水源切换对给水管网水质影响的研究

水源切换对给水管网水质影响的研究

李大为

拜泉县自来水公司 黑龙江省

摘要:水源切换工程可能会造成供水管网中水质指标如铁、浊度、色度超标的黄水问题,严重影响人们的日常生活。基于此,本文先对给水管网水质稳定相关概念及水源切换引起的“黄水”问题进行概述,然后针对水源切换对水质影响选取某水厂进行了实验,通过测得的结果分析出水源切换对水质的影响因素,最后提出了水源切换中水质恶化的控制策略,仅供参考。

关键词:水资源;水源;切换;水质;影响

引言:水资源短缺是制约我国很多地区经济发展的主要因素。为了解决水源地出现突发性的污染事件,我国许多城市供水系统都配置了多个水源。不同水源水质差别很大,经过水厂相同工艺处理后,很多水质理化指标差异明显,在对供水水源进行切换时,这种差异性会恶化水的质量,造成输水管道表面腐蚀,出现“黄水”现象，严重的影响了水质，危害着人们的健康。

一、给水管网水质稳定与水源切换引起的"黄水"问题

(一)概念

水厂为用户提供用水中供水管网是重要的环节,而且这一环节的配水系统也非常复杂。我国是人口大国,所以在水管网中水流的停留时间可达到几个小时,甚至是几天。管网水质稳定的相关概念是为了保障饮用水管网水质方面稳定性而提出来的。关于供水管网水质化学稳定性所给出的相关定义是管网水质传输对水质的影响,还有在分配过程中,各种化学反应带给水质的一些影响,其中会腐蚀管网,有可能侵蚀水管,由于水中有一些不溶性物质,随着它们的迁移,在管壁就会产生很多腐蚀的产物,而且水中还会加入一些消毒剂,还会生成一些消毒副产物。在我国大部分城市中的水质都不稳定,只有30多个城市地表水水质还处于稳定的状态。

目前相关人员已研究出两种水质指标,能准确的评价管网中铁的稳定。其中一种是传统的判别指数指标。这项指标主要是基于碳酸钙沉淀的溶解平衡而建立的,LSI、RSI、CCPP等都是该指标的内容。而这些指标参考的水质参数内容主要有硬度和碱度、PH值和游离二氧化碳等。观察管网中水样,“黄水”没有呈现出溶解碳酸钙的迹象,碳酸钙沉积的迹象也没有,就说明这个管网水有着一定的化学稳定性。传统的判别指数指标主要是在供水行业判别水质稳定性上起着指导的做,而且判断性的准确率很高。

(二)水源切换引起的“黄水”问题

水源切换后出现黄水的问题主要就是铁的释放。在管网中出现铁释放情况主要是由于水垢或是管网水之间相互作用而引起的。通过相关人员对管网中水的作用进行的研究分析得出,其作用能持续的腐蚀铁管,最终会生成很多的水垢。在管道中的水垢含有腐蚀性离子,能够在水中溶解余氯和氧,通过侵蚀最终释放出了铁。而在水中这些溶解的过程是反复的,铁的释放量是在不断增加,从而在管道水中铁含量也是在持续升高,同时相关的高浊度和色度也一同出现了。

我国当下环境的污染程度一直处在严重阶段,关于水污染的突发事件出现的较为频繁。关于我国饮用水水质的安全方面主要有保护水源、不断优化和强化饮用水的常规处理工艺、适当的增加深度饮用水处理工艺、有效的控制配水管网水质稳定性,从而保证用户安全用水。

近几年我国水源切换的形式上在经济的发展背景下增加了很多种类。我国南方和北方的水资源分布上存在着不均匀的现象,而且淡水资源短缺的现象越来越严重,很多城市都开始采用长距离引水工程,如南水北调项目;还有一些城市开始开发利用海水,通过淡化海水来获取可饮用的水;从而形成了地下水、水库水、地表水、海水淡化等很多供水模式,而且这些是可以根据季节或是周期来进行水源切换的供水模式。水源的不断切换是引发原水水质产生化学成分变化的主要因素。通常水源在切换之前或是切换之后,水质与国家饮用水卫生的标准还是相符合的,不过由于多种水源来回切换,这些水源的水质所含有的化学成分有着一定的差异,而且所用的铁管网材料稳定性不同,使得很多地区在水源切换后出现了黄水的现象,这也就是管网中铁释放的一种现象,造成了人们使用自来水的水质不断下降。

二、实验方案与测试结果

(一)实验方案

选取某城市的某一水厂,该水厂的处理工艺为常规处理,该水厂的水源有两个:地表水源A水库水源B,其中水源A为常用水源,水源B为备用水源,在水源A连续运行198天的情况下,关闭A的闸门,打开水源B,让水源B的水进入该水厂的水处理构筑物进行处理。将监测点设置在离水厂5km处某小区的取样点,监测间隔为1小时。监测从换水当日8点开始,到次日17点结束。

(二)测试结果

在水源切换过程后,浊度在1~4NTU之间,碱度从180mg/L下降至120mg/L,pH从7.6下降至7.13,钙、镁离子在切换过程中变化很小,余氯变化比较复杂,开始阶段不断下降,在换水15小时后达到最低,接着开始上升,到第二天15点达到最高值。

在整个过程中,水中总铁含量随时间不断上升,在10小时后出现峰值,持续一段时间后开始下降。其中峰值附近的超出国家饮用水标准,其他时间都低于0.3mg/L。

三、水源切换对水质影响分析

(一)pH的影响

在一定溶解氧和水力条件下,增加pH有利于Fe(OH)2和Fe（OH)的生成,同时碳酸亚铁和氢氧化亚铁的溶解度随pH的增加而下降。另外提高pH值能加快二甲铁的氧化速率使管垢表面的钝化层趋于稳定,所以增加pH有利于控制铁的化合物而减少铁的释放。从测量结果来看,水源pH不同,导致切换后pH下降,从而引起管网水中铁的含量。

(二)余氯的影响

余氯对管网铁的释放影响明显,对于比较旧的输水管道,如果余氯减少,水中铁含量将升高。具体原因可以从管垢结构来分析,余氯有强氧化性,能保护管垢第一层不被破坏,从而使内部的二价铁不会释放出来。

(三)碱度的影响

在碱度较高的环境下,水中碳酸根离子较多,管壁的碳酸亚铁含量较多,控制了铁的释放。当碱度下降时,水中碳酸根离子减少,平衡被打破,碳酸亚铁溶解度增加,铁的释放量上升。从监测的数据来看,水源切换后,碱度下降,管网水的缓冲能力下降,从而导致含铁化合物的溶解度增加。

四、水源切换中水质恶化的控制策略分析

通过以上测试结果和分析来看,对于切换水源导致的水质恶化现象,可以采取如下几点控制策略。

(一)调节酸碱度。从上面分析可以得出,提高pH可以抑制铁的释放。所以可以在水厂处理水的过程中,增加调节水厂pH的处理措施,同时调整出水的碱度,保证出厂水的稳定性。

(二)添加缓浊剂。从国外研究资料来看,改善水质量的另一个有效途径就是添加磷酸盐。在水源切换时,如果在混合水中添加磷酸盐,可以有效控制和降低腐蚀产物的产生,减轻水质恶化程度。

(三)提高出水余氯。在水源切换过程中,可适当提高加氯量,加大对余氯的监测力度,保证管网水中余氯的含量。如果管网系统庞大,并且水中有机物含量较高,可以考虑采取多级加氯措施。

五、结语

供水管网是由不同材料、不同方向组成的配水系统。供水管网作为城市基础设施的重要组成部分,一直影响着居民的正常生活。因此,有必要加强对城市供水管网现状的分析,深入研究供水稳定性相关领域,了解其中存在的问题,不断提高城市供水效率,以满足对安全供水的需求。

参考文献：

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