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浅谈安全饮用水保障技术与策略

来源:城镇供水 发布时间:2016-11-05 15:38:33 点击次数:
 
摘要:饮用水的质量可通过水源保护、控制水处理过程、管理和调控输配水等综合措施予以控制。本文将水质监测管理中能够保障饮用水安全的一系列问题和实际生产相结合,做到保护公众健康,达到安全饮用水的要求。
关键词:水质   水处理   监督
水对于维持生命是不可或缺的,必须对所有人提供令人满意(即充足、安全及容易得到)的饮用水。改进饮水安全可以给健康带来切实的好处。应该采取一切措施尽可能确保饮用水的安全性。
一、   水源保护
从深层和有限的含水层抽取的地下水,通常在没有直接污染的情况下,在微生物方面是安全的,且化学成分也比较稳定。然而,浅层的和非承压含水层可能受到排放水或农业活动废水的渗漏、污染(如病原体、硝酸盐和农药),受到当地污水(病原体和硝酸盐)和工业废水的污染。
随着经济迅速发展,许多城镇的需水量也快速地增长,工业的发展带来的江河湖泊水质的污染也愈来愈严重,以水库水作为供水水源,由于水库水一直处于缓慢地对流状态,水体自净速度迟缓,容易导致水质富营养化问题。水的流动性小和透明度高,给水中浮游生物特别是藻类的繁殖创造了良好条件。大量藻类和水生物死亡残骸沉积湖底,使湖底淤泥中积有大量腐殖质,经风浪泛起,使水质恶化。水库水主要由雨水补充,而雨水pH值仅为4—5之间,偏酸性,在降雨过程中带进大气中的氧气、二氧化碳以及少量的其他气体(如氮气等),同时还夹带了灰尘和细菌等杂质。水在降到地面之后的径流过程中,由于水对土壤和地面腐殖质的冲刷和溶解作用,使水变浑浊、有色、有臭和味,并含有细菌和微生物以及各种矿物质等杂质。因此,水资源保护和水源保护是保证饮用水水质的第一道防线。
保护措施:
1.制订和执行集水区管理计划,包括可保护地表水和地下水水源的控制措施。
2.保证在制订规章时包括对水资源的保护,避免潜在的污染活动,并加以强制执行。
3.提高社区成员的认识,意识到人的活动对水质的影响。
4.解决水库水中的问题,采取对应措施。
加强水库水水源及输水渠道的卫生防护,在有条件的地区在输水渠道旁开导流沟,对污水进行疏导,防止地表径流流入渠内。特别是水厂取水口附近是十分必要的。定期对输水渠道进出水水质进行监测,以指导水渠的清污和消毒。
利用水库水中水质分层现象,在不同季节,不同条件下,改变取水口深度。如底部水体铁、锰含量较高或溶解氧、pH值过低时,可取用表层水;而在表层藻类密度较高时,可取用底部水体。当上述考虑因素上下差别不大时,由水体的浊度来确定取水层。合理调整取水层,有助于降低制水成本,提高供水效率。
二、   水处理过程及输配水系统的控制措施
1.水处理
在保护水源水之后,饮用水系统中防止污染的下一道防线是水处理过程。
(1)水质分析
以水库作为水源水为例,多年水质检测证实,原水中重金属、氯仿、四氯化碳等水质指标基本处于微量或未检出的范围。但由于水受到污染后,不仅水的物理、化学性质有所改变,而且水中的生物组成和数量也发生变化,这些都会给水处理造成不便,现分析如下:
水的浑浊度受暴雨影响较大。由于暴雨给取水口带来泥沙,同时输水渠道中也流入浊度较高的地表径流水,导致水的浊度增高。水库水的表层和底部浊度经常出现交替现象,这主要是因为在温度、阳光适宜的季节,表层藻类大量繁殖,导致其浊度大于底部;而藻类生长高峰期过后,藻类死亡沉降至底部水体,而底部水体由于水温低密度较大,使藻类尸体悬浮在底部水体中,难以沉降至水库底,导致底部水体浊度较高。
由于城市供水取水口是固定的,为保证水量稳定,一般取水口都要装在水库平均水位的中下部,取的水源水pH值一般明显偏低。同时水的pH值明显受降雨影响,在4—7月份降雨较多季节,pH值明显降低。在9—12月份由于藻类大量死亡分解,产生的腐殖质沉降至水库底部,导致pH值降低水库水表层和底层pH值有较大差异。水库水表层pH值较高,是因为表层中的藻类生长活跃,吸收大量碳源所致。在8月份高温季节,由于过高水温不适合优势藻类生长,导致pH值差异不大。
水库底层水中溶解氧由于被包括藻类及水生物死亡残骸等有机物氧化分解所消耗而降低很多。当氧化作用进行得太快而水体并不能从空气中吸收充足的氧来补充氧的消耗时,水中溶解氧不断减少,甚至接近于零。在这种情况下,厌氧菌繁殖并活跃起来,有机物发生腐败作用,使水产生臭气。当溶解氧低于3—4mg∕L时,许多鱼类已不能生存,此时水体已不能作生活饮用水水源。由于水库底部水体中很低的溶解氧加快了底部释磷的速度,同时保存了较高含量的NO2--N,在天气骤冷、表层水体温度变化很大时,底部水体与表层水体形成对流,把富含磷、氮的底部营养水体带到表层,特别在秋冬气温、阳光比较适宜,水质比较清澈,为优势藻类的爆发性繁殖提供了良好的条件。
水库补充水主要依赖雨水及渗透水,其所含无机物质(如钙、镁、铁等)含量较高,另外随着水库水的蒸发,其矿物质浓度也增高。从水库水铁、锰含量变化所发现其含量偏高主要集中在秋冬季节,主要是水位偏低,水中藻类、水生物等死亡后分解产生的氨氮、亚硝酸盐氮较高时出现铁、锰升高。由于底部水体pH值偏低,且溶解氧含量低,是一个较强的还原环境,这进一步促进了库底污泥中铁、锰的溶出。
(2)水处理工艺
水处理工艺包括预处理、混凝/絮凝/沉淀,过滤和消毒。
预处理包括诸如粗滤,微滤器,备用储存和岸边过滤。预处理可选择与各种各样处理方法相容的,从简单消毒到滤膜处理。预处理可以减少和/或稳定微生物,天然有机物质和颗粒物。
我国自来水厂技术工艺经过长期的发展,积累了不少宝贵的经验。目前,我国城市供水处理技术仍以混凝、沉淀、过滤和消毒四个单元处理过程组成的常规供水处理工艺为主,其理论主要是建立在传统的以粘土胶体微粒和致病细菌为主要去除对象的基础上,在我国得到了较长时期和较大范围的应用,一直广泛应用于我国的供水处理。经过几十年的发展,我国已发展了多种适合各地情况的不同形式和性能的处理构筑物,如快速混合、水力或机械搅拌的絮凝设施;带有不同斜板或斜管的沉淀、澄清以及气浮构筑物;带有气水反冲洗均质滤料多层滤料的过滤设施等。混凝、絮凝、沉淀和过滤可除去颗粒物,包括微生物(细菌、病毒和原虫)。重要的是对这些处理过程,要优化和控制以达到持久和可靠的操作性能。化学试剂混凝是最重要的一步,它决定混凝、絮凝、澄清过程的去除效率,它直接影响颗粒介质过滤部件的效率,它也间接影响消毒过程的效率。混凝过程本身不大可能将任何新的有害微生物带入处理过的水中。目前常用的混凝剂主要有吕盐和铁盐等。
用于饮水处理各种过滤方法包括颗粒过滤慢过滤预加涂层的滤料和膜过滤(微滤、超滤、纳滤和反渗透)。过滤的适当的设计和操作可以对微生物病原体起到持续有效的屏障作用。为了使微生物的危险性减少到所要求的水平,水处理系统采用适当水平的消毒措施,这是很重要的。当应用消毒方法时,应考虑采取措施使生成的消毒副产物减到最少。应用最为普通的消毒方法是加氯消毒。臭氧,紫外线照射,氯胺和二氧化氯消毒等也都有应用。这些方法都能非常有效地杀灭细菌,也可以用来有效地灭活病毒(依据类型)和多种原虫,包括贾第鞭毛虫和隐孢子虫。为了有效除去或灭活原虫包囊和卵囊,先用混凝/絮凝而后过滤(减少颗粒物和浑浊度),然后再消毒(用单一或复合消毒剂)是最实用的方法。
(3)微污染水源的预处理和水的深度处理
随着我国各地区水体污染状况的发展,源水水质不断恶化,直接影响到社会生产以及人民生活。微污染水源水,主要含有微量有机物、农药、氨氮等有害污染物,用常规的净水工艺很难去除掉。尤其是微量有机物的去除,引起人们的高度重视。国家对微污染水源的预处理和水的深度处理进行了广泛的研究与开发。
目前常见的预处理方法有氧化法(包括化学氧化法:氯气预氧化、高锰酸钾预氧化、臭氧预处理等以及生物氧化法:生物滤池、生物塔滤、生物接触氧化等)和吸附法:粉末活性炭吸附等。
深度处理是指在常规处理工艺以后,采用适当的处理方法,将常规处理工艺不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除,提高和保证饮用水质。
(4)管道配水系统
水处理应尽可能防止微生物生长,防止管道材料腐蚀和预防形成沉积物。可采取以下措施:不断地切实地除去颗粒物,生产第浑浊度的水;沉淀和除去溶解的(和颗粒状的)铁和锰;尽量减少混凝剂残留物(溶解的,胶状的或颗粒状的),这些可能会在储水池和管道中沉积下来;尽可能减少溶解性有机物质,特别是容易生物降解的有机碳,它可为微生物提供营养物质;将有可能发生的腐蚀作用控制在一定限度内,以避免损害结构材料和消耗消毒剂。
由于管材本身的成分、内壁材料和质量对管网水质造成的影响,表现如下:黄红水、黑渣、白水、pH值偏高、金含量高有机物含量高等。可采取以下对策:(1)选用优质供水管材。(2)确保施工质量。新建及改造管网(线)应合理设计,预留排放水口,并经试压、冲洗、消毒,合格后方可并网使用。(3)保证出厂水水质。导致管材内壁结垢的主要原因是水质因素,如水中含铁过高、微生物生长、水中悬浮物和碳酸盐钙沉淀、余氯对金属的侵蚀作用;应尽量提高水厂的水处理工艺,减少出厂水进入管网后与管材相互作用而对水质造成二次污染。(4)定期清理管道结垢。
三、供水监督
监督是进一步改善饮水水质的策略的重要组成部分。应专门针对监督的开展、数据的比较、分析和总结以及研究结果的报告和发布制订策略,并附以相关建议以便采取补救措施。因此,供水监督是“对供水的安全性和可接受性所进行的连续的、警觉的公共卫生评估和审查”(WHO,1976)。这种监督有助于通过促进供水的质量、数量、可获取性、覆盖率、可负担性和持续性方面的改进来保护公众健康,也是供水商质量管理职责的一种补充。供水商有责任确保供水的质量可以接受,且能满足预定的健康目标和其他供水系统工作性能目标;饮用水质量监督并不能免除或取代供水商的这种责任。
近年来,水厂自动化程度越来越高并趋普及,供水行业特别在新建水厂中已大量采用先进的仪器仪表自动化装置各种新型专业器材与设备等。水厂运行的调度管理以及生产过程的监控系统和自动化技术,已在大中型水厂广泛采用,小型水厂也逐步推广。从水源水的质量保障,预处理和常规净水工艺,强化消毒和送配过程安全,进行全系统的工艺建设,提高水厂自动监测与控制水平,形成各工艺环节协同作用、全系统优化运行、能够对水质变化快速响应和及时调控的安全高效的净水系统,使运行监测在一定时间范围内对控制措施的执行情况作出评估,及时指出工作情况,并能很快地被测量,使有可能及时采取适当的应对措施,以此确保水质的安全。
参考文献:
1.饮用水水质准则,第三版,第一卷,建议
2.城镇供水,2001.4
3.给水工程,中国建筑工业出版社
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