样与出厂水水样的水质对比得出，镉、铬、钴、铜、铁、铅、锰、镍、银、锌等元素的浓度在15％～67％的水样中有所增加。城市供水系统中常见的“黄水”问题，就是由钢管、铸铁管等管道内壁铁腐蚀产物的释放而引起的。铁腐蚀产物释放到水中，恶化了水的感观性质，对印染、化工、电池等工业生产造成很大影响，也常引起居民用户的投诉。腐蚀不仅仅是金属管道的问题，腐蚀性的水同样会侵蚀金属表面的水泥砂浆、非金属保护层和非金属管材。美国某市的一座供水量为20.8 万m3/d的水厂，其配水管网中的钢筋混凝土管、石棉水泥管及水泥砂浆衬里的铸铁管，受腐蚀性水的侵蚀，每年估计管材损失以CaCO3 计约为453 吨。金属管道衬里的水泥砂浆或钢筋混凝土管受腐蚀性水的侵蚀时，CaO会从水泥中浸出，这种现象被称之为“脱钙”。当水体缓冲能力很弱时，释放到水体中的CaO会导致水体的pH值剧烈上升，甚至超过8.5 以上。
因此，提高供水系统的水质化学稳定性，控制管网的腐蚀，具有经济和卫生双重作用，对保护管网和提高管网水质都具有至关重要的意义。国内供水行业在管网水质稳定上的研究处于起步阶段，在饮用水水质标准中，还没有相关的要求。因此，进行供水系统水质化学稳定性及控制方法的研究，采取有效措施缓解城市给水管网的腐蚀、改善管网水质具有迫切的现实意义。

供水系统水质的化学稳定性是指水在输配过程中，由于各种因素的影响，水中含有的各化学物质之间或者与外部特别是管道之间发生化学反应而引起稳定性改变，主要的化学变化有氧化、水解、还原等。水质的化学稳定性研究涉及到水在管道输送过程中结垢或腐蚀的倾向，水质化学稳定性好，在水工业中常被定义为既不溶解又不沉积CaCO3。水中的CaCO3 溶解平衡体系一般是指重碳酸钙、碳酸钙和二氧化碳之间的平衡。如水中游离二氧化碳含量少时，则发生碳酸钙沉淀；如超过平衡量时，则发生二氧化碳腐蚀，反应式如下：
Ca（ HCO3）2≒ CaCO3＋ CO2＋ H2 O （1.1）
当水中的CaCO3 过饱和时，倾向于沉淀出CaCO3。这种水在管道中流动时，会产生CaCO3 沉淀，沉积在管壁上，引起结垢，称之为结垢性的水。当水中CaCO3 含量低于饱和值时，则倾向于使已沉淀的CaCO3 溶解。这种水遇到混凝土的管道和构筑物就会产生侵蚀作用，在金属管道中流动时则会溶解管道内壁碳酸钙保护摸，对金属产生腐蚀作用，称之为腐蚀性的水。二者都是不稳定性的水。既无沉淀CaCO3 倾向，也无溶解CaCO3 倾向的水，才是化学稳定的水。
国内外学者对供水系统水质化学稳定性的研究主要集中在水质化学稳定性的判别指数及模型、管道内壁腐蚀瘤的形态特征及结构分析、腐蚀产物的释放及有色水形成的机理、水质化学稳定处理及腐蚀控制方法等方面
水质化学稳定性的判别
为了对水质的腐蚀性和结垢性进行控制，必须要有一个能评价水质化学稳定性的指标体系，以便对水质化学稳定性进行鉴别，从而采取相应的稳定性控制措施。水质化学稳定性的判别指数分为两大类，一类主要是基于碳酸钙溶解平衡的指数，如Langelier 饱和指数、Ryznar 稳定指数、碳酸钙沉淀势CCPP 等；另一类则是基于其它水质参数的指数，如Larson 比率等。

供水系统水质化学稳定性的控制方法
虽然采用更换金属管材、在金属管道内涂水泥砂浆、环氧树脂等技术措施，可以在一定程度上解决管网水质化学稳定性的问题。但是水泥砂浆、环氧树脂等衬里材料的脱落又会引起金属管道继续腐蚀。沙特的Al Khobar海水淡化水厂的管网主要是内涂环氧树脂的钢管，但运行几周内，环氧树脂就部分脱落，引起钢管严重腐蚀。而且城市供水管网系统的改造费用相当巨大，有些路段还不具备施工开挖条件，金属管道在管网中还将长期存在。因此，在水处理工艺流程中进行水质化学稳定性的控制，十分有必要。国外广泛采用的水质化学稳定性控制方法和措施有调整水的pH值、碱度和硬度，投加缓蚀剂，曝气去除CO2 等；而在国内，进行水质化学稳定性控制的水厂还不多。
1 调节 pH 和碱度
调节水的pH 值、碱度， 有两种方法： 一是投加NaHCO3 、Na2CO3 、NaOH、石灰等碱性物质，其中后面三种常和CO2 联用；二是在石灰石接触池或石灰石滤池(limestone contactor/filter)中过滤。前者需要建设加药装置，常用于大中型水厂；后者由于运行费用低、操作简便，常用于小型水厂。
投加不同的碱剂，调整pH值、碱度的效果又不同。Shock[ 17]认为分别投加1mg/L的碱剂，石灰浆可以提高1.35mg/L CaCO3 的碱度，NaOH (50％溶液)、Na2CO3 和NaHCO3 对碱度的提高分别为1.25、0.94 和0.59 mg/L CaCO3。高华升等人在供水管网腐蚀控制小试实验中，分别投加饱和石灰水、浓度为10g/L的Na2CO3 、NaOH和NH4OH， 发现在相同投量下， 提高的pH 值的幅度NaOH>NH4OH> Na2CO3> 饱和石灰水。
虽然NaOH 提高pH 值的效果明显，但其价格相对昂贵、操作安全性欠佳，且不易控制。而石灰来源广泛，价格低廉，也易于控制。Na2CO3 和NaHCO3 操作条件要求较宽松，安全性好。
2 投加缓蚀剂
为避免用于饮用水中的缓蚀剂的副作用，很多国家对缓蚀剂的成分和投量进行严格控制。往往只有通过检验，无毒且达到食品级的缓蚀剂才能用于饮用水中。目前常用的有：磷系、硅系缓蚀剂及它们的混合物。
磷系缓蚀剂又包括正磷酸盐、聚磷酸盐。正磷酸盐是一种阳极缓蚀剂，并且只有在水含氧气的情况下才有效。正磷酸盐中，常用的有Na3PO4、NaH2PO4 和Na2HPO4，其中Na3PO4 最为有效。汪义强[ 39]等人用石灰和Na3PO4 解决南方某市供水管网的红水问题，取得了良好的效果。聚磷酸盐可与水中的钙、镁、铁等阳离子生成难溶的络合物，在金属管道内壁形成保护膜。但水中钙离子浓度与聚磷酸盐浓度之比至少应为0.2，最好到达0.5。
硅酸盐缓蚀剂常用的是水玻璃，是Na2O和SiO2 不同比例的产物。硅酸盐用于控制腐蚀时，对低硬度、低碱度和低pH的水体比较有效。硅和磷的混合物也常用于给水系统的水质化学稳定性控制，傅文华[ 40]等人曾介绍了德国GIULIN公司生产的“归丽晶”，它是聚磷酸盐和硅酸盐的混合物，可以有效的减缓腐蚀，保护管道，解决由腐蚀引起的“红水”问题。
3曝气去除 CO2
当水中CO2 浓度很高时，曝气可以去除CO2，使得[H2CO3]/[HCO3–]的比值降低，从而使水体的pH值升高。美国加州Idyllwild供水区水质pH略低，CO2 含量高。曝气去除水中60％的CO2 时，可使水的pH值由6.3 提高到7.5，管网腐蚀也
得到了有效控制。

提高管网水质保证安全供水
杨 丽 媛
（秦皇岛市自来水公司。河北秦皇岛066000)
摘要:分析了供水管网水质变坏的原因，提出了几点保证配水系统水质的方法和建议。
关键词:供水管网;污染;水质监测
随着 科 学 技术的发展及生活质童的提高，人们对水质的要求也越来越高。长期以来，城市供水行业对水质的关注主要集中在出厂水水质上。虽然出厂水的各项指标都能达到甚至优于国家水质标准，然而自来水经愉配管网送至用户龙头之前，已历经了数十公里乃至数百公里的旅程，有的水龄可达几十小时，期间由于各种因家可造成到户水水质变坏。
有关调查显示，城市供水流经管网到水龙头时水质合格率下降了约10个百分点，细菌、大肠杆菌、浊度、余氯、铁等主要指标均发生了明显变化，尤其是管网末梢，有的已不符合《生活饮用水卫生标准》，表明水质已经恶化;管网老化还影响管网水质稳定性，产生消毒副产物，导致供水管道爆管等等。
随着城市供水的发晨，用户意识的提高，城市供水行业对水质的关注开始转移到用户终端水质即管网水质上来，必须通过保证并改善管网水质来保证用水户水质，从而达到优质供水。
1 影响管网水质的原因
管 网 水 质污染原因有很多，这里只介绍常见的几种。
1.1 出厂水经加氯消毒后进人配水系统，水中的余氯用以保护管网内水质，防止细菌在管内繁殖以及在生物膜中产生沉淀。若管网中的水流速很低，或在死角区域贮存时间过长时，余氯便容易流失，氯量过低，细菌便会再度萦殖造成二次污染。若铁、锰偏高，会使管内产生铁锈，造成腐蚀，铁锈易沉积就有可能造成局部时间的红水现象。水中的微量的有机污染物，藻类及其代谢产物，化学污染物都可引起嗅味。由于嗅味在很低的浓度下，就可以被人们感觉出来，因此噢味时水质的形响是比较大的，也是比较普遭的。很多嗅味难以被现行的常规给水处理工艺去除。而进人管网后的积聚和管网微生物的再繁殖很容易使用户对水的嗅味不满。
1.2 在庞杂的管网和二次加压等蓄水装置中的水在到达用户之前还会发生很多物理性的、化学性的、生物性的反应。
自来 水在连续、不阿断的输送过程中，管道破漏抢修、开管接驳、安装工程、管材质t问题、二次供水设施影响及用户违章用水等都能够使其二次污染而影响水质。由于历史原因，目前在国内城市已铺设的各种管道中，铸铁管、镀锌管仍占相当大的比例。长时间使用后管内壁就会腐蚀结垢，积存水或流速慢的水中就会含有大量的铁、铅、锌和各种细菌及藻类，一般五年左右腐蚀现象就会很严重，水质受到较大影响。
1.3 在管道的新铺或堵翻等施工过程中，若措施不当，并网时冲洗操作不规范等，都能使污染水进人管网。如果树状管道铺设过长，水质也会变坏。居民安装不当的用水装置，连接自备水源等时没有采取防污措施，火灾时大金突然用水时导致的负压等均有可能使管网吸入污染水。被损坏的灭火设施和管网供水设备也可以成为污染通道。
1.4 二次供水设施导致的到户水污染情况也很严重。水箱的设计、选材和管理的不科学将给生活用水造成严重的二次污染。如果其间受污染水由于管网失压等原因倒流人管网，就会使局部管网水质恶化。
2 采取有效措旅.强化管两水质
21 必须严格执行水质标准，规范工艺过程操作.保证出厂水水质。在安全性前提下保证管网末梢余氯不能低于0.05mg/L。努力降低出厂水浊度，减少水中有机物的污染。对于较差水源水，可通过加强饮用水深度处理工艺，有机结合现有的常规给水工艺技术来保证出厂水水质。在管网这部分要通过管网的理论计算，供水管网的水质，和供水管网漏失几个方面综合考虑，来提高管网的水质，实现供水系统的优化调度。
2.2 要做好陈旧管网的维护及改造工作，并积极推进新型管材的使用，管道要抗腐蚀且无毒害.象钢筋混凝土管、给水塑料管、球墨铸铁管衬里钢管、铝塑复合管等等。选用的管网阀门与配件等，其阀体或配件内壁面应有热喷涂PE等材料防腐措施。用户室内所用材料也要符合国家标准。
2.3 严格按国家有关规范标准实施管道工程施工与验收的管理。合理设计，规范施工，施工时一定要尽量防止因负压而产生引起的污水倒抽，尽力采取措施减少管网污染。推行管道不停水引接分支管和维修作业，如一般性管道的漏水，流失量较小时，应先挖成工作坑后再关阀。要处理好坑壁井底，必要时便用潜水泵。与自备水源或非饮用水管道连接时，应采取空气隔断装里等措施，防止饮用水的污染。若管道水水龄太长，应考虑在中途加氯和定期冲洗。
2.4 改进二次供水设备的工艺，有条件的尽量减少使用水箱供水。设置要合理.材质要合乎要求，并保证水箱内水有一定的更新速度。一定要严格执行使用管理方法，有专人维护，能定期进行专业清洗。还要有专门机构对水质进行定期检测。
2.5 必须加强对管网各点水质检测，及时准确的取样分析，检侧出具体的数据，尤其是对水质易受污染的地方、管网末梢和管网系统陈旧部分。通过对管网水质的监侧，对水质监测数据变化的有关因索进行综合分析，可以及时地把分析结果反馈给水厂，调整各种内控指标，从而制订出合理的净水工艺，在一定程度上做好水质预侧。有条件的最好做到在线监测。
3 结论
城 市 自 来水管网水水质是指送到用户水龙头的自来水水质，它将直接影响人民生活和工业生产用水的质量.管网水质的管理是自来水产品质盆管理的一个非常里要的关链环节，关系到千家万户，要把管网水质管理纳人企业管理的范畴。

化剂浓度衰减而浓度降低时，根据Ku机理闭致密层将会发生反应而出现裂缝内层的二价铁就会释放到水中.
将换 水 过 程中的总铁和余氧随时间变化进行比较如图2所示，可以看出余氯相对较高的时候总铁的含量比较低，在余氯相对较低的时候总铁的含量较高.同时可以看出，余氯出现最低值的时间大约在换水后16h，总铁含量出现峰值是在换水后18h，余氯对于铁的影响是有一定的延迟.这主要是因为余氯下降，管垢表层的三价铁沉积物不断被还原成二价铁，使得致密层开始出现空隙，之后致密层与管壁之间的可溶性亚铁离子释放到管网水中造成了总铁含量的上升.由此可知从三价铁开始发生还原反应到亚铁离子大量释放，这个过程大概需要2h左右.

经分 析 造 成余氯下降的原因可能有2个:①水源更换造成水的耗氯量增加，原有投氯量不能保证足够的余氯.从图1中可以看出换水当天和第2d的余氯在相同时间段里(09:0一17:0)的变化是不同的，换水当天在09:0 一17:0 之间余氯是在一直下降，而到了第2d同样在9:0 一17:0之间余氯是在一直上升.由于这个时间段是用水的高峰时期，所
以管网水在管网中的停留时间比较短，理论上余氯消耗量相对较少，不应该出现换水当天下降的情况，开始的4h应该还是水厂和管网中存留的黄河水，之后是西河水库中的黄河水与滦河水的混合水，此时余氯开始下降.这就说明是由于水源水的更换使得水的耗氯量增加，造成了管网水中余氯的下降.②夜晚用水量较少，管网水停留时间增加使得余氯消耗量增加
2.3.2 pH值
根据 osnt ehiemr等提出的管壁管垢的形成模型，在一定水力条件和溶解氧的条件下，增加pH有利于Fe00H和Fe(OH)2的生成，同时氢氧化亚铁和碳酸亚铁的溶解度随pH的增加而下降，所以增加PH有利于控制二价铁化合物的溶解从而减少铁的释放通过比较换水过程中pH随时间的变化以及总铁随时间的变化如图3所示，水源水pH的不同，引起换水过程中pH下降，从而引起管网水中铁的含量增加.同时，随着铁的不断释放，与管网水中OH一反应，造成管网水pH进一步下降.

2.3.3 碱度
在 高 碱 度的条件下，管壁中碳酸亚铁的含量较多，铁释放主要是受碳酸亚铁溶解性的控制.碱度的降低增加了碳酸亚铁的溶解度，同时促进了铁的释放.
换 水 监 测过程中碱度的下降使得管网水的缓冲能力降低，从而使得含铁化合物的溶解度增加.如图4所示，由于原水水质不同换水引起管网水碱度下降，铁含量上升，二者变化几乎同时发生;在23 h左右的时候碱度开始稳定，新的酸碱平衡逐渐形成，铁的含量也开始趋于稳定.

除此 之 外 ，氯离子等离子浓度的改变造成离子强度的改变，这些都使得原本稳定的水源，在混合之后变成稳定性较差的水，从而导致用户端水质恶化
3 水源更换中水质恶化控制技术
根 据上 面 的分析以及目前的一些研究和工程实践结果，针对水源更换产生的水质恶化现象提出如下控制技术和对策.
(l) 调 节 pH和碱度如上分析，提高pH可以抑制铁释放等，所以在水厂处理过程中增加调节出厂水PH的处理单元，同时调整出水碱度，增加出厂水的稳定性.
(2 )投 加 缓蚀剂国外的研究和工程实践认为，在水源更换过程中，投加磷酸盐等缓蚀剂，可以降低和控制水源更换对腐蚀产物释放以及水质的恶化.
(3) 严 格 保证水质在水源更换过程中，通过调整水厂处理单元，严格保证出厂水的稳定性，加大管网水的监测力度.保证管网水中余氯含量，对于有机物含量高，管网系统宠大的，考虑多级加氯措施.
4 结论
(l) 管 网 水中的pH、碱度、氛化物、电导率等发生了明显地下降，钙离子和镁离子略有下降，这些都是由于滦河水质与黄河水质不同造成的.
(2) 管 网 水中余氯在换水过程中发生了较复杂的变化.其中余氯的变化主要是由于水源更换造成水的耗氯量增加以及夜晚用水量较少引起的.
(3) 管 网 水中总铁在换水过程中发生超标(≥0.3mg•L一1)，使得用户处出现“红水”现象.通过对管网铁释放机理的分析表明，pH和碱度的下降以及余氯的变化是引起管网水中铁含量增加的主要原因.
(4) 根 据 以上结果提出针对换水过程管网水质恶化的一些控制对策和建议，提高pH、投加缓蚀剂和严格保证出厂水及管网水水质指标特别是保证管网中余氯。

无论是地下水水源抑或地表水源，经过净水处理后，均在符合《生活饮用水卫生标准》的前提下通过供水管网送至用户。但是，这种在净水厂能够满足供水水质要求的水，在管网中浑浊度却经常性地比出厂水高20～40％，一些监测指标也会发生异常，红水、黑水现象经常困扰各城市的供水管网，使用户十分反感，对自来水的信誉也产生质疑。合格甚至优质的出厂水输送到用户终端，水质为什么会发生变化呢？ 出厂水在输送过程中，究竟受到那些因素的影响，下面就作一些探讨：
一、影响因素的分析
1、出厂水质：
由净水厂输出的自来水不可能是纯水，虽然达到了卫生标准，它仍含有某些无机物及微生物，水在管网内流动时，有些水中化合物会分解，水和管内壁的材质亦会发生化学作用，水中残存的细菌还可再繁殖，加之管网受到外来的二次污染，管网水质发生变化，引起诸多问题。如出厂水没有氯或加氯量不够，在管网里就可能使细菌、大肠杆菌等微生物大量繁殖，影响管网水质。又如出厂水铁含量超标而水又有腐蚀性时，会使管内产生铁锈，造成腐蚀，特别是在流量偏低或水呈滞流状态时，铁锈易沉积，一旦管内水流方向、速度发生变化时，就有可能造成局部时间的红水现象。
　2、管网材质的影响：
城市供水运行管网由于受历史客观原因影响，其管道材质直接关系到管网的水质。过去几十年大量使用的铸铁管、钢管、镀锌管等，管道内壁易腐蚀、结垢或因防腐实效较差，水若在管道中长时间停留或水力条件发生急剧变化时，一旦拧放水易产生黄水和铁腥味臭水。再由于某些房地产开发商或业主，用低劣的黑铁管建于楼内给水管，其用水水质则更加难保。从出厂水到用户终端要经过漫长的管网和蓄水措施，往往需要几个小时，甚至几天。管网实际上是一个大的反应器，继续进行出厂水未完成的反应及水与管壁物质的反应。这些反应有生物性的、物理性的、化学性的，除了受出厂水水质影响外，与输配水管道的材质有直接的关系。
3、管网施工及维护不当造成的影响
新装管道施工的过程中，因措施不当，脏（污）水进入浸泡（地处化工区域稍不注意则影响更大）。若管道未作冲洗并网；无切实冲洗方案和采取措施不力；因冲、排水管截面比率小以及冲洗强度、冲洗历时不足及检验不严格等，都易使管道在并网供水后产生污染，或影响连接支管引发堵、缠绕供水设施现象。管道安装分支或维修时停水作业管道渗碳漏未能及时发现检修；树状管道铺设过长，造成末端滞水；与自备水源或非饮用水管道连接时没有采取防污措施；直接用泵从管网上抽水造成负压时的污水侵入；消火栓不常使用或检修而形成死水；有些阀门、水表、管件长期浸泡在水中，一旦损坏，就可能使污水进入管道中，这些因素也对管网水造成了不同程度的污染。
一旦管网因失压或停水，污水就有可能被吸入，引起管内污染，此种情况多半来自于水厂或转压泵站的停产停泵现象。因管网阀门的快开快关的操作引起“水锤效应”，在检修过程中易吸入脏水形成污染。泄水管道接至下水管道的井中或接至河堤岸，汛期排水口低于河床水位，若泄水阀门关闭不严，则会引起脏水倒灌，引起管内污染。管道爆裂或漏水，关闭阀门后形成负压，脏水吸入管内，管道修复后又未及时冲排形成污染。
4、二次供水引起水质污染
　　部分二次供水的水箱或水池结构不合理造成二次污染，主要表现在以下方面：
1）缺少必要的内衬处理或涂料不符合卫生要求，并不易清洗干净；目前蓄水构筑物多为水池和水箱，水池大多采用钢筋混凝土结构，有的未作内衬处理，使水泥中有害成分析出，有的水池内壁涂料采用水泥涂料、聚胺涂料及一般环氧华脂涂料，这些涂料均对水质造成不同程度的影响，水箱中仍有不少焊接钢板水箱在使用，焊接钢板水箱防腐多以防锈漆为主，其附着力差，一般3--6个月就脱落，尤其不抗水力冲刷，脱落的漆会直接影响水质，经过其浸泡水进行分析，有机物种类多于其它涂料，且含致癌物质。
2）箱、池体内的管、孔布置不合理，因进出箱、池的水循环不佳，容易形成死水区；通气孔、人孔、溢流管封口处理不当，导致蚊虫、鼠或其它动（异）物进入；具备自备水水源的用户贮 （用）水设备与供水管道相通，如无任何隔断措施，管网突因停水或管网水压低等原因引起回流入供水管内，引起污染。
3）对储水箱（池）的管理不善，使其不能得到及时专业队伍清洗，引起了微生物的繁殖，污染了水质。
二、改善措施
1、推广应用新型管材。
鉴于陈旧管材如铸铁管、钢管、镀锌管等给水质带来的巨大影响，故应推广应用新型管材，加快陈旧管网改造步伐。硬聚氯乙烯管( UPVC)是国内目前塑料管材的主导产品，由于其本身所具有的内壁光滑、水流阻力小、耐腐蚀、有利保护管网水质、管材轻便、接口施工安装方便等优点，已广泛应用在给水工程中。特别是《给水用硬聚氨乙烯管( PVC一0)管材》、《给水用硬聚氯乙烯管件》和《理地硬聚氯乙烯给水管道工程设计、施工及验收规程》等国家标淮颁布和实施以来，一些水司加大了采用 UPVC管的力度，结合国家有关标准规程及兄弟水司使用 UPVC管的经验以及本地区的实际情况，对UPVC管的有关管材要求，施工等环节进行总结，推广应用，均获得了成功。
为避免管道材质品种的多样化，造成将来的维护管理诸多不便。推广应用新型管材宜择选2—3种。除此，选用的管网阀门与配件等，其阀体或配件内壁面应有热喷涂PE等材料防腐措施。
2、加快陈旧管网改造步伐：
加快更换已腐蚀、使用多年、陈旧的铸铁管和镀锌管。对确不能进行更换铸铁管的地段，改善管网水质的方法可采用衬管技术。随着供水事业的迅速发展，人们对水质的要求也越来越高，供水管网由于建设时间跨度大，各时期建设标准不一样，由于经济、技术上的原因，以前建设的供水管道(钢管、铸铁管)基本上不做内涂防腐，后期采用水泥砂浆内涂防腐，也存在一定的缺点，因管道施工回填后变形引起砂浆爆裂，部分脱落，以及水泥砂浆经长期浸泡、冲剧，水泥成分渗出流失，以致引起水泥砂浆结构松散，部份脱落的水泥砂浆流至用户表前，有的甚至导致阀门不能启闭。所以积极推广应用对水质无影响的防腐涂料用于管道内防势在必行。
3、提高出厂水水质和稳定性，严格控制浊度超标
管网水具有化学和生物双重不稳定性。由于不稳定或水质不好的出厂水直接导致管网水质的变化，因此提高和稳定出厂水水质就显得尤为重要。
目前在改善水质稳定性方面比较现实的做法是推行调整PH值法，即水在出厂前诸如投加石灰，调节PH值至7--8.5，提高水的稳定性。采取金属管道内涂水泥砂浆防腐等技术措施，以解决化学不稳定腐蚀管道，影响水质。
4、加强管网设计、施工管理
合理制定管道施工计划，严格按国家有关规范标准实施管道工程施工与验收的管理。禁用对水质有影响即对人体有害或对橡胶圈有腐蚀作用的润滑剂。加强新装管道的冲洗消毒方案制定与措施的实施力度，检验符合国家水质卫生标准的规定。调研与控制管网的流态，减少低流速管段，消除死水管段，对使用年限太长的供水管道进行更新改造或刮管涂衬。
5、加强管网冲洗的实施：
制定管网冲洗计划，定期冲洗管道，冲洗周期根据当地客观情况而定，但两年至少一次，对管网末端冲洗周期一年不少于一次；
加强对枝状管网末梢泄水阀或消火栓的定期吐水排放。定期排放消火栓。从主管至消火栓一般都有5～10m左右的管道，而该段管内的水更成了“死水”影响了水质。为了解决这个问题就必须定期排放消火栓，避免管内“死水”时间过长水质变坏，生长细菌。一般每半年对消火栓必须进行排放一次，并视情况制订了临时排放措施。
6、减少漏水机率，降低因漏水造成的水质污染
尽量降低管网漏水机率，加强管网检漏工作，及时抢修漏水管道；定期对水表、阀门、消火栓进行检查保养，对淹没在水中的阀门、水表要及时清理，阀门要每隔一、二年人为地活动活动；加强对接入河床或接至下水管道中排（泄）水阀的维护管理，使其绝对处于完好状态。除此，在汛期还应加强该管段的巡检维护工作力度，发现管道阀门故障及时修复处理。
　 除爆管外，对一般性管道的漏水，在管理方面应弃现行的先关阀门、后开挖的施工措施；改变为先开挖使工作坑形成后再关阀维修的作法，避免先关阀形成负压引起脏水倒灌的影响。
7、加强对二次供水设施的管理：　　
二次供水水质直接关系人民身体健康，因此必须加强对二次供水设施的管理，认真落实生活饮用水二次供水管理规定，定期清洗水箱，并督促业主自管的水箱做定期清洗工作。
完善二次供水设施的设计与施工，加强管理。在设计施工方面，改进水池（箱）的工艺结构，避免出现前面所述的弊端。在管理方面，制定城市二次供水管理的行政规章制度，同时会同卫生防疫部门，加强水质监测，监督用户对水箱、水池进行清洗、消毒。
8、管网水停留时间模拟分析与调查
　　水在管网中的停留时间越长，越易引致水质变差。管网水停留时间长主要存在于两种情况下：一是部分较大管径管道其实际流速较低，使得水在管内停留时间很长：二是在个别地区，由于各种原因其供水管道呈技状网分布。可通过管网模拟分析计算，并结合现场实测，了解掌握管网水停留时间。进而进一步研究管网水质与停留时间的关系，以便对部分管段采取特殊措施以保护其水质。
9、改善管网水质监测
　　合理布置管网监测点，定期人工检测，或采用在线水质分析仪表进行在线连续监测，并根据要求定期监测，及时分析监测数据，掌握管网水质变化规律。监测管网水质及其变化情况，确保用户的水质。随着供水调度自动化程度的提高，一些水司已完成管网建模，建立管网水质模型，监督整个管网水质变化，进行动态水质控制．

摘 要 本文介绍了如何利用神经网络实现管网水质预测，并针对管网水的二次污染提出了相应的对策，对提高管网水水质和保证居民健康有一定的参考意义。 关键词　神经网络；管网水；预测 1 引言 中国是一个干旱缺水严重的国家，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。中国入世以来，伴随着工业发展出现的水环境恶化，水质下降等情况已经严重影响到居民的生产和生活。管网水的质量对人民的生活和生命举足轻重。管网水的水质是保证居民健康状况的关键。而如此珍贵的饮用水，经过地下管道中的“长途跋涉”后，才能最终抵达千家万户的水龙头。可惜的是在此过程中，由于饮用水与输送管道“亲密接触”而遭到二次污染，饮用水的清洁程度大打折扣。因此，加强管网水的水质预测和预报对于预防管网水的二次污染和及时处理出现的二次污染问题具有重要的意义。 本文是在第一手管网水水质实测数据的基础上进行管网水水质预测的。由于输水管道的布局有很大差别，管道本身又可以看作一个系统，而且我们所讨论的水质实测数据时间序列是服从于线性关系还是非线性关系不易说明白，因此很难建立一个具体的数学模型来预测未来的水质数据。本文将采用BP神经网络模型来预测管网水的水质，并将预测值与实际值做了比较分析。针对管网水二次污染的原因，提出相应的对策。2 BP神经网络的基本简介 1)BP网络结构 BP网络通常有一个或多个隐层，隐层中的神经元均采用S型变换函数，输出层的神经元采用纯线性变换函数。图1描述了一个具有一个隐层的BP网络。图1 BP网络模型结构 2)BP网络的学习过程 目前在神经网络的实际应用中，绝大部分的神经网络模型是采用BP网络和它的变化形式，BP网络也是前馈网络的核心部分，并体现了人工神经网络最精华的部分。BP神经网络一般由一个输入层、多个隐层和一个输出层构成，各层之间实行全连接。隐层中的神经元均采用S型变换函数，输出层的神经元采用纯线性变换函数。BP网络的学习过程主要由四部分组成： (1) 模式顺传播：输入模式由输入层经中间层向输出层传播。 (2) 误差逆传播：网络的希望输出与网络实际输出之差的误差信号由输出层传经中间层向输入层逐层修正连接权值。 (3) 记忆训练：“模式顺传播”与“误差逆传播”的反复交替进行的网络“记忆训练”过程。 (4) 学习收敛： 网络趋向收敛即网络的全局误差趋向极小值的“学习收敛”过程。3　预测管网水质参数的BP网络 BP网络可以用于模式识别，即用一个特定的输出矢量将其与输入矢量联系起来。我们所建立的模型是在有大量实测数据基础之上的，数据库中每天都有对PH值、硫酸盐、硝酸盐氮、氨氮、总硬度、永久硬度、氯化物、总碱度、耗氧量这九个水质参数的实测记录。我们选择常用的3层BP神经网络来预测未来某一天的九个水质参数。 为了使网络预测值能够达到与实测值无限的接近我们要对所建立的网络进行训练以获得我们设定的误差范围内的神经网络预测模型的每层的权值和阈值。然后通过访问数据库WaterQualityRecords读出已有的实测数据并赋给输入变量Variable；将最新一天的实测数据赋给TrueValue来检测我们的预测值是否达到要求的依据。下面是读取数据的m语言实现。connA=database('WaterQualityRecords'，''，'')； % 连接到数据库cursorA=exec(connA，'SELECT * FROM WaterPlant')； % 执行SQL语句和打开游标cursorA=fetch(cursorA)； % 读数据到MATLAB单元数组WaterDataBase=cursorA.Data； % 读数据到WaterDataBasefor i=1：600 % 前600天的数据赋给VariableVariable= WaterDataBase (i，：)end TrueValue= WaterDataBase (601，：)； % 第601天的数据赋给TrueValue 与数据库连接好以后就可进行网络的自学习过程来训练出网络每层的权值与阈值。使用random阵列来产生网络的初始权值与阈值。为了避免神经网络过训练我们采用交互检验法：即将我们数据库中的实测数据分为训练集、检验集和测试集。首先用训练集训练网络，依照BP算法调整网络结构和参数；然后用检验集检验训练好的网络，进一步优化网络结构和参数，最终确定训练网络中最佳的一个；最后用测试集对未知样本进行测试并检验网络的计算精度。下面是学习及预测过程的m语言实现：Matrix=zeros(30，width)；NeuralI=100； InData=zeros(NeuralI，6)；GoalData=zeros(6，6)；Neuralo=6； [R，Q]=size(InData)； [S2，Q]=size(GoalData)； S1=6； [w1 b1]=rands(S1，R)； [w2 b2]=rands(S2，S1)； max_epoch =400； % 最大训练步数 err_goal =0.01； % 训练目标 lr=0.01； % 学习速率 NNTWARN OFF for j=1：width P=PingMeiWaterBase(j，1：end)； simdata=P(end-NeuralI 1-31 x：end-31 x)'； for i=1：Neuralo InData(：，i)=P(end-NeuralI-Neuralo-1 i：end-Neuralo-2 i)'； GoalData(：，i)=P(end-2*Neuralo i：end-Neuralo-1 i)'； endfor i=1：max_epoch A1=tansig(w1*Indata，b1)； A2=purelin(w2*A1，b2)； error= GoalData -A2； D2=deltalin(A2，error)； D1=deltatan(A1，D2)； [dw1，db1]=learnbp(Indata，D1，lr)； [dw2，db2]=learnbp(A1，D2，lr)； w1=w1 dw1； w2=w2 dw2； if sumsqr(error)
5 比较结果的分析和水质二次污染原因的寻求 从以上比较可以看出，预测值与实测值还是存在一定的误差，这就说明出厂水在管道的传输过程中存在着使水质变化的因素，下面是引起这种变化的原因：水在输水管网流动过程中，一方面其中的一些化合物分解后与管材发生化学作用，另一方面水中残存的细菌还可能再繁殖，形成管内腐蚀、沉淀及结垢等情况。 (1) 形成管道结垢的主要原因有：水对金属管道内壁的侵蚀，造成化学腐蚀和电化学腐蚀，产生氢氧化物沉积于管内，是管道表面形成凹凸不平的沉淀；水中的钙镁离子和碳酸根离子化和形成CaCO3和Mg(OH)2难溶于水而形成水垢沉渣；水中以重碳酸盐形式存在的铁，经水中溶解氧的作用，转为絮状沉淀的氢氧化铁而沉淀在管内底部；管道内的生物性堵塞，特别是铁细菌在生存过程中能吸收亚铁盐和排出氢氧化铁形成凸起物，硫酸盐还原菌将硫酸盐还原成硫化物，从而加快了管道的腐蚀结垢速度；水中悬浮物特别是直接向管网输水的井水，往往使井中的粉砂、细沙随水流带入管内，尤其是生物的聚积性黏附性能，使这些悬浮无机物很容易在管道内沉积。资料表明，这种管道结垢层的厚度会随时间的延续不断的增加，使管道有效截面积逐渐缩小；同时也提供了很好的细菌孽生场所，微生物附着生长从而形成“生物膜”(也 称“生长环”)。美国在管道生物膜中检出28种细菌[3]。因此管内结垢层既影响水质，又影响管道的输水能力。 (2) 管道及附属设备受到污染：管道在穿越已污染的地下水或污水的地段若出现管道穿孔、闸门渗漏、接口漏水等问题未得到及时修复，一旦施压或停水，污水就可能流入馆内，引起污染。管道上的冲洗排水闸接口低于河水位或接至下水管道中，若闸门关闭不严，则会引起污水倒灌，造成管网水污染。管道爆裂漏水，关闸后形成负压，脏水吸入管道内，管道修复后由于未及时冲排，形成污染。 (3) 管网管理不善造成管网水质的污染：新铺设管线竣工后，没有严格按照必须高速冲洗，消毒液浸泡(24小时以上)、清水冲洗的要求去做，致使投入运行后对整个管网水质产生影响。没有对管网的死水区、线路终端等部位进行定期方水冲洗，使死水区水质下降。没有对管网定期进行清管、刮管和衬涂内壁。在旧管维修或更换后，急于供水，没有按照要求进行管道的冲洗和消毒。6 二次污染的防治措施 (1) 改进水厂工艺水平，提高出厂水的水质及其稳定性。如果出厂水不稳定或含铁量较高、或水厂常有出浑水现象等，水在管道流动过程中易发生腐蚀、结垢和沉淀等现象。 (2) 选择合理的消毒剂。研究表明氯胺在控制生物膜方面比自由氯更有效果。但有研究表明，氯胺的浓度要在某一临界值以上才能有效控制铁管上生长的生物膜。资料说明：要使附着的细菌失活，余氯胺浓度维持在2.0mg/L是必要的。 (3) 推广应用新型材料管材，如硬聚氯乙烯管(UPVC)，高密度聚乙烯管(PEX)，聚丁烯管(PB)，钢塑复合管等。这类管材内壁光滑，耐腐蚀，无污染，适用于建筑物内冷水、热水和饮用水的系统。 (4) 合理制定管网冲洗计划，管网冲洗主要是利用消防栓和排水闸。从主管至消防栓一般都有5~10m左右的管道，而该段管道内的水由于消防栓的长期不用而成了“死水”，影响水质。为了解决这个问题就必须定期排放消防栓。为了保证冲洗效果，宜采用单向冲洗，即冲洗时把一段阀门关闭，使单向来水，然后再关闭另一端阀门，冲洗另一端管道。 (5) 建立水质检查制度，由卫生防疫部门定期对二次供水设施的出水进行水质监测，发现问题及时处理。7 结语 防治二次污染，改善管网水质的根本措施是提高出厂水水质，并力求保证出厂水水质的稳定，使管网不易结垢和腐蚀；其次，加快城市旧网改造步伐，推广应用新型管材及内防腐材料，并定期冲洗管网，加强对二次供水设施的清洗管理，及时检漏、堵漏等，尽可能消除对管网造成二次污染的隐患，提高城市供水的安全。参考文献[1]高隽. 人工神经网络原理及仿真实例[M]． 机械工业出版社[2] 高延耀，顾国维. 水污染控制工程[M] 北京.高等教育出版社[3] 求是科技 编著 ． MATLAB7.0从入门到精通[M]． 北京：人民邮电出版社[4]任基成，费杰 主编． 城市供水管网系统二次污染及防治[M]． 中国建筑工业出版社[5]闻新，周露，王丹力，熊晓英.MATLAB神经网络应用设计[M].北京.科学出版社，2001