0 引言

        飲用水安全保障是國家公共衛(wèi)生安全保障體系的重要組成部分，是促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展、保障人民群眾身體健康和穩(wěn)定社會秩序的基本條件，也是全面建設(shè)小康社會、構(gòu)建和諧社會的一項重要內(nèi)容。在黨的十八大報告中，將水源地保護與用水總量管理，建設(shè)節(jié)水城市，建立水的循環(huán)利用納入生態(tài)文明的建設(shè)中，反映出黨中央在建設(shè)有中國特色社會主義實踐中對水資源的高度關(guān)注。隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的快速發(fā)展，為節(jié)約土地資源，我國城鎮(zhèn)建設(shè)了大量的高層建筑及超高層建筑。市政供水管網(wǎng)的壓力、流量難以滿足這些建筑的要求，需要對市政管網(wǎng)供水進行二次加壓，二次供水已經(jīng)逐漸成為城鎮(zhèn)市政供水的最主要末端與終端。

        城鎮(zhèn)供水末端水質(zhì)保障是飲用水質(zhì)安全保障工作的重要環(huán)節(jié)。一方面，城鎮(zhèn)供水末端開口多、管材多樣、管道系統(tǒng)復(fù)雜、沒有完善的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、污染控制難度大；另一方面隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的不斷發(fā)展和建筑設(shè)施的不斷完善，其用水量還將逐步增大，水質(zhì)、水量的保障與節(jié)水也是難點與重點。在我國，城鎮(zhèn)的二次供水（主要指生活用水部分）覆蓋面積占城鎮(zhèn)面積的60%以上，供水量占城鎮(zhèn)供水總量的50%以上。由于現(xiàn)代經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國目前飲用水水質(zhì)問題突出，尤其在城鎮(zhèn)供水末端水質(zhì)水量保障率不足，水質(zhì)普遍存在健康風(fēng)險。因此，解決城鎮(zhèn)供水末端用水水質(zhì)與用水環(huán)境問題，是推進我國水質(zhì)保障與節(jié)水型社會建設(shè)工作的重要組成部分。

        以末端水質(zhì)健康風(fēng)險控制為核心目標(biāo)，探索水質(zhì)安全轉(zhuǎn)化過程、途徑、方法與高效技術(shù)，構(gòu)建飲用水質(zhì)健康風(fēng)險控制技術(shù)系統(tǒng)，構(gòu)建水量科學(xué)保障體系，研發(fā)安全輸配水設(shè)備與管材優(yōu)化技術(shù)，是飲用水質(zhì)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，也是當(dāng)前在不同應(yīng)用層面上保障我國飲用水質(zhì)安全的重要技術(shù)需求。

1         城鎮(zhèn)供水末端水質(zhì)的現(xiàn)狀

        2005~2009年間，全國在開展水質(zhì)調(diào)查的城市中，二次供水平均合格率為70%，最低的只有50%，主要超標(biāo)指標(biāo)為濁度、鐵、游離氯、色度、總大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)。目前，普遍關(guān)心的飲用水污染問題包括化學(xué)污染、生物污染等。但不論是哪種污染，其最基本特征都表現(xiàn)為低劑量、復(fù)合性和難以控制。各項指標(biāo)均達到國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的出廠水進入管網(wǎng)輸配系統(tǒng)后，仍可能發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)與微生物過程的水質(zhì)變化與轉(zhuǎn)化，進而影響末端水質(zhì)。水質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化主要包括如下作用：①發(fā)生沉淀結(jié)晶、沉積等化學(xué)反應(yīng)，并表現(xiàn)為細(xì)小顆粒物（如碳酸鈣等）濃度的升高或在管壁的沉積；②與管壁基體金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物釋放和水中金屬濃度（如銅、鉛、鋅、鐵等）的升高和管壁腐蝕層的形成；③水中某些組分與管壁溶出的金屬離子形成可溶性絡(luò)合物，導(dǎo)致水中重金屬濃度水平上升。

        據(jù)統(tǒng)計，我國城鎮(zhèn)凈水廠出廠水質(zhì)合格率在95%以上，有的地區(qū)已達100%，與此相對應(yīng)的供水末端（含住區(qū)與建筑物用水）水質(zhì)合格率卻常常不到75%。根據(jù)實測，凈水廠出廠水濁度小于0.5 NTU，到用戶水龍頭水濁度多數(shù)大于或等于2 NTU，最高達6 NTU。在由國際酒店管理集團管理的酒店建設(shè)中，在其技術(shù)要求中均有對市政供水做二次水處理的要求，以保證客房龍頭處的水質(zhì)。而對于沒有做二次處理的酒店，在衛(wèi)生間龍頭處需標(biāo)示龍頭水不能直接飲用的提示。供水末端才是真正體現(xiàn)供水水質(zhì)的環(huán)節(jié)，技術(shù)提升與整體優(yōu)化已經(jīng)刻不容緩。

        “十一五”期間，城鎮(zhèn)供水基本解決了供水水量與水壓不能滿足需求的矛盾。隨著人民生活質(zhì)量的提高，對供水水質(zhì)的要求也隨之提升，人們渴望打開龍頭即可飲用，這就產(chǎn)生了管道直飲水技術(shù)。管道直飲水是在市政供水的基礎(chǔ)上采用深度水處理技術(shù)，并通過獨立的管道系統(tǒng)向用水點供水。但管道直飲水水費的增加限制了其在建筑物中的推廣。我國正在大力實施水資源的可持續(xù)利用和保護，使水資源不受破壞，并能進入良性的水質(zhì)、水量再生循環(huán)。這一切都給二次供水工程的設(shè)計、技術(shù)及產(chǎn)品提出了許多新的要求。目前即使出廠水達到了106項監(jiān)測指標(biāo)，但是經(jīng)過供配水管網(wǎng)以及二次供水設(shè)施之后，水質(zhì)也將受到一定影響。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，二次供水全年綜合水質(zhì)合格率較出廠水平均下降15個百分點，而一些指標(biāo)如余氯、高錳酸鹽指數(shù)合格率等下降近50個百分點。由此可見，用水端的水質(zhì)與快速發(fā)展的經(jīng)濟和人民生活水平的提高相比，尤其是與發(fā)達國家和地區(qū)的終端水質(zhì)相比還有很大的差距。

        城鎮(zhèn)末端污染日趨嚴(yán)峻，水質(zhì)安全狀況堪憂，全國各地飲用水事故接連不斷，因水質(zhì)、水量及二次供水設(shè)施安全方面的問題造成的居民生活風(fēng)險加劇。地下供水管線受到污水滲水井污染，導(dǎo)致大腸桿菌超標(biāo)引起飲用水污染；自來水出現(xiàn)渾濁、發(fā)黑的現(xiàn)象，還帶有臭味，居民飲用后出現(xiàn)嘔吐、腹瀉癥狀。飲用水從水源至用戶的過程中，在不同介質(zhì)和界面尺度上發(fā)生著復(fù)雜的水質(zhì)物理、化學(xué)、生物及其協(xié)同作用，導(dǎo)致水質(zhì)轉(zhuǎn)化，并最終產(chǎn)生健康風(fēng)險。

2         城鎮(zhèn)供水末端設(shè)施的現(xiàn)狀與復(fù)雜性

        我國城鎮(zhèn)供水末端供水設(shè)施數(shù)量巨大，多為屋頂水箱與低位水池合用類型，也有部分低位水池與變頻加壓供水泵合用的類型。水箱（池）的材料基本為混凝土、瓷磚和鋼板材質(zhì)，少部分為不銹鋼。舊建筑使用的末端加壓供水設(shè)施和管材材質(zhì)已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在對供水水質(zhì)的要求，加上使用年份長久，腐蝕嚴(yán)重，致使出水水質(zhì)降低。2008年，某市疾控中心對該地區(qū)不同街道不同小區(qū)二次供水末梢水進行檢測分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)全年四個季度所抽查的240份供水樣品中，合格份數(shù)為193份，合格率80.4%，其中余氯不合格占10%左右，另外有部分供水樣品出現(xiàn)濁度、鐵、色度、細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群、pH等指標(biāo)不合格現(xiàn)象。住宅小區(qū)二次供水出現(xiàn)水質(zhì)不達標(biāo)與水箱材質(zhì)及供水管道老化現(xiàn)象密切相關(guān)，是二次供水引發(fā)傳染病隱患的源頭。

        隨著生活水平的不斷提高，居民用水方式不斷發(fā)展，生活用水器具種類繁多，供水末端開口眾多，給水質(zhì)保障帶來了困難。由于建筑類型的不斷變化以及分質(zhì)分類（冷水、熱水、直飲水）供水系統(tǒng)的發(fā)展，供水管路復(fù)雜性提高，造成水質(zhì)污染狀況越來越復(fù)雜。用戶端飲用水往往由于處理工藝的局限性或輸配水過程的二次污染而導(dǎo)致水質(zhì)存在安全風(fēng)險。目前在二次供水系統(tǒng)中對水質(zhì)、水量監(jiān)測工作重視不足，水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警技術(shù)發(fā)展滯后，水質(zhì)水量監(jiān)測技術(shù)管理體系混亂，加劇了水質(zhì)污染帶來的危害。

        二次供水設(shè)施是供水的最終保障單元，它們性能的好壞，直接影響著用戶水量、水質(zhì)保障和節(jié)水的成效。我國在給水排水設(shè)備、材料方面與國外發(fā)達國家還有較大差距，一是設(shè)備生產(chǎn)廠家技術(shù)研發(fā)力量薄弱，技術(shù)創(chuàng)新能力不足，特別是原始創(chuàng)新能力不夠；二是國內(nèi)建筑給水排水設(shè)施市場不規(guī)范，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。一些供水設(shè)備在簡單的組合后反而成了費水及水質(zhì)受到污染的設(shè)施。因此，現(xiàn)有設(shè)施與設(shè)備的性能和技術(shù)參數(shù)還有待進一步提高，特別是對水質(zhì)、水量整體保證設(shè)備的研發(fā)需求。目前國內(nèi)正在進行全國性的水價調(diào)整，很多城市提高了生活用水水價，實施階梯水價，這也在一定程度上給予了新產(chǎn)品更為廣闊的市場空間，促進給水排水設(shè)施的產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)升級。

3 城鎮(zhèn)供水末端水質(zhì)保障應(yīng)解決的技術(shù)問題

3.1  二次供水水質(zhì)污染機理分析與模型的建立

        進行我國二次供水水質(zhì)現(xiàn)狀的調(diào)研，結(jié)合調(diào)研結(jié)果并借鑒國外先進的研究方法和研究工具，提高二次供水水質(zhì)污染機理的研究水平，并構(gòu)建相關(guān)的水質(zhì)模型。通過數(shù)值模擬軟件模擬二次供水水力特征，分析水質(zhì)在二次供水過程中的變化規(guī)律，為優(yōu)化設(shè)備的設(shè)計及運行參數(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

3.2  建立我國城鎮(zhèn)供水末端的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)

        2012年10月1日實施的全文強制的技術(shù)法規(guī)《城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范》（GB 50788）中提出城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)（包含二次供水系統(tǒng)）應(yīng)具有完善的水質(zhì)監(jiān)測制度，配備合格的檢測人員和儀器設(shè)備，對水質(zhì)實施嚴(yán)格有效的監(jiān)管。目前我國二次供水設(shè)施的管理，部分城市是由供水管理部門（自來水公司）來管理，而大部分城市是由物業(yè)公司來管理。由物業(yè)公司管理的現(xiàn)狀很難建立完善的水質(zhì)監(jiān)測制度，配備合格的檢測人員和儀器設(shè)備，更談不上終端水質(zhì)保證。在由自來水公司管理的二次供水設(shè)施中，目前也沒有在末端建立水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)與設(shè)備。由于缺乏系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測與研究，一些相關(guān)技術(shù)也是在缺乏數(shù)據(jù)支持下的臆斷，不可避免造成技術(shù)不匹配，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品滯后，水質(zhì)保障率低。

3.3  城鎮(zhèn)末端用水量與節(jié)水節(jié)能輸配水策略研究

        我國目前沒有一個完整的國家級建筑給水排水實驗室，建筑給水排水方面的研究缺失。二次供水系統(tǒng)的最基礎(chǔ)資料，建筑物最高日生活用水定額標(biāo)準(zhǔn)仍然延續(xù)上世紀(jì)50年代從前蘇聯(lián)沿襲過來的技術(shù)參數(shù)，早已不能客觀反映我國建筑給水排水的發(fā)展現(xiàn)狀，偏離實際用水情況。由于用水定額直接用于二次供水系統(tǒng)的設(shè)計與施工、運營與管理，因此造成供水設(shè)施與使用條件不匹配、用水浪費與水質(zhì)二次污染的現(xiàn)象頻發(fā)。同時，我國在二次供水、建筑區(qū)內(nèi)供水保障方面的制度、措施及應(yīng)急保障技術(shù)也不足以滿足時代發(fā)展的需求，相關(guān)的技術(shù)措施和配套政策需要進行完善。

3.4  提高供水整體系統(tǒng)技術(shù)研究，提升設(shè)備集成優(yōu)化與創(chuàng)新

        我國在建筑給水排水系統(tǒng)設(shè)計及管理方面，重點強調(diào)水量、水壓的保證，對在不同建筑物的供水水質(zhì)保障方面的技術(shù)措施不完備，目前只是強調(diào)在水池（箱）設(shè)置消毒設(shè)施，管路系統(tǒng)的優(yōu)化幾乎不考慮。供水設(shè)施的性能和技術(shù)參數(shù)還有待提高，一些節(jié)水設(shè)備在簡單的組合后反而成了費水工程，供水水質(zhì)得不到保證。在無管道直飲水系統(tǒng)的建筑中，采用不同種類的戶用節(jié)水、水質(zhì)控制、水質(zhì)凈化產(chǎn)品，反應(yīng)了普通老百姓對水質(zhì)的擔(dān)憂和水質(zhì)提高的需求，也說明我國在二次供水工程方面缺乏系統(tǒng)的技術(shù)整合和研究，系統(tǒng)優(yōu)化措施不足。

3.5  生活熱水水質(zhì)保證技術(shù)

        我國相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：建筑熱水供應(yīng)應(yīng)保證用水終端的水質(zhì)符合現(xiàn)行國家生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。但生活熱水系統(tǒng)與給水系統(tǒng)有著不同的特性，生活熱水系統(tǒng)的供水水溫一般在55～60 ºC，回水溫度在45 ºC。在一些工程中，管道中的水溫在35～40 ºC，此溫度是軍團菌的最佳繁殖溫度。冷水加熱使得水中三鹵甲烷含量增加，隨著水溫升高，余氯含量減少和消失，細(xì)菌數(shù)增多，異養(yǎng)菌數(shù)（22 ℃）增加，在某些場合，熱水中還出現(xiàn)了致病的軍團菌。熱水系統(tǒng)采用的消毒技術(shù)主要有化學(xué)方法和物理方法�；瘜W(xué)消毒法（如氯、二氧化氯和臭氧）能夠殺死大多數(shù)病原體，但有消毒副產(chǎn)物。物理消毒法更適合住宅和公共建筑熱水系統(tǒng)的消毒，如紫外消毒殺菌、金屬離子消毒（銀離子和銅銀離子復(fù)合消毒）和熱力滅菌（熱水沖擊）。建立熱水系統(tǒng)的水質(zhì)保證技術(shù)是保證人民身體健康的重要措施。

4 城鎮(zhèn)供水末端水質(zhì)保障的建議

        保證供水水質(zhì)安全已列入《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中，這充分體現(xiàn)了國家對水質(zhì)安全的重視。二次供水水質(zhì)安全是城鎮(zhèn)水質(zhì)保障的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與最終體現(xiàn)，因此這一領(lǐng)域的研究將對行業(yè)及整個社會具有重要和深遠的影響。在《全國城市飲用水安全保障規(guī)劃（2006-2020）》中確立的目標(biāo)為：至2020年，全面改善設(shè)市城市和縣級城市的飲用水安全狀況，建立起比較完善的飲用水安全保障體系，滿足2020年全面實現(xiàn)小康社會目標(biāo)對飲用水安全的要求。我國在“十一五”、“十二五”國家水體污染控制與治理科技重大專項中，將水源地水質(zhì)保護、城鎮(zhèn)給水處理廠工藝改進、城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)優(yōu)化與水質(zhì)保證、城鎮(zhèn)給水水質(zhì)監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)作為重點，在城市供水末端水質(zhì)保障技術(shù)方面的研究很少涉及，即便在某些課題中有部分內(nèi)容，但卻是由非從事建筑給水排水科研的機構(gòu)承擔(dān)，研究技術(shù)內(nèi)容不符合實際需求，滿足不了用水點處的水質(zhì)要求。建議國家相關(guān)部門在“十二五”水專項中將城市供水末端水質(zhì)保障技術(shù)的研究作為一個單獨的項目或課題，重點在以下幾方面開展研究工作。

（1）城市供水末端（建筑與小區(qū)）水質(zhì)、用水環(huán)境安全及相關(guān)保障體系研究。

（2）開發(fā)整體系統(tǒng)（二次供水設(shè)施至用戶水龍頭）的水質(zhì)保障技術(shù)、產(chǎn)品、節(jié)水節(jié)能的系統(tǒng)與設(shè)施的優(yōu)化。

（3）城市末端輸配水管路系統(tǒng)安全與優(yōu)化。

（4）城鎮(zhèn)供水末端水質(zhì)水量監(jiān)測預(yù)警應(yīng)急管理與實施技術(shù)。

（5）生活熱水供水系統(tǒng)水質(zhì)保證技術(shù)。

（6）結(jié)合工程實例進行系統(tǒng)示范與跟蹤反饋，建立全面提高城鎮(zhèn)供水末端水質(zhì)水量綜合保障技術(shù)體系與用水環(huán)境提升的工程技術(shù)與設(shè)施集成示范。