城乡供水一体化长距离输水模式下农村用户端水质调研及问题分析

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城乡统筹一体化供水是我国改善农村人口居住环境的重要举措,“十二五”期间,我国实施了包括江苏省城乡统筹供水技术集成与示范等专项课题,重点开展镇域水平的研究工作,但管网末端农村用户的水质安全保障研究尚未开展。城乡供水一体化的实施,在保障农村用水的同时,也因管网长距离输送而导致农村用水端的水质安全保障面临新的挑战。苏北农村供水面临着微生物超标、水质总体达标率不高、有效监控措施缺乏等问题。因此有必要开展针对城乡一体化供水模式下农村供水水质的详细调查和对长距离输水条件下水质风险因素的识别,并初步提出相应的控制对策。本文对东部河网区域高邮市、泗阳县、宜兴市、徐州市、扬州市的农村地区进行水质调研,重点考察浊度、重金属离子含量等指标,分析城乡供水一体化模式下长距离输水条件下影响农村用水端水质安全的关键因素和风险因子。本课题通过文献调研、农户咨询、水司座谈、水样采集和实验室水质样品指标检测分析等多个步骤和方法收集东部河网供水区域江苏省地区农村水质数据,分析了关于影响浊度等水质指标风险因子的作用机制,得出以下结论:(1)所调研地区农村用户端龙头水水质的主要问题有,泗阳地区以及徐州、扬州地区的管网水中氟离子含量超标。我国国家饮用水卫生标准中氟离子浓度的限值为1.0 mg/L,而在泗阳的成子湖供水区域沿线的7个管网水监测点中,氟离子浓度最大值约为1.03 mg/L,最小值约为0.93 mg/L,有3个监测点的氟离子浓度值超过了1.0 mg/L;在扬州农村供水区域所采集的16个末端管网水水样中,氟离子的浓度最大值约为1.11 mg/L,最小值约为0.96 mg/L,均值达到1.01 mg/L;在徐州所采集的9个管网水水样中,氟离子浓度最大值达到了1.74 mg/L,均值为0.93mg/L。宜兴和徐州农村供水地区的消毒剂余量不足。这两个地区都是采用液氯消毒,我国国家饮用水卫生标准规定管网末梢水中游离氯余量需≥0.05 mg/L,而在宜兴共计29个末梢管网水水样中,有6个水样的余氯浓度值小于0.05 mg/L;在徐州农村地区用水管段沿线采集的8个水样中,仅有1个达到国家饮用水标准。高邮和宜兴地区的氨氮含量超标。高邮的司徒农村供水区域第一次采集了22个水样,有19个水样中氨氮浓度高于国标限值0.3 mg/L,最大值达到了1.1 mg/L;在第二次采集的13个水样中,有10个水样的氨氮浓度值超标,且最大值达到了约为1.4mg/L;宜兴所采集的15个农村管网水水样中,有4个氨氮浓度值不达标,最大值约为0.6 mg/L。高邮地区和泗阳地区龙头水中的COD浓度高。高邮的司徒地区尤为严重,在两次水样采集共计35个水样中,COD浓度均超过国家饮用水卫生标准3 mg/L,且最大值达到了4.7 mg/L;泗阳的成子湖地区仅有少量水样超标,但COD浓度均值也达到了2.7 mg/L。徐州农村地区饮用水硬度过高,所采集的水样中硬度均接近于国家标准(以Ca CO3计)450 mg/L。其中氟离子、氨氮、COD超标问题主要是由原水造成,建议水厂采取措施对相关指标进行深度处理。消毒剂余量的问题建议在长距离输水情况下中途补氯,以及在条件许可时将液氯消毒更换为二氧化氯消毒。徐州地区水质硬度超标主要是因为徐州的农村供水管段为原水管道改线,管道老旧且管径较大,因此水质恶化程度较快,建议进行管道更换。(2)饮用水浊度会随着在管网中输送距离的增加而增大,环状管网中饮用水的流动性强,浊度低于在枝状管网中饮用水的浊度。给水管网中浊度与金属颗粒物浓度大小有显著的相关性,水源水中铁、铝主要以颗粒态形态存在,管网水的浊度主要是水中含锰、铝和铁的颗粒物所导致的。铝主要由混凝剂的使用所贡献,铁主要来源于铁质管材腐蚀。溶解锰的浓度增大是由于二氧化氯消毒剂浓度较低,水流速度较低,在管壁上累积的锰发生了微生物或者化学的还原所致,也可能是吸附的离子态锰被释放了的缘故。随着管线延长,颗粒锰浓度的增加,是管网上累积的颗粒态锰在打开水龙头后被释放出来所造成的。(3)颗粒锰和铝或者铁的相关性反映了三者在管网中的相互反应或共沉淀作用。出现龙头水铝浓度相较出厂水铝浓度显著增高的情况,这可能是距离水厂较近的区域水流速度快,颗粒态铝的沉积条件不佳,铝的沉积和释放并不明显,因此总铝和颗粒铝的浓度均接近于出厂水的水平;而在靠后的管线,由于流量的减小,水力条件较适宜颗粒态铝的沉积,而在检测时突然大量放水的条件下,形成的水力扰动又会导致原本累积的颗粒态铝重新释放到水体中,因此出现了这些点的颗粒铝含量高于甚至远高于出厂水的现象。
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