二次供水是城市供水的重要环节, 在给人们生活带来了便利的同时, 也给水质带来了潜在的威胁。近年来, 二次供水水质污染事件频发, 北方某大城市7年间发生重大二次供水污染事件29起, 且近一半污染事件集中发生在7~9月^[1]。据有关报道, 深圳市曾发生由于二次供水水箱防护措施不当, 受伤寒杆菌污染, 导致水型伤寒和食物型伤寒疫情的局部暴发^[2]。二次供水水质安全已引起社会各界的广泛关注。2015年2月, 住建部、国家发改委、公安部和国家卫计委联合发文建城[2015]31号《关于加强和改进城镇居民二次供水设施建设与管理确保水质安全的通知》 (以下简称“通知”) , 将保障二次供水安全提升到改善民生和国家反恐战略的高度, 要求解决好城镇供水“最后一公里”的水质安全问题。

　　 国内大量老旧建筑的二次供水设施亟需进行改造升级, 针对二次供水设施的更新, “通知”要求各地尽快对既有建筑二次供水设施开展排查, 充分考虑实际情况, 合理选择二次供水技术方式, 5年内完成二次供水设施改造任务。

　　 目前国内二次供水系统管理多采用自建自管模式, 供水的“最后一公里”一般由开发商、物业或房产所有者负责管理, 管理水平参差不齐, 专业化程度不高, 易产生二次供水水质安全问题。北京市昌平区政府和相关部门曾对重庆、南京及江阴等采用由供水公司统一建管模式的自来水公司进行考察, 并确定在昌平区试点实施二次供水由供水企业统一建管的管理模式。实际运行也取得了良好的效果^[3]。

　　 以北方某市为例, 在冬、夏季针对不同建筑类型的市政直接供水和二次升压供水进行用水末端取样检测分析, 建筑类型包括大型酒店、商场、办公楼、高层住宅等。本次冬、夏季调查选取的大型酒店 (A) 、办公楼 (B) 、商场 (C) 类型建筑均1处, 夏季选取5处高层住宅建筑 (D₁、D₂、D₃、D₄、D₅) , 冬季选取夏季5处住宅中具有代表性的1处高层住宅进行水质检测。每一建筑的市政供水和二次供水均取样1次。其中大型酒店和2处高层住宅 (D₂、D₃) 供水方式为低区市政供水, 高区无负压设备供水;商场、办公楼和其余3处高层住宅低区均为市政直接供水, 高区均为高位水箱供水, 并且高位水箱的出水管上均设置UV消毒器。

　　 参照《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749-2006) ^[4] (以下简称“标准”) 中的指标项目选取常规指标进行检测分析, 其中检测项目分为物理指标6项:TDS、浊度、色度、pH、臭味、肉眼可见物;化学指标7项:游离性余氯、COD_Mn、硝酸盐、氨氮、Fe、Mn、总硬度;微生物指标2项:菌落总数、总大肠菌群。总共15项。水样的采集与保存参照《生活饮用水标准检验方法—样品的采集与保存》 (GB/T 5750.2-2006) ^[5]进行操作。采用Lovibond多参数水质分析仪检测水样的游离性余氯、硝酸盐、氨氮、Fe、Mn、总硬度。COD_Mn在实验室利用快速检测法进行检测。实验室用TDS测试仪、浊度计、pH测定仪、色度仪等仪器测试相应物理指标。菌落总数和总大肠菌群的检测参照《生活饮用水标准检验方法—微生物指标》 (GB/T 5750.12-2006) ^[6]在微生物实验室进行检测。其中每一水样的物理和化学指标均检测3次, 取平均值。

　　 检测的市政供水和二次供水6项物理指标情况较好, 均满足现行国家“标准”要求。其中各类型建筑的市政供水和二次供水均无臭味、无可见物, 色度也远低于“标准”要求。二次供水的TDS与市政供水基本相同, 均满足“标准”要求。在4种类型建筑中, 住宅的水质浊度最高, 尤其是二次供水的水质 (如图1所示) , 但浊度指标均满足规范要求。微生物的大量繁殖需要适宜的pH环境, 因此水厂出水的pH调整到7~8.5, 可以提高出厂水的化学稳定性。但办公楼和1处住宅的市政供水和二次供水pH接近上限, 存在安全隐患 (如图2所示) 。

　　 各类建筑二次供水的Fe、Mn重金属、氨氮及总硬度指标检测结果与市政供水基本相同, 均满足国家“标准”要求, 说明各类型建筑的二次供水水质的Fe、Mn重金属、氨氮及总硬度指标良好。

　　 市政供水的游离性余氯含量基本达到要求, 但酒店、商场及部分住宅3种类型建筑的游离性余氯值均接近“标准”要求值, 存在超标风险 (如图3所示) 。二次供水的游离性余氯含量除办公楼明显高于市政供水外, 其他类型建筑物均少于或接近市政供水游离性余氯含量, 说明多数建筑二次供水设施都有加强游离性余氯含量的必要。对供水管网中余氯衰减变化的主要影响因素进行分析后可知, 余氯在管网中与管壁材料发生的腐蚀反应是其衰减的主要原因之一^[7]。因此, 游离性余氯的减少可能与金属管材发生腐蚀反应有关。

　　 由图4可知, 检测的办公楼、商场、住宅二次供水的COD_Mn与市政供水大致相同。但酒店二次供水后COD_Mn超标。分析原因, 酒店用水时间不集中, 二次供水后大量水存留在供水管道中, 长时间不被利用, 可能导致COD_Mn含量升高。

　　 由图5可知, 酒店、办公楼、商场二次供水和市政供水的硝酸盐均符合“标准”要求。但在检测的5处住宅中有1处二次供水和市政供水的硝酸盐含量均超标。说明居民住宅类型建筑二次供水和市政供水均存在硝酸盐含量超标的风险。分析原因, 管道的老化, 管道材质的影响以及输配管道较长等因素都会导致游离性余氯减少, 微生物滋生, 硝酸盐含量超标。

　　 世界卫生组织认为水的硬度最佳范围是160~180mg/L, 这时候钙镁含量可满足人体所需, 口感最好。从检测数据来看, 该市自来水的总硬度含量在112~374 mg/L, 且多数区域总硬度含量为180mg/L左右, 对人体安全无害, 且口感较好, 如图6所示。

　　 世界卫生组织在《饮水水质准则》中明确指出, 无论在发达国家还是在发展中国家, 微生物指标的安全性问题都是威胁饮水安全的首要问题, 必须保证饮水的微生物安全^[8]。

　　 试验检测的微生物指标中, 各类型建筑的市政供水和二次供水均未检测出总大肠杆菌群。如图7所示, 酒店、办公楼的市政供水和二次供水菌落总数均为零。商场和住宅类型建筑的二次供水菌落总数均能满足我国“标准”中的规定要求, 但二次供水的菌落总数明显多于市政供水, 说明商场、住宅类型建筑的二次供水系统中的水质存在滋生细菌的安全隐患。

　　 结合游离性余氯指标检测结果 (如图3) 可知, 游离性余氯含量少的水质都不同程度地出现了微生物的滋生, 该现象主要发生在商场和住宅建筑类型上。分析原因, 调查的商场二次供水方式为屋顶水箱供水, 并且其消防用水和生活用水采用同一水箱, 水箱容积过大, 从而产生二次供水停留时间过长, 易导致游离性余氯消耗过快, 微生物滋生^[9]。而住宅D₃的供水方式为无负压设备供水, 并且二次供水的菌落总数远多于市政供水, 因此无负压设备供水的水质也会存在菌落总数超标的风险。为了验证这一结论, 试验单独选取某酒店 (低区市政供水, 高区无负压设备供水) 市政供水和二次供水的水质进行检测。检测结果为:第一天下午检测的二次供水菌落总数超标, 为151CFU/mL。而第二天上午检测的菌落总数为0, 且第二天的游离性余氯检测结果也远高于第一天的检测结果。分析原因为该酒店近期入住率极低, 无负压供水支管和干管中的水停留时间过长, 该部分存留已久的水游离性余氯含量少, 菌落总数超标。

　　 冬季供水的检测指标中主要是游离性余氯和菌落总数指标不合格, 其他指标均满足我国“标准”要求。由图8可知, 检测的酒店市政供水游离性余氯很高, 但二次供水后游离性余氯含量接近“标准”中规定的下限, 存在安全隐患。本次检测的商场二次供水的游离性余氯不合格, 商场类型建筑用水量受客流量等因素的影响, 用水不规律, 该商场的屋顶水箱设计不合理, 若二次供水后水箱中部分水长时间不用, 会导致游离性余氯的减少。结合图9分析可知, 游离性余氯含量的减少易导致细菌的滋生, 酒店的二次供水游离性余氯含量远远低于市政供水的含量, 导致二次供水菌落总数的检测结果超出“标准”中的规定要求。在商场二次供水游离性余氯不合格的同时, 同样检测出一定数量的菌落。住宅建筑的市政供水游离性余氯略高于规范要求的下限, 也检测出少量菌落, 但后两者的菌落总数在规范要求之内。说明游离性余氯不足是导致细菌滋生的原因之一, 但并不是唯一原因, 游离性余氯含量低并不一定导致菌落总数的超标。

　　 由图10可知, 检测的各类型建筑物COD_Mn均符合“标准”要求, 但酒店二次供水的COD_Mn逼近规范要求, 存在安全隐患。

　　 由图11可知, 检测的硝酸盐指标中, 除高层住宅的二次供水硝酸盐含量基本等于市政供水外, 酒店、商场、办公楼的二次供水硝酸盐含量均高于市政供水含量。

　　 二次供水和市政供水的总硬度检测结果基本相同, 在171~299 mg/L, 且绝大多数区域总硬度在180mg/L以上, 均满足小于450 mg/L的规范要求。说明该市冬季的供水钙镁含量可满足人体所需, 但口感不是最好, 水垢比较多。

　　 由图3和图8可知, 除高层住宅冬季检测的游离性余氯低于夏季外, 酒店、商场、办公楼冬季检测的游离性余氯都高于夏季, 说明冬季气温低, 有助于自来水中游离性余氯的保存。夏季检测的酒店和商场市政供水的游离性余氯均在规范下限边缘, 因此夏季时酒店和商场类型建筑在二次加压供水时宜适当增加游离性余氯含量, 防止游离性余氯耗尽。结合图4和图10可知, 冬季检测的酒店和办公楼的市政供水COD_Mn含量比夏季低, 但高层住宅市政供水的COD_Mn含量比夏季高, 结合游离性余氯和硝酸盐指标检测结果可知, 冬季检测高层住宅市政供水的游离性余氯、硝酸盐指标均不如夏季好, 检测的菌落总数指标也是如此。冬季检测酒店和高层住宅市政供水的硝酸盐指标虽未超出国家“标准”要求, 但都接近规范上限值, 有一定的安全隐患。冬季检测的办公楼、商场、高层住宅的总硬度指标与夏季检测结果基本相同, 只有酒店的总硬度指标冬季检测结果比夏季高。

　　 试验检测的冬、夏季二次供水水质与市政供水相比明显变差, 因此二次供水水质情况仍需各部门重视。结合图3和图8可知, 除检测的办公楼游离性余氯含量较高外, 其他类型建筑的游离性余氯含量均较少, 存在安全隐患, 尤其是检测的商场, 冬、夏季游离性余氯指标均不合格。从检测结果看, 二次供水并没有出现因夏季气温高而游离性余氯含量少于冬季的现象。结合图7和图9可知, 冬季酒店的二次供水菌落总数超标, 说明虽然冬季气温比夏季低, 但冬季仍可导致微生物的大量繁殖。结合图4和图10可看出, 检测的夏季各类建筑的COD_Mn都比冬季高, 因此夏季二次供水水质的COD_Mn指标需要改善。结合图5和图11可知, 冬季各类建筑中除办公楼外, 其他三类建筑的二次供水硝酸盐含量检测结果均比夏季高, 说明冬季二次供水硝酸盐指标更易超出规范要求, 因此冬季应加大对硝酸盐的二次处理力度。各类建筑二次供水的总硬度指标检测结果与市政供水相似, 仅酒店的总硬度指标冬季检测结果明显高于夏季, 说明冬季酒店类型建筑的水质口感不如夏季好。

　　 (1) 本次试验检测的市政供水中, 发现1处住宅的硝酸盐指标超出国家“标准”要求, 其余均在规范要求之内。二次供水水质有超标的现象, 涉及项目有:游离性余氯、COD_Mn、硝酸盐、菌落总数指标。

　　 (2) 各种建筑类型之间游离性余氯含量波动比较大, 尤其是夏季, 游离性余氯不易满足国家“标准”要求。二次供水游离性余氯含量明显低于市政供水, 在各种类型建筑之间, 酒店和商场类型建筑游离性余氯含量最低, 较低含量的游离性余氯都会伴随着细菌的滋生, 但并不一定导致菌落总数超标。

　　 (3) 冬季和夏季酒店的二次供水游离性余氯含量均较低, COD_Mn指标较高, 均有超标现象。检测酒店二次供水的菌落总数也超出规范要求。酒店类型建筑因其房间入住率、用水时间段等因素的影响, 生活用水在水箱或管道中的停留时间可能较长, 容易造成水质变差。

　　 (4) 冬季和夏季商场二次供水游离性余氯指标均不合格。商场类型建筑的用水量受客流量等因素的影响, 用水不规律, 若二次供水方式采用高位水箱供水, 在设计水箱容积时有可能偏大, 导致水力停留时间过长, 进而二次供水水质变差。

　　 (5) 二次供水过程中, 并没有出现因夏季气温高而游离性余氯含量明显少于冬季的现象。大多数建筑类型中, 冬季二次供水硝酸盐指标检测结果都比夏季高, 说明冬季二次供水时硝酸盐指标更易超出规范要求。