供水工程水质问题原因分析及解决方案.pdf

环 保 与 节 能水上安全 2023 年 第10 期82作者简介：李源富，男，本科，工程师，研究方向为水利工程建设监理。供水工程水质问题原因分析及解决方案李源富（甘肃泓宇项目管理咨询有限公司，兰州 730000）摘要：农村在乡村振兴战略内生动力实现全面发展，主要体现为生产业以及养殖业的繁荣，各种类型的农村企业应运而生，使得水资源消耗量增加。农村地区供水工程作为基础设施，起到调节水资源的作用。但是，从现在的供水工程情况来看，水质问题依然存在，为保证农村生产、生活用水质量，就要对产生问题的原因进行分析，提出解决方案，以促进农村地区持续稳定发展，本论文以引洮供水一期工程为代表的农村供水工程为例，着重于研究供水工程水质问题的主要原因以及解决方案。关键词：供水工程；水质问题；原因；水质监测；解决方案0 引言农村地区的水生态环境保护以及治理污水成为当前乡村振兴战略的重点内容。供水工程承担水资源的输送、净化工作，经过消毒处理之后通过管网传输给用户。但是，从当前供水工程水质情况来看，依然存在一些问题1。为缓解环境污染问题，提高供水质量，就要分析出现供水质量的原因，提出解决方案。1 工程案例本研究工程为以引洮供水一期工程为代表的农村供水工程，2005 年始建，至 2019 年竣工，通渭县投资8.87 亿元，建设各种类型的调蓄减压池 520 座（总容积 12 万m3），提水加压泵站 15 座，埋设各类供水管网7960km。该供水工程安全得到显著成效，但是受到诸多因素的影响，包括资金自主、设计标准低，加之自然环境条件、水资源环境以及当地农村居民生存条件等，特别是经济社会呈阶段性发展，农村饮水安全问题具有明显的阶段性、反复性和动态性特征。现在来看，农村饮水安全保障依然停留在低水平状态。由于该工程位于陇西，在黄土高原上，干燥的气候环境使得水分大量蒸发，加之较少降雨，使得植被覆盖率非常低，土壤不能留存水分，造成水土流失，即便是地下水水量也非常少，主要是在基岩裂隙中，上面为黄土覆盖。在探井深度内没有出现地下水，所以，供水工程的水质问题不需要考虑地下水造成的影响。本供水工程，特别体现为农村供水管线运行缺乏稳定性，需要不断调试设备并定期检修，导致管道供水受到影响。对农村供水问题彻底解决，所要实现的重要目标是提高水质达标率，保证供水质量。2 供水工程常见水质问题原因及处理措施该供水工程 2019 年竣工运行至今，帮助当地居民解决生活、工业以及农业用水问题，但是，受到各种因素的影响，该工程供水存在质量一些问题，到目前为止没有彻底解决。具体水质问题原因以及处理措施如下：2.1 供水管道出现锈蚀2.1.1水质问题原因该供水工程的输送管网内部虽然涂有防腐涂层，但是，管网多年投入使用，没有做好技术维护，导致涂层脱落，管材与水中的氧气长期接触，铁离子与氧发生化学反应，生成黄色的氧化铁，就是俗称的“铁锈”，导致输出的水呈现出微黄色。供水工程运行过程中，所采用的处理工艺也有铁制品，所接触的消毒剂具有氧化能力，就会导致管材快速腐蚀，生锈非常严重的情况下甚至出现脱壳现象，在水中溶解，水就会发黄。2.1.2处理措施对于这方面问题要有效处理，就要改变管网的材质，不再使用铁制品，而是使用聚乙烯（polyethylene，PE）管、聚氯乙烯树脂（unplasticizedpolyvinylchloride，环 保 与 节 能Maritime Safety 水上安全83UPVC）管、铝塑管、无规共聚聚丙烯（polypropylenerandom，PPR）管等等，无毒，不会生锈，也不容易被腐蚀。2.2 供水管网维护不到位2.2.1产生水质问题的原因由于管网自身存在质量问题，就会导致水质变成黄色，为水锈或者各种污染物导致的结果。出现这方面问题的原因主要体现为两个方面：一个方面是新管道没有按照要求冲洗干净就投入使用；另一方面，对管道进行应急抢修的时候将污染物的带入其中，加之多年使用导致其中防腐层脱落，造成的材料氧化生锈，因此导致水质问题。2.2.2处理措施对于新管道，投入运营之前要冲洗干净，避免大量泥沙、污水对管道造成污染，保证水质清洁2。对管道进行抢修的时候，如果没有出现管道破裂的问题，通常不需要停水抢修，而是在水泄漏的位置，将路面挖开，抽水的过程中找管道破损之处。此时，管道中流出的水与周围泥土以及各种杂物混合，导致水污染严重。当管道阀门关闭之后，内部水排空，外部污染的水在大气压作用下进入到管道中。为了保证水质，在管道打开阀门之前，要将管道冲洗干净，之后才能通水。2.3 水净化工艺不彻底2.3.1水质问题原因水净化工艺不够彻底，水质就会受到影响。主要体现为三个方面：1）絮凝沉淀的过程中，加入的絮凝剂比较多造成水絮凝过饱，加入的絮凝剂非常少造成水絮凝不够充分。2）沉淀池很长时间都没有排放污水或者彻底清洗。3）过滤池中的各种滤料，比如石英砂等长时间使用，造成过于饱和的问题，或者滤料严重流失，不能发挥其应有的过滤功能。2.3.2处理措施对于水净化工艺不彻底的问题要有效解决，需要提高工作人员职业素质，对其定期培训，各项操作都按照工艺流程进行。水池要定期清洗，滤料定期更换，做好人员考核工作，对于工艺技术操作情况进行监督，发现不足之处及时指出来并纠正，能够有效避免这方面问题。2.4 水中铁和锰超过规定标准2.4.1水质问题原因如果出现水质发黄的问题，一个重要的原因是铁和锰超过规定标准。在生活饮用水卫生标准中已经明确规定，铁含量低于 0.3mg/L，锰含量低于 0.1mg/L，二价铁离子和二价锰离子具有溶解性，当这两种金属元素在水中的含量过高，已经超过规定的标准，水就会有铁锈味，口感不是很好，甚至导致“黄水”问题，如果金属含量非常高，甚至出现“黑水”3。2.4.2处理措施要将水中的铁和锰去除，需要经过三个环节：第一个环节是混凝沉淀；第二个环节是对沉淀物过滤处理；第三个环节（聚丙烯酰胺）加入其中，加入适量的消毒剂，水中的悬浮物接触到絮凝剂以及助凝剂之后，沉淀的速度加快。将消毒剂加入其中，所要实现的目标是对水中所含有的锰离子氧化，使之沉淀。对于过滤部分可以使用锰砂填料，高价铁锰化合物形成之后，呈现出胶凝聚状态，沉淀之后去除锰砂。进行消毒的过程中，可以让输出的水中有些许的氯含量，可以起到持续杀毒的效果4。3 供水工程特殊水质问题原因及处理措施3.1 供水工程特殊水质问题原因原水被污染，主要的原因是其中含有藻类物质、各种微生物以及有机物等等。供水工程运行的过程中，原水使用消毒剂进行氧化以及杀菌处理，能够杀死很多微生物。微生物尸体与各种有机物聚集在一起，形成混合物，加入消毒剂之后产生化学反应，水质就会出现发黄的现象5。随着环境温度升高，铁锰氧化程度严重，水质就更黄，而且还会散发出腥臭味。对水质进行消毒过程中为了获得良好效果，夏季会增加消毒剂的使用量。随着水中的消毒剂增加浓度，与藻类物质以及微生物尸体就会彻底反应，水质由浅黄色转变为深黄色，此时不能采取有效措施彻底解决，就会导致恶性循环。比如，水源 1 的菌落总数为 8324CFU/（100mL）（注：CFU（colonyformingunit）为菌落形成单位），其中的粪大肠菌群为 654CFU/（100mL），消毒剂持续5min 的时间，经过消毒之后，水质呈现出微黄色；水源 1 的菌落总数为 8324CFU/（100mL），其中的粪大肠菌群为 654CFU/（100mL），消毒剂持续 15min 的时间，经过消毒之后，水质呈现出浅黄色；水源 2 的菌落总数为 15655CFU/（100mL），其中的粪大肠菌群为 9844CFU/（100mL），消毒剂持续 5min 的时间，经过消毒之后，水质呈现出浅黄色；水源 2 的菌落总数为 15655CFU/（100mL），其中的粪大肠菌群为 9844CFU/（100mL），消毒剂持续 15min 的时间，经过消毒之后，水质呈现出棕黄色；水源 3 的菌落总数为 320CFU/（100mL），其中的粪大肠菌群为 166CFU/（100mL），550CFU/（100mL），其中的粪大肠菌群为285CFU/（100mL），消毒剂持续 15min 的时间，经过消毒之后，水质呈现出无色透明。这些水源在氧化消毒之前都呈现出无色透明，经过消毒剂氧化之后，水环 保 与 节 能水上安全 2023 年 第10 期84源 1 和水源 2 的水质颜色都有所变化，水源 3 和水源 4没有变化。对于这些数据进行分析可以明确，如果供水工程中的原水中含有大量的微生物，经过消毒剂处理之后，会产生化学反应，而且非常复杂，处理后的水会有发黄的现象，而且有很高的微生物含量，随着消毒时间的延长的，黄色就愈加严重6。3.2 供水工程特殊水质问题处理措施供水工程特殊水质问题处理过程中，主要采用改进原水工艺技术，改进滤池工艺，采用排泥工艺技术，具体如下：3.2.1改进原水工艺技术1）控制好水位以及进水。将液位计安装在清水池中，运行取水增压泵，可以做到水位与进水同时控制。当清水池中水位达到低液位的时候，启动增压泵，当水位达到高液位的时候，水泵会自动停止，而是对于增压泵可以使用智能手机远程操作，启动和停止操作都不需要现场进行，由此人力劳动量减少，取水更加精准，防止出现浪费水资源的问题。2）加矾净水工作全自动进行。传统的加矾设备为手工操作，加矾量难以达到精准化。对于该设备使用变频自动控制装置，通过改变供电频率的方式控制加矾设备，基于进水流量就可以自动计算出药品的投入量，投入药物的时候自动进行，药物量精准度很高，如此操作更加客观，方法更加科学，由此使得水质净化效果良好7。微生物杀死之后，尸体与其他杂质混合，形成混凝沉淀物，经过净化之后清除。这项操作简单，而且自动化操作，可以降低成本。3）对水的酸碱度自动调节。安装的加碱系统为全自动化操作，基于流量情况调节酸碱度，要求水的酸碱度要维持在 7.08.0，使聚合氯化铝（polyaluminiumchloride，PAC）位置在良好的净化状态，有效去除微生物尸体的絮凝沉淀物，同时清除铁锰氧化物，加快了絮凝反应速度，由此获得良好的沉淀效果8。3.2.2改进滤池工艺1）将过滤材料更换。对于滤池中滤料，使用锰砂替代石英砂，使得铁锰的去除作用增强的，同时吸附作用增加，包括微生物尸体以及黄色物质都能够有效过滤，从而获得良好的净化效果。2）安装自动反冲洗系统。检查反冲洗管道，明确是否有渗漏之处。对反冲洗系统的辅助管路进行更换，确保每天一次滤池反冲洗，而且控制好时间，各种污染物被截留之后就要及时去除，保证过滤达到最佳效果9。3.2.3采用排泥工艺技术絮凝沉淀池中有很多的排泥手动阀，将液动快开式排泥角阀、自动控制柜以及水力电磁阀安装在出口位置，可以定时排放絮凝沉淀池中的泥，而且为自动化操作。使用可编程逻辑控制器排泥控制系统对每台阀门的情况进行监测，自动设置排泥时间，包括污泥、微生物尸体、各种杂质以及铁锰絮凝沉淀物都被排除，后续过滤池净化工艺处理中，工作量减少。4 结束语通过上面的研究可以明确，农村地区的供水工程是基础性工程，建设过程中要因地制宜、及时创新，但是，不同地区的农村各有特色，所需要的供水工程也各有不同。如果供水工程存在质量问题，必然影响人民群众身体健康。所以，要明确产生水质问题的原因，提出科学有效的方法，以提高供水质量，切实解决农村地区的用水问题。5 参考文献1 徐海燕.志丹县村镇饮水工程水质问题成因及对策建议探析 J.地下水,2021,43(4):122-123.2 苏成桂.探究民和县农村饮用水水质安全现状,存在的问题及对策和建议 J.中文科技期刊数据库(引文版)工程技术,2021(11):413-415.3 孔洁惠.引沁入汾尧都专线水质提升工程建设必要性及相关问题探讨 J.陕西水利,2021(10):148-150.4 林荣新.基于智慧供水理念的典型居民区供水工程改造设计与评价 J.水利技术监督,2022(11):54-58.5 廖雅芬,叶坚,杨业洲,等.2019 年肇庆市 187 个农村集中式供水工程水质结果及影响因素分析 J.医学动物防制,2022,38(5):477-481.6 陈小洪.云南省农村供水现状评价及“十四五”供水保障规划要点分析 J.水利发展研究,2021,21(6):74-77.7 类潇.地表水取水水源论证分析:以临沂城供水工程为例 J.工程与建设,2022,36(2):297-298,319.8 王曦,崔娅茹,甘治国,等.北疆供水工程主干渠突发水污染事故污染物运移扩散研究 J.水利与建筑工程学报,2021,19(1):237-242.9 孔洁惠.引沁入汾尧都专线水质提升工程建设必要性及相关问题探讨 J.陕西水利,2021(10):148-150.