上海市中心城區二次供水水質問題分析

1次污水回流導致認定事故二次供水是城市供水系統的重要組成部分。二次供水在發展過程中取得了很多有益經驗,但也產生了很多的問題,特別是二次供水產生的水質污染問題,已經相當嚴重。如1990～1998年北京市發生水污染事故88起,其中29起因二次供水污染引起;1998年,沈陽市某住宅小區屋頂水箱發生的堿污染事故;2002年,烏魯木齊市某居民小區發生污水回流導致二次供水污染造成暴發性腹瀉事故;2003年,長春市某住宅小區因污水回流導致二次污染造成群體腹瀉事故;2004年,北京市某居民小區發生堿性紫污染事故;2005年,郴州市某縣廠區因供水池頂部未密閉,只用石棉瓦遮蓋,廠內含有砷、鉛、鎘的灰塵和煙塵落入水池,造成二次污染發生重金屬中毒事故;2006年,大同市某居民小區地下水池污水回流二次污染事故引起腹瀉暴發等等。在發達國家,二次供水系統水質污染也時有發生。據美國于1992年的一項調查報告表明:在美國58666個供水系統中,約有16284個存在不同程度的水質不合格問題,其中由二次供水污染造成的問題約占95%以上。2次供水引起的水質問題近年來,市民反映二次供水水質問題較多。據資料統計,2003年中心城區反映水質問題共1579件,其中二次供水引起的水質問題占52%;2004年中心城區反映水質問題共2003件,其中二次供水引起的水質問題占49.2%。筆者就上海市中心城區各自來水公司近兩年來水質投訴受理情況進行統計(具體見表1),發現其中涉及二次供水水質的問題約占70%,而反映的類型主要為黃水、紅蟲和異嗅味等。從反映二次供水水質問題的類型和原因分析,由管材、工程等原因引起的黃水水質問題約占二次供水水質問題的40%,屋頂水箱和水池管理不善造成的紅蟲和異嗅味問題約占二次供水水質問題的30%,其他原因造成的水質問題約占供水水質問題的30%左右。3鐵、錳的標準值“黃水”問題是居民水質投訴的主體,原因是水中濁度或鐵、錳超標而導致的結果。雖然國家《生活飲用水衛生標準》(GB5749—2006)規定:鐵的標準值是0.3mg/L,錳的標準值是0.1mg/L。但是當它的數據接近于標準值時,這個時候水的色度就會呈淡黃色,如果它的數據超過標準值1倍以上時,水就會呈黃色。以下是對“黃水”問題產生原因的分析歸類:(1)行沖洗和應急搶修引起的水質問題這里所說的“工程”分兩種:新管道無法按設計要求進行沖洗和應急搶修所引起的水質問題。此類原因所造成的黃水區域往往比較大,一旦產生黃水,一般需要安排大量人力將沿線消火栓打開進行放水,排盡管道中的黃水。(2)管道黃水回流由于各地區用水量、供水量隨季節變化,各地區分布不均,時常需要在管網中調動水量,這就導致了管網壓力波動、水力分界線的移動。此外,為保證必要的市政建設,在管道施工斷水、閥門啟閉時,也會造成小區域的管網壓力波動。因此,對于某些無用戶盡頭管、預留梯口、消火栓支管就會發生黃水回流。同時又會使管道中存在的一些沉淀絨狀物隨水流懸浮起來,會逆向沖刷管壁上順水流生長的“鐵瘤”,使其剝落。(3)指標超標分析如若某小區管道確因使用年份過長而發生銹蝕,只要在任意時間任意位置取水樣檢測都會發現濁度、鐵、錳等指標大幅超標。在這種情況下需要割管檢查,并根據管壁銹蝕情況,確定是否需要改造管道。(4)黃水的充放電觀察每天早晨,用戶剛打開龍頭放出的自來水很黃,而放幾分鐘就清了,那就是樓道管銹蝕。特別對于某些老年人,由于起床很早,會首先發現這種情況,而同樓的住戶可能就因黃水已放盡而無法察覺了。現在已有不少小區在新建的時候已采用PPR等塑料管材,這使得水質有了很大的提高。2007年以來,政府已撥款開展二次供水設施改造,這其中就包括了樓道管道的改造。在今后,這一原因引起的“黃水”問題將得到改善。3.2搖蚊幼蟲和水生動物飲用水中出現的“紅蟲”一般有兩種,長度在1.5～2cm的學名為搖蚊幼蟲,長度在3～5cm的學名為水蚯蚓。由于搖蚊幼蟲體型相對水蚯蚓粗,肉眼比較容易看見,因此居民反映的多為搖蚊幼蟲。搖蚊幼蟲大多為濾食性生物,以水中的藻類、細菌、水生植物和小動物為食,因此,富營養化的水體有利于搖蚊的生長繁殖。據近兩年上海中心城區各大自來水公司接待用戶水質投訴資料統計,居民用戶“紅蟲”問題投訴量約占總投訴量的10%。其中,在2007年“紅蟲”問題尤為突出,各公司“紅蟲”問題投訴量之和達到了當年水質問題總投訴量的15%。由于水廠在生產環節各方面的嚴格控制,直接由于生產環節造成管網末梢水紅蟲污染的事件較少,所以目前上海市供水系統“紅蟲”問題產生的原因主要在于輸配水管網和二次供水環節的污染。(1)流配管網紅蟲部分舊管銹蝕嚴重,甚至爆裂暗漏,在低水壓或意外停水時,管外帶蟲卵臟物易被吸到管中;爆管搶修時也會發生這種情況。另外,給水管網上“盲腸管”和消火栓等處內存的死水區也是紅蟲易于筑巢棲身的場所。2007年夏季,蘇州河沿線多次發現輸配管網中有紅蟲,究其原因主要是蘇州河邊界閥門基本全部關閉或閥門開啟度小。水在管網中滯留,夏季高溫下,余氯大幅度下降,甚至無氯,造成紅蟲滋生。在2008年城投生產管理部將蘇州河邊16個閥門全部打開,使水在管網中流動,夏季居民關于“紅蟲”的投訴量明顯減少。(2)水管理的不當使用引起的異常情況對于“二次供水”環節,紅蟲產生主要由于二次供水水池長期未經清洗消毒或清洗消毒不規范,水池池底積泥,池壁掛污,甚至苔蘚滋生,這種環境適宜于紅蟲滋生寄養,繁衍后代,造成自來水的二次污染。水箱人孔、氣孔、溢流孔(“三孔”)沒有加蓋或密封不嚴,或沒有防蚊網等防護措施。許多二次供水設施設計不合理,如水箱里有多余的隔離墻,拐角處容易積泥藏垢;排空管、進出水管位置不當、消防水管與生活水池連通、未設逆止閥等等。維修人員進行設備管道維修不當也是造成二次污染、紅蟲繁殖的原因。另外,有相當一部分居民對水龍頭用橡皮管、紗布等進行包扎,但長期不清洗、不更換,龍頭嘴與包扎物的間隙中便滋生了細菌,高溫天氣下,“紅蟲”容易孳生。2009年夏季,上海某小區用戶來電反映水中有紅蟲,水質部門立即對該戶居民進行了取樣調查,現場檢測結果如表2所示。根據現場數據分析,該用戶家中所取的水樣渾濁度超標,無氯,有紅蟲和細沙,而小區物業辦公室(1樓)水質完全達標。這說明從進小區的自來水沒有問題,是符合國家標準的。根據調查情況分析,該小區的二次供水設施嚴重老化,立管銹蝕嚴重,水龍頭打開就是一股渾水,幾秒鐘后逐漸變清。屋頂水箱沙子脫落,小區泵房間的地下水池使用頻率也極低。因此,二次供水設施維護管理不善、水在水池(水箱)中停留時間過長、溫度高、余氯低是發生紅蟲的主要原因。3.3嗅味的物質嗅味是用戶評價飲用水水質的主要感官性指標之一。從自來水的生產過程來看,產生嗅味的物質來源于三個過程:一是原水中本身含有某些產生嗅味的物質;二是原水在水廠進行處理時,投加的藥劑以及同原水中的物質反應后帶來的異嗅和異味;三是處理后的水在經過配水系統輸送到用戶過程中,在管網系統中引入的雜質產生的嗅味。(1)水體營養化污染由于工業廢水、生活污水和農田廢水的大量排放,氮、磷和有機物的不斷泄入,致使湖泊、水庫等水體嚴重富營養化,藻類、菌類大量繁殖,及其分泌產生的次生代謝產物,是水體產生嗅味的主要原因。據統計,2008年黃浦江上游受到多次水源突發污染事件,其中2次油污染,3次揮發酚有機物污染,給供水行業造成嚴重的影響。居民投訴自來水有異嗅異味數量急劇上升,由2007年的8.45%上升至2008年的35.01%。(2)增加嗅味強度目前上海市各水廠普遍采用常規水處理工藝,而原水中的有機物無法被現有工藝去除。水處理的某些過程也可能使嗅味強度增加,如預氯化。為了保證出廠水經過管網到用戶龍頭的時候余氯量符合國家標準(>0.05mg/L),以達到控制細菌繁殖的目的,則余氯量較高,這勢必引起飲用水的感官指標水平降低。另外,管道陳水也是造成水體異嗅異味的原因。(3)異嗅異嗅一是由于處理后的凈水經過配水管網輸送到用戶時,管網中的雜質進人水中,如管道生銹時,帶入水中的鐵銹會產生異嗅;二是殘留于水中的細菌所產生的味道。綜上所述,上海飲用水水質究其根本問題,一在水源污染;二在部分管道(包括用戶管道)腐蝕老化;三在水處理工藝落后,飲用水化學穩定性、生物穩定性差;四在二次供水設施管理不善。4上海市飲用水消毒工作的幾點建議要保證二次供水水質安全就要從源頭到水龍頭全面加強,才能使用戶真正感受到飲用水水質的提高。其防治技術主要包括:(1)加強水源保護,改善原水水質,防止原水突發污染事故的發生2009年12月10日,上海市人大常委會審議通過了《上海市飲用水水源保護條例》,并于2010年3月1日起正式施行,《條例》中明確了飲用水水源保護要求。另外,青草沙水源的投產將形成上海市飲用水水源地新格局,黃浦江和長江并舉、三大水源地“一網調度”,城市供水安全水平將大為提升。(2)采用先進的深度處理工藝技術(尤其是黃浦江水源水廠),以保證出廠水水質全面達到國家《生活飲用水衛生標準》(GB5749—2006)水處理工藝效能決定了出廠水水質,而黃浦江原水中小分子量的可溶性有機物占多數,現有常規工藝對小分子量可溶性有機物去除能力有限,自來水的嗅味與出廠水中殘余有機物的量有直接的關系。因此上海市要提高可溶性有機物的去除率,改善自來水的口感,進一步提高水質,應用深度處理工藝勢在必行。另外,隨著青草沙水源地的啟用,飲用水消毒技術將發生改變。因此提前做好新消毒方式如多點投加氯及管網二次加氯等研究非常必要,在保證消毒效果的前提下,盡量減少加氯量、降低消毒副產物含量以及改善余氯造成的自來水口感問題。(3)加強管網水質管理,提高管網水化學穩定性和生物穩定性取用上海黃浦江水源和長江水源的水廠出廠水pH基本在7.0～7.4,按飽和指數和穩定度計算均具有腐蝕性,提高出廠水的化學穩定性是必要的,提高化學穩定性比較現實的做法是提高pH,這種方法在歐美發達國家已得到廣泛應用,并取得了很好效果。生物可同化有機碳(AOC)在國際上被普遍作為飲用水生物穩定性評價指標。AOC是可生物降解有機物,可被細菌吸收轉化成細胞體的一部分,水中AOC含量越低,細菌越不容易生長繁殖。國內水源普遍受到污染,有的出廠水中AOC含量高達3～5mg/L。控制AOC很困難,我們用提高出廠水余氯量來抑制出廠水、管網水中微生物的生長,同樣取得了很好的效果。因此,在上海目前的水源情況下,控制余氯抑制微生物生長是可行的,待水源改善后則要盡可能采用游離氯消毒,降低出廠余氯量,研究控制AOC抑制微生物生長。另外,管網水質得從源頭抓起,即從管道施工質量開始,要求清潔施工,安全并網。(4)建立二次供水水質管理體系和水質監測網絡,制定相應的管理規范上海市政府制定了對中心城區居民住宅二次供水設施改造和理順相關管理體制的決策,并發布一系列文件,明確由上海市衛生局負責二次供水設施的衛生監督,由上海市水務局負責二次供水水質的日常監督,由供水企業具體負責二次供水的日常運行維護及服務管理工作,由市房地局及業主委員會負責協助管理。為此,上海城市投資開發總公司下屬各市屬自來水公司紛紛成立了二次供水管理所。2008年,上海城投總公司還立項開展《上海市中心城區居民二次供水設施運行