管道分质供水管材质量评价方法探讨

　　近年来，管道分质供水在一些比较发达的城市发展迅速。由于管道分质供水与桶装水相比具有方便、经济等优点，显示出具有较大市场潜力[1，2]。然而，管道直饮水能否被消费者接受，质量问题是关键。本文所讨论的一个问题是如何经济、合理地评价管材质量。传统的方法主要是从机械强度、工程施工等方面考虑[3]。在分质供水工程中发现不同类型管材在净水输送过程中，可溶出一些极其微量有机物，且因杀菌方式、管材质量不同存在较大差别。如何从这方面评价给水管材质量，是一个新的研究课题。本研究试图通过一系列设计的浸泡实验，研究其溶出物的多少及其对水质的影响，确定管材品质，供管道分质供水设计与选材时参考。

　　 1 样品选择

　　本实验管材样品规格与特征见表1。

　　 2 实验方法

　　①管材样品长度20 m，规格Ф20 mm；②纯净水处理工艺：自来水 活性炭 微滤 RO膜过滤 杀菌；③将上述工艺处理后的纯净水注入上述实验管道中，压力

厂家编号	材 料	规格/mm
No.1	铝塑管（内衬材料为交联聚乙烯），进口材料	Φ20
No.2	铝塑管（内衬材料为交联聚乙烯），国产材料	Φ20
No.3	PP-R(共聚丙烯)，国产材料	Φ20
No.4	PE(交联聚乙烯), 进口材料	Φ20
No.5	PP-R(共聚丙烯), 国产材料	Φ20
No.6	PP-R(共聚丙烯), 进口材料	Φ20
No.7	不锈钢桶	Φ20

　　 表1 管材样品

　　2 kg/cm2，保存时间分别为12，24，48 h；④选择三氯异氰尿酸（TCCA）消毒剂对净化水进行消毒处理，研究不同类型管材中水质指标的变化。TCCA由于具有缓溶的特点，在自

　　来水厂较难应用，目前主要应用于自来水的二次供水消毒等其他消毒行业[4]。采用TCCA消毒是因为实验过程中水流量小，易于控制水中余氯的浓度。TCCA具有比ClO2更强的消毒效果。采用总余氯浓度代表TCCA投加量，将净化水中原始余氯投加量控制为0.20 mg/L。

　　对上述实验，分析的项目包括：挥发性有机物（VOCS）；口感；总有机碳（TOC）；亚硝酸盐。因目前对小区分质供水水口感的评价尚无统一规范。表2是在实际工作中总结出的定性评价方法，供同行参考。应指出的是，该标准与自来水水质指标中嗅与味指标评价标准不同，根据经验，表2中级别为-2的相当于广州自来水的口感。

　　 表2 净化水口感 评价方法

级 别	口感描述	说 明
2	有一点甘甜感，无任何异味，爽口	口感好
1	无任何异味，爽口	口感较好
0	无任何异味，与自来水口感明显不同	可接受
-1	出现自来水类似的味道，不爽口	较差
-2	水的口感与自来水接近	差

　　 3 实验结果及认识

　　实验结果见表3。

　　3.1 不同类型管材对纯净水口感的影响

　　从表3分析结果可见，不同类型管材溶出的TOC与VOCs变化大，较好的是不锈钢管材，其次是进口材料塑料管，而国产材料管材溶出物较高。这些管材经0.2 mg/L TCCA浸泡48 h，TOC可从0.041 mg/L增加到0.29 mg/L，VOCs可从3.50 μg/L增加到15.47 μg/L。由此可见，管材材料是影响溶出物的最主要指标。

　　3.2 水中TOC、VOCS随保存时间的变化

　　如表3所示，保存时间延长，不同类型管材中净化水的TOC略有增加，除No.2管材TOC较高外，其他管材TOC均分布在0.05～0.11 mg/L范围内。VOCS结果与TOC呈类似的规律，但不同类型管材有较大差别，质量较好的有：No.4、No.6，其VOCS仅略高于不锈钢管材（No.7）及新鲜净化水(No.8)。

　　3.3 水口感随保存时间的变化

　　从表3分析结果可见：（1）较好管材水口感随时间变化不明显，但质量较差的管材口感随时间延长而明显变差；（2）口感好坏在很大程度上取决于水中TOC、VOCS的含量，这两个指标在水中含量较高，水口感较差；（3）口感与余氯的关系不十分明显，从本实验结果看，当余氯含量不到0.20 mg/L时，其对口感没有直接影响。

　　这些结果表明，低的TOC、低的VOCS，较低的余氯含量是保持管道分质供水水口感最重要的指标。

　　 表3 经TCCA消毒后的饮用净水在不同类型的管道中几项水质指标的变化

时间/h	样 品	TOC/ mg·L-1	VOCs/μg·L-1	口感	NO2－(以N计)/ mg·L-1	余 氯/ mg·L-1
12	No.1	0.046	3.61	0	<0.001	0.15
No.2	0.17	10.54	-1	<0.001	0.16
No.3	0.063	7.76	0	<0.001	0.16
No.4	0.061	1.88	1	<0.001	0.15
No.5	0.069	7.54	0	<0.001	0.17
No.6	0.057	1.86	1	<0.001	0.18
No.7	0.048	1.76	2	<0.001	0.19
新鲜纯净水	0.034	1.50	2	<0.001	0.0
24	No.1	0.056	4.75	1	<0.001	0.12
No.2	0.22	12.4	-2	<0.001	0.15
No.3	0.081	11.05	-1	<0.001	0.15
No.4	0.074	4.66	1	<0.001	0.14
No.5	0.10	6.52	0	<0.001	0.15
No.6	0.04	3.48	1.5	<0.001	0.15
No.7	0.059	3.12	2	<0.001	0.19
新鲜纯净水	0.040	3.99	2	<0.001
48	No.1	0.084	8.05	1	<0.001	0.08
No.2	0.29	15.47	-2	<0.001	0.10
No.3	0.088	12.82	0	<0.001	0.11
No.4	0.089	4.7	1.5	<0.001	0.12
No.5	0.11	10.47	1	<0.001	0.12
No.6	0.079	4.5	1.5	<0.001	0.15
No.7	0.056	5.05	2	<0.001	0.16
新鲜纯净水	0.047	3.57	2	<0.001

　　3.4 余氯在不同类型管材中的消耗

　　不同类型杀菌剂在纯水中存在一定半衰期，TCCA在水中半衰期为44 h[5]。管道中余氯的消耗主要取决于水质及管材质量。从表3中可见，不同类型管材中余氯变化存在一定差别，总的来看是No.1、No.2、No.3余氯消耗较快，其他管材较接近。

　　3.5 评 价

　　上述研究结果表明，不同类型管材质量存在明显差别。根据工作经验，评价管材质量一种最直接最管用的方法是水的口感。根据本研究结果，影响管道分质供水水口感的因素有两个方面，即水中余氯及管材溶出物含量。图1是不同类型管材在不同浸泡时间TOC与VOCS分析结果，两者呈正相关。

　　图2综合了近年来所有余氯与口感关系的分析数据。从中可见，当余氯大于0.20 mg/L时，水口感较差，当余氯在0.01～0.20 mg/L时，余氯对口感的影响不是很明显。因此，在管道分质供水中，当保持较低余氯含量时，对水的口感影响不大。

　　据此，提出应用VOCs与TOC两项指标评价管材质量，在本研究实验条件下，较好的分质供水管材评价指标应是TOC<0.08mg/L，VOCS<5 μg/L，口感级别1～2。

　　3.6 保存实验

　　进一步对部分管材样品注入含TCCA（0.2 mg/L）杀菌剂的水后进行了长达一周的保存实验。分析结果表明，保存一周后，这些管材中的水口感体现出更大的差别，除No.4、No.5、No.6、不锈钢桶( No.7)口感仍较好外，其余口感均较差，难于接受（见表4）。

　　 表4 不同类型管材 保存7 d后水口感及余氯浓度变化

管 材	口 感	余 氯/ mg·L-1
No.1	-2	0.00
No.2	-2	0.00
No.3	-2	0.00
No.4	1	0.01
No.5	1	0.01
No.6	1	0.01
No.7	2	0.01
新鲜纯净水 (No.8)	2	0

　　注：TCCA加入量0.2mg/L

　　 4 结 论

　　（1）不同类型管材质量存在很大差别，主要表现在经杀菌后浸泡水TOC及VOCs含量不同。虽然这些指标含量极低，在一般情况下不会影响水的毒理学指标，但对水的口感会产生明显的影响；

　　（2）当水中余氯含量不到0.20 mg/L时，其对水口感没有明显的影响，影响管道分质供水水口感的因素主要是管材中溶出的有机微污染物；

　　（3）余氯在管道中消耗与管材质量有关，并与TOC与VOCs变化规律相一致，质量较差的管材，TOC与VOCs含量较高，余氯在管道中消耗也快。

　　（4）可应用TOC、VOCS两项指标评价管材质量，在本研究所设计的实验条件下，当TOC小于0.08 mg/L，VOCs小于5 μg/L时，水口感较好。

　　（5）为保证分质供水质量，在分质供水选材时应进行与本研究类似的浸泡实验，选取质量较好的管材。

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