0 引言

        飲用水安全保障是國(guó)家公共衛(wèi)生安全保障體系的重要組成部分，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、保障人民群眾身體健康和穩(wěn)定社會(huì)秩序的基本條件，也是全面建設(shè)小康社會(huì)、構(gòu)建和諧社會(huì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在黨的十八大報(bào)告中，將水源地保護(hù)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(guó)特色社會(huì)主義實(shí)踐中對(duì)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(guó)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(mǎn)足這些建筑的要求，需要對(duì)市政管網(wǎng)供水進(jìn)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(kāi)口多、管材多樣、管道系統(tǒng)復(fù)雜、沒(méi)有完善的水質(zhì)監(jiān)測(cè)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(diǎn)與重點(diǎn)。在我國(guó)，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(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)目前飲用水水質(zhì)問(wèn)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(xiǎn)。因此，解決城鎮(zhèn)供水末端用水水質(zhì)與用水環(huán)境問(wèn)題，是推進(jìn)我國(guó)水質(zhì)保障與節(jié)水型社會(huì)建設(shè)工作的重要組成部分。

        以末端水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)控制為核心目標(biāo)，探索水質(zhì)安全轉(zhuǎn)化過(guò)程、途徑、方法與高效技術(shù)，構(gòu)建飲用水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)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(guó)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(guó)在開(kāi)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(wèn)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(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的出廠水進(jìn)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(guò)程的水質(zhì)變化與轉(zhuǎn)化，進(jìn)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(jì)，我國(guó)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(dá)100%，與此相對(duì)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(shí)測(cè)，凈水廠出廠水濁度小于0.5 NTU，到用戶(hù)水龍頭水濁度多數(shù)大于或等于2 NTU，最高達(dá)6 NTU。在由國(guó)際酒店管理集團(tuán)管理的酒店建設(shè)中，在其技術(shù)要求中均有對(duì)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(duì)于沒(méi)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(mǎn)足需求的矛盾。隨著人民生活質(zhì)量的提高，對(duì)供水水質(zhì)的要求也隨之提升，人們渴望打開(kāi)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(guò)獨(dú)立的管道系統(tǒng)向用水點(diǎn)供水。但管道直飲水水費(fèi)的增加限制了其在建筑物中的推廣。我國(guó)正在大力實(shí)施水資源的可持續(xù)利用和保護(hù)，使水資源不受破壞，并能進(jìn)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(jì)、技術(shù)及產(chǎn)品提出了許多新的要求。目前即使出廠水達(dá)到了106項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，但是經(jīng)過(guò)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(jì)，二次供水全年綜合水質(zhì)合格率較出廠水平均下降15個(gè)百分點(diǎn)，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(gè)百分點(diǎn)。由此可見(jiàn)，用水端的水質(zhì)與快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的提高相比，尤其是與發(fā)達(dá)國(guó)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(yōu)，全國(guó)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(wèn)題造成的居民生活風(fēng)險(xiǎn)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(lái)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(hù)的過(guò)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(xiǎn)。

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

        我國(guó)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(lèi)型，也有部分低位水池與變頻加壓供水泵合用的類(lèi)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(mǎn)足現(xiàn)在對(duì)供水水質(zhì)的要求，加上使用年份長(zhǎng)久，腐蝕嚴(yán)重，致使出水水質(zhì)降低。2008年，某市疾控中心對(duì)該地區(qū)不同街道不同小區(qū)二次供水末梢水進(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)全年四個(gè)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(dá)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(lèi)繁多，供水末端開(kāi)口眾多，給水質(zhì)保障帶來(lái)了困難。由于建筑類(lèi)型的不斷變化以及分質(zhì)分類(lèi)（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(lái)越復(fù)雜。用戶(hù)端飲用水往往由于處理工藝的局限性或輸配水過(guò)程的二次污染而導(dǎo)致水質(zhì)存在安全風(fēng)險(xiǎn)。目前在二次供水系統(tǒng)中對(duì)水質(zhì)、水量監(jiān)測(cè)工作重視不足，水質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)發(fā)展滯后，水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)技術(shù)管理體系混亂，加劇了水質(zhì)污染帶來(lái)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(hù)水量、水質(zhì)保障和節(jié)水的成效。我國(guó)在給水排水設(shè)備、材料方面與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)內(nèi)建筑給水排水設(shè)施市場(chǎng)不規(guī)范，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。一些供水設(shè)備在簡(jiǎn)單的組合后反而成了費(fèi)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(jìn)一步提高，特別是對(duì)水質(zhì)、水量整體保證設(shè)備的研發(fā)需求。目前國(guó)內(nèi)正在進(jìn)行全國(guó)性的水價(jià)調(diào)整，很多城市提高了生活用水水價(jià)，實(shí)施階梯水價(jià)，這也在一定程度上給予了新產(chǎn)品更為廣闊的市場(chǎng)空間，促進(jìn)給水排水設(shè)施的產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

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

3.1  二次供水水質(zhì)污染機(jī)理分析與模型的建立

        進(jìn)行我國(guó)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(guó)外先進(jìn)的研究方法和研究工具，提高二次供水水質(zhì)污染機(jī)理的研究水平，并構(gòu)建相關(guān)的水質(zhì)模型。通過(guò)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(guò)程中的變化規(guī)律，為優(yōu)化設(shè)備的設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

3.2  建立我國(guó)城鎮(zhèn)供水末端的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

        2012年10月1日實(shí)施的全文強(qiáng)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(cè)制度，配備合格的檢測(cè)人員和儀器設(shè)備，對(duì)水質(zhì)實(shí)施嚴(yán)格有效的監(jiān)管。目前我國(guó)二次供水設(shè)施的管理，部分城市是由供水管理部門(mén)（自來(lái)水公司）來(lái)管理，而大部分城市是由物業(yè)公司來(lái)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(cè)制度，配備合格的檢測(cè)人員和儀器設(shè)備，更談不上終端水質(zhì)保證。在由自來(lái)水公司管理的二次供水設(shè)施中，目前也沒(méi)有在末端建立水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與設(shè)備。由于缺乏系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)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(guó)目前沒(méi)有一個(gè)完整的國(guó)家級(jí)建筑給水排水實(shí)驗(yàn)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(guò)來(lái)的技術(shù)參數(shù)，早已不能客觀反映我國(guó)建筑給水排水的發(fā)展現(xiàn)狀，偏離實(shí)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(jì)與施工、運(yùn)營(yíng)與管理，因此造成供水設(shè)施與使用條件不匹配、用水浪費(fèi)與水質(zhì)二次污染的現(xiàn)象頻發(fā)。同時(shí)，我國(guó)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(mǎn)足時(shí)代發(fā)展的需求，相關(guān)的技術(shù)措施和配套政策需要進(jìn)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(guó)在建筑給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)及管理方面，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)水量、水壓的保證，對(duì)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(qiáng)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(jiǎn)單的組合后反而成了費(fèi)水工程，供水水質(zhì)得不到保證。在無(wú)管道直飲水系統(tǒng)的建筑中，采用不同種類(lèi)的戶(hù)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(duì)水質(zhì)的擔(dān)憂(yōu)和水質(zhì)提高的需求，也說(shuō)明我國(guó)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(guó)相關(guān)的國(guó)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(guó)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(tuán)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(chǎng)合，熱水中還出現(xiàn)了致病的軍團(tuán)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(guó)家中長(zhǎng)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(guó)家對(duì)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(duì)行業(yè)及整個(gè)社會(huì)具有重要和深遠(yuǎn)的影響。在《全國(guó)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(jí)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(mǎn)足2020年全面實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)目標(biāo)對(duì)飲用水安全的要求。我國(guó)在“十一五”、“十二五”國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)中，將水源地水質(zhì)保護(hù)、城鎮(zhèn)給水處理廠工藝改進(jìn)、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(cè)與預(yù)警系統(tǒng)作為重點(diǎn)，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(jī)構(gòu)承擔(dān)，研究技術(shù)內(nèi)容不符合實(shí)際需求，滿(mǎn)足不了用水點(diǎn)處的水質(zhì)要求。建議國(guó)家相關(guān)部門(mén)在“十二五”水專(zhuān)項(xiàng)中將城市供水末端水質(zhì)保障技術(shù)的研究作為一個(gè)單獨(dú)的項(xiàng)目或課題，重點(diǎn)在以下幾方面開(kāi)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(kāi)發(fā)整體系統(tǒng)（二次供水設(shè)施至用戶(hù)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(cè)預(yù)警應(yīng)急管理與實(shí)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(shí)例進(jìn)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。