农村供水在管网中的水质变化

佛山市水业集团有限公司 徐红岩

2021年中央一号文件发布，要求实施农村供水保障工程，到2025年农村自来水普及率达到88%。饮用水安全保障不止包括水源水保护和净水工艺的优化，同时管网输配过程中的水质保障也十分重要。当前我国农村集中供水率达到88%，自来水普及率达到83%，自来水水质需要严格把控，虽然供水厂的处理工艺基本能够保证出厂水符合国家标准，但是经过长距离的运输，水在供水管网中发生一系列物理、化学、生物变化，可能会导致农村用户端的龙头水水质不达标。本研究跟踪S市某区实际供水管网水质情况，定点取样观察各项水质指标，分析水质变化。

一、研究对象与方法

为了研究水在不同材质、粗细的输水管网中的变化，本研究选择的管线总长25km，包含不同材质（钢管/球墨铸铁管/PE管）、管径的水管，从水源水、出厂水到农村管网末梢水，依次选取8个采样点进行取样分析，持续12个月，记录水质变化数据。

取样时现场测定温度、余氯，取样回实验室后12小时内分析浊度、总碱度、钙硬度、溶解性总固体、电导率、铁、锰、锌、铝、硫酸盐、硝酸盐、氯化物。测定方法依据《生活饮用水标准检验方法》（GB/T5750.1-5750.13-2006）。

二、结果与分析

（一）导电阴阳离子变化情况

Cl-、作为阴离子维持管道腐蚀产物内电解质的电中性，浓度增加会导致水溶液的电导率升高，促进离子和电子转移，加快铁腐蚀和铁释放，且Cl-、等无机阴离子半径小，容易穿透破坏金属表面的钝化膜，浓度高时会促进腐蚀，在此认为浓度越高，水质越差。

图1 水质变化情况

（二）水中金属浓度变化

1.铁

由于我国主要的输水管路是铁制管，自来水经常出现“黄水现象”的问题，所以管网铁对于自来水水质的影响很大，水中余氯浓度、溶解氧浓度的高低对于铁释放有重要影响，故同时分析铁、浊度、余氯、溶解氧浓度的变化情况。

由图2可以看出从5#→6#铁浓度明显升高，从5#取样点开始水中溶解氧大幅降低，4#→6#水中余氯浓度大幅降低。查询管材资料可知，4#→5#之间为DN1600的球墨铸铁管，5#→6#中间为DN200的钢管，铁浓度的升高应是水流经钢管时有铁析出所致。6#→7#、6#→8#之间多为PE管，水中部分铁吸附在管壁上或析出导致铁浓度下降。

图2 溶解氧和余氯浓度的变化情况

管网水在密闭管中流动，水中溶解氧随运输管路变长而降低，管道前端水中的高溶解氧和水中较高的余氯浓度会从以下三方面抑制铁的释放：（1）管垢中释放出的可溶性二价铁化合物可以被氧化成溶解性更差的三价铁化合物沉积到管垢表面；（2）高浓度余氯和高溶解氧能维持管垢表面的高氧化势，阻止三价铁化合物被还原成二价铁化合物；（3）较高的余氯浓度具有消毒效果，能够抑制细菌生长，从而抑制微生物的腐蚀作用。由于5#→6#这一运输过程中，村内用户用水量少，水在管中停留时间长，余氯、溶解氧浓度大幅降低，对铁释放的抑制作用变弱，在长时间的浸泡下，管网中的铁释放到水中，导致水中铁浓度突然升高，所以在农村用水量较小的区域应减少铁管的使用，避免铁大量析出导致“黄水”。

2.锌、铝

水中锌、铝浓度过高都会对人体健康产生不良影响，本次研究所有采样点锌浓度基本处于检出限以下。由于水厂投加碱铝进行絮凝沉淀，所以水厂矾耗与水中铝浓度成正比，出厂水中铝浓度比原水大幅升高，但随着运输距离增大，铝浓度明显降低。

三、结论和建议

（1）管网中维持较高的余氯和溶解氧浓度有利于抑制铁离子的析出，水在管网运输过程中，余氯、溶解氧浓度逐渐降低，因此水在管内停留时间过长对水质影响很大，应考虑运输时间和水质停留时间，尽量减少“死水”，避免出现“黄水”现象。

（2）在水源水量充沛时期，水中硫酸根离子、氯离子、钙硬度、总碱度、电导率均处于较低的水平，水质较好。在运输过程中，此类离子随运输距离变化不大，基本不用考虑水质超标情况。

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饮用水是指可以不经处理、直接供给人体饮用的水。水是体液的主要组成部分，是构成细胞、组织液、血浆等的重要物质。水作为体内一切化学反应的媒介，是各种营养素和物质运输的平台。

水根据自身的硬度首先分为软水和硬水两种。水的硬度是指溶解在水中的盐类物质的含量，也就是钙盐与镁盐的含量，硬度单位是ppm，1ppm代表水中碳酸钙含量1毫克/升（mg/L）。低于142的水称为软水，高于285ppm的水称为硬水，介于142～285之间的称为中度硬水。雨、雪水都是软水，江水、河水、湖水，属于中度硬水；泉水、深井水、海水，都是硬水。硬水通常对于健康并不造成直接危害，但硬水中由于含有比较多的钙盐，因此，我们用来烧水的壶，特别容易出现水垢，水垢的沉淀主要是碳酸盐类，还有镁盐类，这样的盐类，进到肠道里面如果部分被分解，还会成为部分人的常量元素；如果不能溶解和分解的话，会随粪便排解出去，不会对身体有特别的影响。