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出版者:中国建筑工业出版社

作者:任基成

出品人:

页数:278

译者:

出版时间:2006-5

价格:40.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787112082599

丛书系列:

图书标签:

• 供水管网
• 11
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城市供水管网系统二次污染及防治 一、引言：水的“生命线”与潜在危机 城市供水管网系统，犹如城市跳动的“生命线”，承载着保障居民日常生活、促进经济社会发展的 vital 责任。从源头水厂的净化处理，到输送至千家万户的终端，漫长的管网历经复杂的地质环境、多样的施工材料以及漫长的服役周期，使得供水管网系统并非单纯的“管道”，而是一个动态的、多元素的生态系统。然而，在这个看似完善的系统中，却潜藏着不容忽视的隐患——二次污染。 二次污染，顾名思义，是指在水经过初步净化处理后，在进入用户之前，在供水管网系统中再次发生水质劣化，导致供水水质下降，甚至对人体健康造成威胁的现象。它不仅影响着居民的饮水安全感，更对城市的可持续发展构成严峻挑战。究其原因，错综复杂，涉及管网的材质、结构、运行维护、周边环境等诸多环节。因此，深入研究城市供水管网系统的二次污染成因，并探索有效的防治策略，对于提升城市供水水质、保障饮水安全，具有极其重要的现实意义和战略价值。 二、二次污染的“幕后推手”：管网系统内部的复杂因素 城市供水管网系统中的二次污染，其成因是多方面的，往往是多种因素相互作用的结果。理解这些“幕后推手”，是制定针对性防治措施的基础。 1. 管材本身的“侵蚀”与“释放”： 金属管材的腐蚀： 传统的铸铁管、钢管等金属管材，在长期与水接触以及受到水中溶解氧、氯离子、硫化物等影响时，会发生电化学腐蚀，形成铁锈。这些铁锈不仅会堵塞管径，降低输水能力，更重要的是，它会成为微生物的滋生地，释放出重金属离子（如铁、锰、铅等），改变水的色度、浊度和口感。特别是老旧管网中，腐蚀更为严重，成为二次污染的重灾区。 塑料管材的“老化”与“渗出”： 尽管现代供水管网大量采用聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）等塑料管材，其耐腐蚀性强，但长期暴露于紫外线、高温或化学物质的影响下，也可能发生老化、降解。部分管材在生产过程中可能残留的增塑剂、稳定剂等化学物质，也可能在特定条件下缓慢渗出到水中，影响水质。 管材接口处的“隐患”： 管道连接处的密封材料（如橡胶圈、填缝剂等）如果老化、损坏或选择不当，会成为微生物滋生和污染物侵入的薄弱环节。长期运行中，这些材料也可能释放出挥发性有机物（VOCs）等有害物质。 2. 微生物的“暗中作祟”： 生物膜的形成： 供水管网是一个富含有机物和营养物质的“温床”，为细菌、真菌、藻类等微生物的生长提供了理想环境。这些微生物会在管壁上形成一层黏滑的生物膜。生物膜不仅降低了管材的输水效率，更重要的是，它是一个相对独立的小型生态系统，可以保护其中的微生物免受消毒剂的侵袭，并能吸附、转化水中的有机物和无机物，产生各种二次污染物，如异臭物质（如2-MIB、 Geosmin）、硫化物等。 病原微生物的“二次繁殖”： 即使经过严格消毒的原水，在管网系统中，如果消毒剂浓度下降，或者存在死角、滞流区，病原微生物（如大肠杆菌、军团菌等）仍有可能在生物膜中存活并进行二次繁殖，增加饮用水的生物学风险。 3. 水质理化性质的“动态变化”： 水中溶解氧与pH值的影响： 水中的溶解氧含量是影响金属腐蚀和微生物活动的重要因素。溶解氧的变化会加速金属管材的腐蚀。pH值同样会影响金属的腐蚀速率以及水中一些污染物（如重金属）的溶解度。 水温的“催化”作用： 水温升高会加速微生物的生长繁殖，也会加速管材的化学反应（如腐蚀、老化），从而加剧二次污染的发生。 余氯的“损耗”与“副产物”： 为了确保输水过程中的消毒效果，供水系统通常会投加余氯。然而，在长距离输送过程中，余氯会与管壁上的有机物、微生物以及溶解在水中的其他物质发生反应，导致余氯浓度逐渐下降。同时，余氯与水中有机物反应，可能生成消毒副产物（Disinfection By-products, DBPs），如三卤甲烷（THMs）、卤乙酸（HAAs）等，其中一些具有潜在的致癌风险。 4. 管网运行与管理的“疏忽”： 滞流区的形成： 管网设计不合理、阀门长期关闭、用户用水量低等因素，容易在管网中形成滞流区，水流速度减缓，为微生物的积聚和生物膜的形成提供了条件。 爆管维修的“二次污染”： 管道发生爆裂后，维修过程中如果消毒措施不到位，或者使用了未经消毒的维修工具和材料，污染物容易侵入管网，造成水质污染。 清管与冲洗不彻底： 定期的管网清管和冲洗是去除沉积物和生物膜的重要手段。如果这些工作执行不到位，管网内的污染物就会长期积累，成为持续的污染源。 管网“跑冒滴漏”： 管道的渗漏不仅造成水资源浪费，也为外界污染物（如地下水中的重金属、农药残留、工业废水等）通过渗漏点侵入管网提供了途径。 三、二次污染的“显影”：对水质与健康的影响 二次污染对城市供水系统的影响是多层面的，直接关系到居民的饮水安全和身体健康。 1. 感官性状的劣化： 色度与浊度增加： 铁锈、泥沙、生物絮凝物等沉积物，会显著增加水的色度和浊度，使水看起来浑浊不清，影响美观。 异味产生： 微生物代谢产生的硫化物、有机物降解产生的挥发性有机物（如甲基异冰片醇 (MIB)、土臭素 (Geosmin)），会使水产生土味、霉味、鱼腥味、氯臭等各种异味，严重影响饮用水的适口性。 2. 化学指标的超标： 重金属超标： 腐蚀产生的铁、锰、铅等重金属离子，可能会超过国家饮用水卫生标准，长期饮用对人体健康造成累积性损害，影响神经系统、造血系统等。 消毒副产物超标： 余氯与有机物反应生成的DBPs，如THMs、HAAs等，是潜在的致癌物质，其浓度过高会增加居民患癌症的风险。 有机物与无机物污染： 管材本身释放的化学物质，以及微生物分解产生的有害物质，可能导致水中有机物（如COD、BOD）、氨氮、亚硝酸盐氮等指标升高，影响水质安全。 3. 微生物指标的风险： 总大肠菌群等指标超标： 管网中的微生物繁殖，可能导致总大肠菌群、耐热大肠菌群等指示性微生物超标，表明供水系统可能受到粪便污染，存在致病菌传播的风险。 军团菌等条件致病菌的滋生： 在生物膜等环境中，军团菌等条件致病菌可能大量滋生，对免疫力低下人群构成健康威胁，甚至引起“军团病”。 4. 对水处理设施与管网运行的影响： 管网堵塞与水压降低： 沉积物和生物膜的堆积会堵塞管径，增加水流阻力，导致用户端水压不足，影响供水稳定性。 设备腐蚀与损坏： 水中的污染物会加速管材、阀门、水表等设备的腐蚀和损坏，增加维护成本和故障率。 四、亡羊补牢：多维度、系统化的防治策略 针对城市供水管网系统的二次污染，需要采取系统化、多维度的防治策略，从源头控制、过程管理到终端监测，全方位构筑饮水安全的“防火墙”。 1. 源头严控：精心选择与优化管材： 推广使用绿色环保管材： 优先选用符合国家标准、环保无毒、耐腐蚀性强的管材，如高性能的PE管、球墨铸铁管（内衬防腐层）、不锈钢管等。在选择管材时，不仅要考虑其物理机械性能，更要关注其对水质的潜在影响，如是否会释放有害物质。 严格管材生产与质量控制： 加强对管材生产企业的监管，确保其产品质量符合标准，避免使用劣质或不合格产品。 优化管材接口材料： 选择耐老化、无毒性、密封性好的接口材料，并定期检查更换。 2. 过程管控：精细化管网运行与维护： 加强管网设计与布局优化： 在新建管网设计时，应尽量避免形成死水区和滞流区，合理设计管径、阀门设置，确保水流顺畅。 实施定期清管与冲洗： 建立科学的管网冲洗计划，定期对管网进行冲洗，有效清除沉积物和生物膜。冲洗过程中应监测冲洗水的浊度、余氯等指标，确保冲洗效果。 加强管网漏损控制： 实施漏损监测与修复，减少因渗漏导致的污染物侵入，并节约水资源。 优化消毒策略与余氯控制： 合理确定消毒剂的投加量和投加点，确保管网末端仍有足够的余氯浓度，同时要关注消毒副产物的生成，必要时可考虑采用二次消毒技术（如紫外线、臭氧等）或多元消毒组合。 推进管网更新改造： 对老旧、腐蚀严重的管网进行有计划的更新改造，降低二次污染风险。 建立管网“健康档案”： 对管网的材质、使用年限、维修记录、水质监测数据等进行详细记录，形成管网的“健康档案”，为管网的维护和更新提供科学依据。 3. 强化监测：全面掌握管网“健康状况”： 建立多点、多频次的水质监测体系： 在管网的各个关键节点（如水厂出厂、区域供水节点、用户端）设置监测点，定期或实时监测水温、pH、浊度、色度、余氯、重金属、微生物指标、消毒副产物等关键参数。 开展生物膜监测： 定期对管网内部的生物膜进行取样分析，了解其组成、厚度以及对水质的影响，为生物膜的控制提供依据。 利用先进监测技术： 推广应用在线监测技术、遥感技术等，实现对管网水质的实时、动态监测，及时发现水质异常。 4. 技术创新：研发与应用先进防治技术： 生物膜控制技术： 研发和应用新型的生物膜抑制剂、生物膜清除剂，以及物理方法（如超声波、脉冲水流等）来控制生物膜的形成和生长。 新型内涂层技术： 研发和应用新型的管材内涂层技术，提高管材的耐腐蚀性和抗生物附着能力。 水质预警与溯源系统： 构建智能化水质预警与溯源系统，一旦发生水质异常，能够快速定位污染源，并采取针对性措施。 5. 公众参与与信息公开： 加强宣传教育： 向公众普及二次污染的知识，提高居民的防范意识。 建立信息公开平台： 定期向社会公开供水水质信息，接受公众监督。 五、结语：保障饮水安全的“持久战” 城市供水管网系统的二次污染是一个复杂而持久的挑战。它不仅考验着供水企业的技术水平和管理能力，更关系到每一位市民的健康福祉。通过深入理解二次污染的成因，并采取科学、系统、持续的防治策略，我们能够有效降低二次污染的风险，不断提升城市供水水质，为城市的可持续发展和人民的健康生活筑牢坚实的“生命线”保障。这需要政府、企业、科研机构以及广大市民的共同努力，才能最终实现“饮水思源，净享生活”的美好愿景。

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说实话，刚翻开这书的时候，我还有点担心内容过于枯燥晦涩，毕竟是和“二次污染”这种技术性词汇挂钩的专业书籍。但没想到，作者的叙事方式非常引人入胜，仿佛在讲述一部地下世界的“环境侦探剧”。他没有堆砌密密麻麻的化学公式，而是巧妙地运用了大量的实际案例和对比分析。比如，书中对不同材质管道（铸铁管、PE管、镀锌管）在特定水质条件下的长期腐蚀速率和污染释放潜力的对比，读起来就像在看一场不同“选手”的性能测试报告。尤其让我印象深刻的是关于水质波动性与管网内微生物群落演替关系的论述。很多时候，我们只关注了出厂水质的达标与否，却忽略了水在漫长输送过程中，温度、流速、残余消毒剂浓度这些环境因素如何像调节器一样，悄悄地改变了微生物的生态平衡，导致特定病原菌的爆发性增长。这本书的结构安排也非常合理，从污染源头到传播路径，再到末端用户的具体影响，逻辑链条清晰无比，逻辑性极强。它不是一本教你如何做实验的书，而是一本让你彻底理解“为什么会这样”的深度解析指南，对于从事城市规划或物业管理的人来说，简直是案头必备的“防弹衣”。

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这本书给我带来的最大震撼，在于它将“预防为主”的理念落实到了城市基础设施管理的每一个细胞中。以前我对市政工程的理解，大多停留在“坏了就修”的线性思维。但这本书明确指出，面对复杂的管网系统，被动的修复远不如主动的风险控制来得有效和经济。书中对新型管网监测技术，比如在线浊度监测、微生物传感器布局的介绍，让我看到了未来城市供水安全的希望。它不仅仅是罗列问题，更重要的是提供了一套系统的、前瞻性的解决方案框架。作者在探讨水力模型对污染物扩散的影响时，那种对流体力学和微生物生态学交叉领域的精妙结合，让我这位非专业读者也感受到了一种学术的魅力和工程的严谨。更难得的是，书中对于不同城市规模和管网老旧程度的差异化治理策略，也给出了详尽的比较分析，显示出作者对实际国情的深刻理解，而不是照搬照抄国外的经验。读完，我感觉自己仿佛获得了一份城市地下“健康地图”的解读权。

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我是一个对生活品质有较高要求的人，特别关注家居环境的细节优化。读完这本书后，我对家庭内部的供水末端系统也有了全新的审视角度。过去，我总觉得水管进了楼栋，污染就与我无关了。然而，这本书对“最后一米”的关注度，简直是超出了我的预期。它详细剖析了用户侧水箱、立管的二次污染风险，特别是针对高层建筑中水箱清洗频率不足、或者通风口设计不合理导致的雨水倒灌等小概率事件的风险评估，描述得极为详尽。作者似乎特别强调了“人为因素”在二次污染中的决定性作用，比如，不规范的二次加压设备安装、私自接入非饮用水源（如空调冷凝水管）的错误操作，以及不同用户对水质波动反应的差异性，都进行了深入的探讨。读到这些部分，我立刻检查了自己家里的水箱维护记录，并决定以后要更严格地监督物业对这方面的管理。这本书的实践指导意义非常强，它不只是停留在理论层面，而是真正落脚到了每一个环节的规范化操作上，可以说是从宏观的城市规划视角，切入到了微观的家庭用水安全体验。

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这本书简直是为我这种常年在外奔波，对饮水安全深感忧虑的人量身定做的。我之前一直以为自来水厂出的水就是绝对干净的了，装了再好的净水器就万事大吉了。结果看了这本厚厚的书，才发现我们日常喝的“干净水”在进入我们家水龙头之前，那段漫长的旅程中，简直是危机四伏。书中对城市供水管网这个“地下动脉”的剖析，细致入微到了令人发指的地步。它没有那种高高在上的学术腔调，而是像一个经验丰富的老工程师在手把手教你如何识别家里的水质隐患。比如，它详细描述了管道老化后内壁形成的生物膜是如何成为细菌滋生的温床，这种微生物污染不仅是口感上的问题，更是对健康潜在的巨大威胁。我记得其中一章专门讲了老旧小区二次爆管维修后，如何进行彻底的消毒和置换的流程，步骤之多、标准之严，让我这个外行人读起来都感到一丝后怕。特别是关于水锤效应和负压现象对管道微生物迁移的影响分析，让我对日常生活中那些突如其来的水流声有了全新的认识——那可能不是水压不稳，而是细菌正在管网中“旅行”的信号。这本书的价值在于，它把一个我们习以为常、视而不见的工程系统，变成了一个充满动态风险和治理智慧的复杂战场，极大地提升了我的安全意识。

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我必须承认，这本书的专业深度是毋庸置疑的，但它最成功的地方在于，它成功地架设起了一座连接技术人员和普通公众之间的沟通桥梁。尽管书中涉及了一些关于消毒副产物、生物膜代谢产物等深奥的化学名词，但作者总是能用恰当的比喻或图表来解释其背后的环境意义和健康风险。例如，书中对比了不同消毒剂（氯、氯胺）在复杂管网中衰减速度和二次污染抑制效果的权衡利弊，这种平衡艺术的阐述，让读者深刻理解到，水质安全管理是一门充满妥协和最优解选择的学问。它没有简单地谴责任何一方，而是将重点放在了如何通过优化设计、科学管理和公众参与，共同构建一个更具韧性的供水体系。这本书的价值在于，它不仅教育了专业人士如何更精细化地管理，也让像我一样的市民，能够带着更专业的眼光去审视我们每天所依赖的这场“看不见的工程奇迹”，从而促进更有效的社会监督和政策制定。

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