城市供水行业技术进步发展规划.docx

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城市供水行业技术进步发展规划

《城市供水行业2000年技术进步发展规划》

《三门峡供水行业2000年技术进步发展规划》

1、改善管网水质

三门峡市市区用户用到的水实际上是管网水。

由于金属管道内壁腐蚀常使管网水的浊度、色度、含铁量、含锰量等持续劣于出厂水；有时管网内余氯消失又使细菌等指标明显恶化；水质事故更会使水质恶化，甚至造成危害健康的现象，因此改善管网水质也是改善水质的重要环节之一，特别当出厂水水质提高后，管网的水质的影响仍将是个重要的因素。

日本主要城市在70年代初已基本解决供水矛盾并供应较好的出厂水，但为改善“赤水”到整个80年代还在继续进行管网改造。

1．1影响管网水质的主要因素

管道内壁腐蚀将是影响管网水质的首要因素，判断管网是否有腐蚀问题，一是计算水的饱和指数和稳定指数来鉴定水的稳定性（具体方法见附件）；二是测定管道内壁的粗糙系数；三是在检修时观察是否有腐蚀。

如计算结果水带腐蚀性，较多金属管道的n值偏离0.012（新管值）。

检修时发现金属管道内壁有大片锈蚀块，则说明管道内壁有腐蚀，而且从这些数据和现象可以判断腐蚀的严重程度。

统计一段时间（如1年）出厂水的浊度、色度、含铁量、含锰量、细菌数等指标与管网水的差异，也可以评价管网水质的影响程度。

除了管道内壁腐蚀造成经常性的水质下降外，还可能由于管道与工厂水池连接不合理、管道漏水、排水管或排气阀损坏，当管道降压或施压时，水池废水，下水道或污水均有可能倒流入管道，待管道升

压后就送到用户；用户蓄水的屋顶水箱或其它地下水池未定期清洗，特别是入孔未盖严致使其它污物进入水池；管道错接；管道改变流向或流速变动过快等原因也可引起局部或短期水质恶化或严重恶化。

2．改善管网水质的主要措施

（1）新敷金属管道除非能肯定供水水质是稳定者外，内壁应涂衬水泥砂浆等可靠涂料；冲洗消毒后浊度和细菌数需达到饮用水标准；在装置上应设置能防止其它水倒流入管网的措施。

（2）在运行管理上利用冲洗排水口和消火栓对管网进行定期冲洗；配合有关部门严格执行用户屋顶水箱、水池的定期清洗；尽量降低管网停水机率。

（3）结合管道扩大和更新改造，对地下管道进行刮管涂衬等技术改造措施。

（4）选择一类水司检验出厂水采取水质稳定措施的效果和技术经济的合理性。

2、改善管网水质

三门峡市自来水公司供水管网的水质改善。

为此，就管网在输配水过程中暴露出来的水质问题进行了系统分析，通过函调等方式，调研了国内外在管网中水质污染事故的一些重要实例，综合分析了国内城市供水企业出厂水与管网水的资料，阐述了国内外当前在改善管网水质方面的情况，按照我国国情、供水行业的特点及规划期的目标，对各类水司提出了改善管网水质方面的具体要求。

首先要求提高出厂水的水质及水质的稳定性。

对于腐蚀性的水，新建管道积极采用非金

属管材，采用金属管材务必采取水泥砂浆衬里措施。

当然不断深化管网合理化管理，加强用户内部用水设施的监督管理，亦是项重要措施。

1.立题的意义及重要性

作为城市的供水企业，应使用户饮用上合格的自来水，也就是用户饮用的水质应符合国家生活饮用水卫生标准，当然供水行业还应该不断地提高水质，使用户能饮用上比国标更优的自来水。

作为水厂的出厂水质应高于国家标准，而管网在输配水过程中是确保供水水质的主要环节之一，改善管网水质是指改善水质在输配过程中的水质变化，是保证水质的积极手段。

事实上，自来水由水厂至用户的放水水嘴之间，历经了数十公里，乃至数百公里的旅程，水在管网内流动了数小时直至数天的时间，自来水本身会发生某些内在的变化，也会受到外界多因素的干扰或污染。

因此，弄清这些变化内容或污染源，研讨相应的对策，正是本课题的研究目的。

2．管网输水过程中在水质上暴露出的问题及其原因

由水厂输出的自来水虽符合国标要求，但不是纯净的水，它含有金属元素、某些化合物及微生物。

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能再繁殖，有时管网受到外来的二次污染，管网水质往往会发生变化，引起以下一些问题。

2．1管道腐蚀、结垢对水质的影响

水在管内流动的过程中，由于腐蚀等原因，往往形成管内腐蚀、

沉淀及结垢的情况，美国于1984年提出，输配水的管道，由于腐蚀等作用，生成的各类沉积物形成结垢层。

它们的厚度和管道使用的年数有关，它随着时间的延续不断增加，管道有效截面积不断缩小。

这种结垢层是细菌孳生的场所，形成“生物膜”，也称为“生长环”。

美国在管道生物膜中检出28种细菌。

又如美国一些水厂出水浊度为0.5度，经配水系统后高达2度。

可见水在管道内的结垢层中流动时，受到了管道本身的污染。

这种管内结垢层，既影响水质，又影响输水能力。

形成管内结垢层的原因，归纳起来有以下5个方面：

2．1．1水对金属管道内壁腐蚀形成的结垢。

2．1．2水中碳酸钙（镁）形成的水垢。

2．1．3水中含铁量过高所引起的管道堵塞。

2．1．4管道内的生物性堵塞

2．1．5水中悬浮物沉淀。

以上5方面有些往往又同时发生，形成不同形态的结垢与沉淀，关于它们形成的机理及对管网水质的影响，详见附录10—2。

2．2浑浊度增高

我国《生活饮用水卫生标准GB5749-85》规定，浑浊度不大于3度，特殊情况下不超过5度，我国现已有不少城市的供水企业将出水浑浊度控制在1度以内，国外不少大城市的供水企业将出厂水浑浊度控制在0.5度以内。

水的浑浊度是评价饮用水质量的一项重要指标，水中的一些污染

物本身就是微粒或被吸附于微粒上的物质，即使无害的微粒也可作为致病的保护体。

微粒具有吸收和散射光线的特点，故可用浑浊度来作评价水质的指标。

水的浑浊度增高，一方面影响感官性状，另一方面更意味着水中某些有害物质、细菌和病毒潜状的严重性。

根据一些资料述及，病毒难以消除，但浑浊度小于0.5度时就可以消灭；其它悬浮物、纤维、铁、锰、细菌等都相应减低；因此有助于色、嗅、味及对于身体健康有害的物质的减少；有助于重金属的去除；有助于富里酸、腐殖酸的去除。

浑浊度的增高，通常在水嘴放水时是不易发觉的，只有水装入水深较大的容器中，才能从透明度上查觉到。

引起管网水比出厂水浑浊度增高的原因有以下数种情况：

2．2．1由于在水厂内水的净化处理不彻底。

滤池故障或清水池水位时水流将沉泥带出,使出厂水本身的浑浊度增高。

2．2．2新铺设的管道清洗不干净，洗管质量差。

并入管网运行时，一旦水流方向改变或流速突增时使沉泥冲起而导致管网水浑浊度增高。

2．2．3管网受到二次污染，使水的浑浊度增高。

2．2．4由于水压升降及负压的影响，空气由排气阀等处侵入管内，使水嘴放水时的水流带气，暂时变成白浊。

2．2．5水嘴放出的水白浊而不消失，或水经煮沸后发生白浊，这多半是因水本身具有腐蚀性，使镀锌钢管的锌溶于水中的量超过了一定的现值所致。

这种情况常发生在新安装的镀锌钢管的水嘴

上，当早晨从水嘴放出夜间停滞在管内的水时，出现白浊。

2．3红水与黑水

管网中出现红水现象有以下几种情况：

2．3．1出厂水中含铁、锰较高，这类物质在管网中一经氧化则易形成红水。

2．3．2当出厂水带有腐蚀性时，使铸铁管内产生铁锈沉积，特别是在流速偏低或滞留水的管网末端，这类铁锈沉积严重，一旦管内水流改向或突然加快时引起红水。

管网中出现黑水现象，通常和红水现象同时发生，主要是因出厂水中含锰高，锰由于余氯的作用，在配水管中慢慢被氧化，生成二氧化锰，所析出的微粒附着在管壁上，形成粒膜状泥渣，一旦流向或流速突变，剥离下来形成黑水。

2．4pH值异常

对于水泥压力管或以水泥砂浆衬里的管道中，凡管段流速偏低，容易发生水流停滞的情况，当出厂水pH值较低时，会使砂浆中的碱渗出中和，引起管网水的pH值上升。

2．5微生物、有机物及藻类的影响

管网中微生物的存在与增减受以下因素的影响如水中所含营养成分水温余氯值以及水压的变化等。

饮用水通常是用氯消毒，但管道内容易繁殖耐氯的藻类，这些藻类是由凝胶状薄膜包着细菌（包括病毒），抵抗氯的消毒。

在配水系统中出现最多的藻类是直链藻属、脆杆藻属、星杆藻属、丽管螺属及

小球藻属等。

这些藻类消除余氯，使水中有机物浓度提高，有机物本身又成为细菌、线虫等生物的营养成分，这些生物一般停留在支管的末梢或管网内水流动性差的管段，引起余氯消失，甚至水有味道。

粘附在管内壁的微生物，靠水中或管壁上的物质生存，管壁上的这些细菌大量积累，最终导致形成生物膜，在生物膜上厌氧细菌数达到每cm2

几百个至百万个。

国外报道，钢管和PVC管内壁的生物膜，需余氯达1mg/L才可除掉，而对于铸管则需要4mg/L。

提高出厂水水质，对出厂水作稳定控制，管网中有机营养成分便减少了，就是耐氯的微生物也会减少。

2．6管网水受外界的二次污染

供水企业应加强管理和强化技术措施，力求管网不遭受二次污染，但这类污染又是客观存在的问题。

2．6．1管道及附属设备受到的污染

（1）管道埋于地下，有时管道受污染了的地下水、污水所浸泡，一旦管内失压或停水，自动排气阀就可能将脏水吸至管内。

（2）安装在阀井内的管道上的自动排气阀，被污染了的地下水所浸泡，一旦管内失压或停水，自动排气阀就可能将脏水吸至管内。

（3）管道上的冲洗排水阀接出口低于河床水位，若排水过程中不及时关闭，引起河水倒灌。

（4）管道上的放空排水阀错接至下水道，因阀门关闭不严或未及时关闭，形成污水倒灌而污染。

（5）管道爆破漏水，但关阀后形成负压，脏水渗入管内，管道修复后又未及时冲排，形成污染。

（6）管网水中的含砂问题，对于地表水供水系统一般是因滤池漏砂，对于深井供水系统主要是滤管损坏漏砂，倘若清水池水位保持太浅，砂带入管内，致使管网遭受污染。

2．6．2分质供水系统相互连通，出现的二次污染

（1）未经消毒处理的生产供水系统和饮用水系统，为了互为备用而连通，仅用阀门控制，没有空气隔离措施，闸门若忘记关闭或关不严密引起污染。

（2）未经消毒处理的用户自备水管道，和城市自来水管道并网供水。

若管理不善或连通阀门关闭不严，引起串水，一旦城市自来水压力偏低或失压，往往引起用户自备水倒流入城市自来水管网，引起污染。

2．6．3用水端出现的二次污染问题

（1）具有受水容积的卫生设备，其配水器材没有空气隔断或空气隔断间随不符合要求，一旦管网失压，因虹吸作用引起回流污染。

1）大便器用普通阀门直接冲洗；

2）水箱浮球阀出水管，为了减少进水噪声，被淹没在水中；3）洗脸盆、浴盆等的放水水嘴与溢流面齐平；水嘴接软管淹没在水面下。

（2）具有受水容积而配水器材无空气隔断的用水设备，而且供水管上没有安装真空破坏器。

1）压力式用水设备，供水管上仅设阀门或不耐用的止回阀，一旦管网水压力低于设备水压力，就可能产生回流污染；

2）开敞式用水设备，但需从淹没状态下进水，供水管上一旦止回阀失灵，就易发生回流污染。

（3）屋顶水箱上产生的回流污染

当水箱密闭不严，水箱内受到老鼠、蛇等的污染，若水箱进出水管分设，则该水箱供水的范围内发生用水污染；若水箱进出水管何合一，止回阀又失灵，则在城市自来水压力偏低时，还会扩大污染面。

（4）其它情况产生的回流污染。

如升降式止回阀安装在立管上，造成隔断失效；旋启式止回阀在作用水头较小时，水密性不好，造成渗漏等问题。

2．7管网水的稳定性问题

水是否稳定，传统的概念是与水中重碳酸钙、碳酸钙和二氧化碳之间的平衡有关。

如水中游离二氧化碳含量比平衡量少时，则产生碳酸钙沉淀；如超过平衡量时，则产生二氧化碳腐蚀。

反应式为：

Ca（HCO

3）

2→CaCO

3+CO

2+H

2O

水质稳定性的鉴别，在国内外均有多种方法，但均为定性，而非定量。

本文推荐的几种具体方法以及稳定性对管网水质的影响，详见附录

2．8管网水质污染事故方面的一些重要实例

3．当前在改善管网水质方面的情况

3．1国外情况

3．1．1针对水源的污染情况，推行臭氧氧化、活性炭过滤等深度处理措施，提高出厂水水质，特别使出厂水浊度控制在0.5度以下。

3．1．2水在出厂前投加稳定剂，把出厂水pH值调至8—9等措施，使出厂水稳定，基本不腐蚀、不结垢。

3．1．3使用适合饮用水的缓蚀剂，这些缓蚀化合物有聚磷酸盐（通常是钠盐）、聚磷酸正磷酸锌以及各种硅酸盐。

水中存在钙，聚磷酸盐才能起到缓蚀剂的作用，在管道水的钙离子存在的情况下，浓度教低的聚磷酸盐就可在金属表面形成一层薄的保护膜，这一保护膜可大大降低腐蚀速率。

聚磷酸盐作为一种有效缓蚀剂，适用于金属表面的防腐，在缓蚀剂使用的过程中，用它只处理金属表面，而对水本身不作处理，水的主要作用是将缓蚀剂传送到金属表面，根据对应用情况的观察，发现实际形成保护膜要7天，而初给投加量为10ppm。

pH值在5.0—7.0范围内，聚磷酸盐是有效的缓蚀剂；pH值低于5.0，效力降低引起腐蚀；pH值大于7.5，会出现腐蚀瘤。

总之，聚磷酸盐可作缓蚀剂、阻垢剂以及铁稳定剂，能防止因铁锰离子存在而产生的红水与黑水。

缺点是耗用量较大，形成保护膜缓慢，且易破坏。

3．1．4对金属管材（钢管、球墨铸铁管）普遍采取水泥砂浆衬里，衬里后还需喷涂丙烯系树脂，主要是为了防止砂浆早期干燥，以利养护，同时减缓碱的析出。

3．1．5中、小口径管道推广使用塑料管材。

3．1．6管道上的阀门等附件采取橡胶衬里的球墨铸铁件、环氧树脂喷涂的铸件和不锈钢配件。

3．1．7推行管道不停水引接分支管以及维修作业，减少管道停水机会。

3．1．8调整与控制管网的流态，减少低流速管段，消除滞留水管段。

3．1．9加强管网管理，按周期冲排管内沉积。

3．1．10采取有效措施，消除管网的二次污染源。

在这些方面，日本石桥多闻先生在《给水工程的事故与防治措施》一书中指出：

供水管道防止内腐蚀，只限于采用铁管涂料覆盖方法是不够的，在接管部位、屋顶水箱、附件等处不易被彻底保护。

因此在作好管内防蚀衬里的同时，对进入管网的水调整pH值是必要的。

他指出：

“欧美的供水系统自不待言，就是马来西亚、印尼等南亚地区的供水，也都在推行调整pH值的方法，而日本所供给的水是世界上少见的腐蚀性强的软水，却轻视调整pH值的方法是很不应该的。

他认为日本自来水事业自创建以来，就有轻视防蚀对策的传统，供水技术人员对此漠不关心，仅仅为眼前的琐事而困扰，而不考虑长期腐蚀的影响，即使出现有腐蚀象征的红水问题，很少采用治本的措施来改善水质。

”

近10年在日本已有不少供水企业对出厂水采取调整pH值的措施了。

不少国家采取臭氧等消毒措施，采取管网中途补加氯来降低出厂水余氯值，对用水终端安设活性炭过滤净化装置，来减少水中有机氯成分，改善饮用水的品质。

3．2国内情况

3．2．1各地供水企业的出厂水水质，如附录10-1所示。

虽然逐渐有所提高，但与经济发达的国家相比，尚有一定差距。

譬如在出厂水浑浊度控制的标准上我国较大。

3．2．2上海、兰州等少数城市的供水企业曾对出厂水稳定性问题进行过测定，蛇口等自来水厂对出厂水进行了pH值的调整，但国内绝大多数供水企业至今并没有对出厂水前稳定性问题进行测定及调整处理。

3．2．3不少供水企业对金属管道逐渐推行水泥砂浆衬里，也有一些供水企业对大、中口径管道推广使用水泥压力管。

小口径管道推广使用PVC管。

3．2．4大、中型供水企业积极推行不停水引接分支管的措施，尽量减少管道停水。

3．2．5对于管网末端及消火栓实施周期排水，排除管内沉积的泥及砂。

但管内流向或流速剧变时，仍有不少城市时有发生红水、黑水问题。

3．2．6各城市在用水端往往存在不合理的淹没放水情况，在管网内各种二次污染情况常有发生，有些引起严重的事故。

但与国外相比，由于我国人民习惯于喝开水，因此由水的污染引起的严重人身伤亡事故较少。

3．2．7个别城市已开始在用户终端添设活性炭过滤净化装置（净水端）来改善饮用水水质，但这些装置尚有待完善。

4．规划要求

改善管网水质方面的主要要求如下：

4．1出厂水稳定性要求

对于出厂水水质不稳定的问题，应在2000年前有组织地安排各别水司结合科研单位开展相应的工作。

应该指出，其它防腐蚀、除结垢措施，都比不上保持出厂水水质稳定的措施解决问题彻底，因此这不仅仅是个经济问题。

由于出厂水开展稳定性处理，必须进行较长时间的测定与小范围试验，必须有一套工艺设施，故在规划期的10年内不可能提出更高的要求，但这个问题应从规划角度强调稳定水质的必要性，引起有关方面的重视，较快地落实这一技术措施。

4．2当流入管网的水呈腐蚀性时。

新铺设管道中，凡口径≥80mm时，应积极推行金属管道做水泥砂浆衬里或采用非金属管材；凡口径<80mm时，应立即采用衬塑的镀锌钢管或塑料管。

4．3对于新铺设的管道，必须经试压、冲洗、消毒过程，并取得合格证后才能并网运行。

4．4由于管网局部停水，将会引起管网中水的流向、流速突变，将影响管网水质。

因此，本规划提出以下两点措施：

4．4．1管网中引接分支管道，力求推行不停水作业。

4．4．2管网因更新、维修、扩展等原因，管网停水范围及时间应列计划，由有关部门审批后执行。

4．5要求各类水司对管网末端排水阀及消火栓、定期排水冲洗。

对于管网水含砂问题，首先水厂应消除出砂原因，清水池应保持一定水位，避免池内沉砂随水流进入管网。

倘若发现管网水含砂应采取突击措施，沿受污染的管线分段冲洗。

4．6管网本身遭受的二次污染

水规划要求各类水司均应加强管网巡检及维护工作，在管网上杜绝一切危及人们健康的二次污染源。

4．7管网易受污染的地点及管网末梢，应按规定设立水质分析取样点。

建议一、二类水司严格按《生活饮用水卫生标准》的要求，定点、定期进行水质分析；三、四类水司在1995年也应做到此点。

对于管网末梢余氯小于0.05mg/L时，建议采取有效措施，包括适当提高出厂水余氯值或采取管网中途加氯措施。

4．8调研表明，用户内部管网及附属设施往往是管网水质遭受二次污染的重要原因，故本规划要求各类水司加强这方面的监督管理，并建立相应的检查制度。

4．8．1每年应监督用户对内部水箱、水池及水塔进行定期清洗及水质检查。

4．8．2建立用户内部管线档案，健全周期检查监督管理制度，对于自备水源与城市供水管网联合供水时应采取有效的空气隔离措施，减少用户端引起的二次污染事故。

该两项要求，对第一类水司在1995年时必须实施；第二类水司在2000年前实施；第三、四类水司有条件时亦应开展这些工作。

5．结论

改善管网水质的首要措施，是提高出厂水水质，降低出厂水浑浊度，严格控制水中铁、锰含量，减少出厂水中有机物的成分，并力求出厂水水质稳定，使管网不易结垢、不易腐蚀、不易出现红水与黑水问题。

搞好管网合理化建设。

当输送腐蚀性的水时，对于新铺的金属管材，采用水泥砂浆衬里，并积极推广使用非金属管材；对于已运行的金属管道，管内若腐蚀性结垢可以通过刮管清洗、补做水泥砂浆衬里等措施来恢复输配水能力，从而有利于管网水质的改善。

在管网管理上不断深化，是改善管网水质的重要措施。

譬如，定期冲排管网末端滞留水；推行不停水作业措施；对注入水池或直接从管网抽水的管路上增添限流装置，防止水流波动；及时检漏、堵漏，避免管网在负压状态下受到脏水污染。

实践证明，加强用户内部用水设施的监督管理，是保证管网供水水质不可忽视的措施。

譬如，长期维护与定期清洗水塔、水池以及高位水箱，并检验其出水水质；消除浸没式放水现象；用户自备水源与城市管网联合供水时，一定要做空气隔离措施；杜绝引起管网的二次污染源。

当然，如何切实判别水质的稳定性？

如何深入研讨管网中的水质问题？

如何改善管网的水质？

均值得进一步探索。

建议列为科研课题，发动科研与生产部门联合攻关，为进一步改善管网水质而努力。