我国城市供水管网铁释放问题研究现状

城镇供水NO.6201575CITYANDTOWNWATERSUPPLY·研究与探讨·引言饮用水水质安全问题一直是国内外水工业普遍关注的热点，随着城市经济的发展，区域性的水资源紧张问题凸显，因此有了较大规模的水资源开发利用，如远距离调水等，在实现了经济及社会效益的同时也为城市已有供水系统带来了一些问题，如管网铁释放现象的发生。由于城市管网的水源水质突变、水源频繁切换等带来了各种复杂的物理、化学和生物反应，致使原有管网内的管垢发生变化，管壁上铁大量溶出，用户端出现“黄水”现象，影响水质安全。国内外的研究多集中在分析机理解释现象，也有尝试通过水质特征预测发生“黄水”的可能性。本文重点对我国国内的研究历史与现状做了总结与分析，并探讨了研究方向，以期更加深入的研究铁释放现象，为控制管网水质稳定性提供依据。1.城市供水管网”黄水”现状1.1国外”黄水”事件我国城市供水管网铁释放问题研究现状李礼1,2…李玉仙1…王敏1林爱武1刘文君2（1.北京市自来水集团有限责任公司技术研究院，北京100192；2.清华大学，北京100083）摘要：我国关于管网铁释放问题的研究自2005年以来日渐蓬勃，已有不少较为深入的理论研究和控制对策的广泛应用。根据我国管网及供水特点，突变的水质参数与管垢特性是影响管网铁释放的主要因素，在水质参数方面的研究成果众多，一些成果已较好地解决了实际问题；少数研究则建立了铁释放的经验统计模型，并进行了模型的应用。此领域研究的问题是需进一步在管垢对水质的影响方面进行开拓，寻求能够表征这种影响的确切参数。关键词：管网水质铁释放模型水质稳定性管垢对于管网铁释放带来的水质问题，国外普遍称为“红水”现象。例如1992年美国亚利桑那州图桑市引入科罗拉多河水取代当地的地下水源,水源切换后引发了较大规模的“黄水”现象。[23]美国南加利福尼亚在北水南调过程中不同供水区域也出现过“黄水”问题，2003年由于地下水供水区域更换为北水南调工程的地表水，出现过”水土不服”而引起的“黄水”问题，控制方案采取水源勾兑和调节pH值的措施，“黄水”现象在持续2个月后逐渐消失。1.2国内“黄水”研究状况相比于国外在本领域的研究，我国这方面开始得比较晚。2005~2006年我国对管网水质铁含量问题的研究首见报导，天津市自来水出现铁超标现象，牛璋彬等[1]开始对此问题有所关注。张晓健等[2]提出了管网铁稳定性问题为我国供水管网二次污染的主要问题。2007年，由于滦河水源紧缺，天津市引入黄DOI:10.14143/j.cnki.czgs.2015.06.02276城镇供水NO.62015CITYANDTOWNWATERSUPPLY·研究与探讨·河水源以缓解水资源短缺的现状，暂时替代原有的滦河水，“黄水”问题爆发。王洋等[3]研究了水源更换对管网水质的影响，牛璋彬等[4]提出了控制铁释放现象的理论临界铁释放速率。2008年的研究基本处在实验室的管网模拟阶段。2008年底至2009年，河北水进京引发了北京市区局部地区的“黄水”事件，管网水中铁含量超标。事件发生后，有学者提出了用水质稳定性判别指数“拉森指数”[5]来分析“黄水”产生的原因，之后提出硫酸盐含量高是引发“黄水”的主要原因[6]。2010年，石宝友等[7]开始对“黄水”产生的内在机理进行探讨。与此同时，刘扬[8]、迟海燕[9]的一些研究定位在海水淡化水水质对管网铁释放的研究，提出了一些铁释放的模型。对预测给水管网铁释放量具有一定的指导意义。从2010年开始，此领域的研究大量开展，发展态势蓬勃。研究的目的都是为了找到管网铁释放的根本原因和影响因素，以期能够最终有效控制铁释放带来的管网二次污染，从而保障供水水质。本文对这段时期的研究成果做一综述。2.城市供水管网铁释放问题研究现状2.1管网铁释放影响因素2.1.1从水质理化指标角度的研究用水质理化指标来分析判断铁释放的问题，是研究最多的领域，各种参数如pH、碱度、硬度、氯离子、硫酸根离子、溶解氧、水温、ORP、余氯等都有众多的研究，这些主要是影响效应与反应过程机理的探索。处于实验室小试中试规模。主流结论有：硫酸根浓度是最主要、最明显的一个影响因素。管垢中的铁释放速率与硫酸根的质量浓度明显正相关，硫酸根质量浓度越高，总铁释放量越大。[10]较高的pH值和碱度能够抑制铁释放[11]。但碱度的影响不是一概而论的，在未造成明显的铁释放时，碱度的高低基本无影响，在已造成管垢铁释放的情况下，随着碱度的降低，铁的释放量明显增加。[12]增加水中溶解氧浓度对铁释放具有明显抑制作用，但当溶解氧超过一定值时，其抑制作用降低。适当调节进水余氯浓度可在一定程度上抑制铁释放，不同管垢特征对应的最佳余氯浓度不同。[13,14]2.1.2从管垢角度的研究若要判别某种新水源进入管段后会不会引起铁