管道冰漿清洗在高品質供水示范區建設中的應用

施 凱，程志強，彭秀華，陳志偉，閔 奇，童雨泰

(蘇州吳中供水有限公司，江蘇蘇州 215100)

2020年3月1日，江蘇省地方標準《江蘇省城市自來水廠關鍵水質指標控制標準》(DB32/T 3701—2019)正式實施，該標準針對江蘇省集中式飲用水源地原水水質特點，提出了“不合格的水不出廠、不達標的水不進管網”的要求，在此基礎上，要求從供“合格水”向供“優質水”轉變，并明確了“正常時供優質水、應急時供合格水”的具體目標[1]。

2021年5月，蘇州市發布了《蘇州市高品質供水三年行動計劃》，明確提出“到2035年最終實現蘇州市全域高品質供水”。各供水企業可根據供水現狀建設高品質供水試點，形成可復制、可推廣、可持續的經驗。基于此，蘇州某供水企業根據轄區供水實際情況，劃定吳中東太湖片區作為高品質供水示范區建設試點，并以其中的臨湖鎮作為先行啟動區(以下簡稱臨湖啟動區)。本文主要介紹了臨湖啟動區概況以及目前建設情況，同時也探討了通過管道清洗實現高品質供水的可行性。

1 現狀供水水質

客觀上，在經過多年發展以后，供水行業已經基本上建立了較為完善的從源頭到龍頭的飲用水水質安全保障體系，自來水廠的處理工藝水平和供水水質也有了大幅提升[2]。為保障轄區內供水水質安全、衛生，提高供水品質，蘇州某供水企業在參考國標、省標以及其他發達省市飲用水水質標準的基礎上，提出了更嚴格的供水水質內控要求，例如出廠水渾濁度≤0.15 NTU、高錳酸鹽指數(CODMn)≤2.0 mg/L，管網水渾濁度≤0.3 NTU、CODMn≤2.2 mg/L。該供水企業下屬兩座水廠，分別記為老水廠和新水廠，供水規模分別為15萬、40萬m3/d，目前均已完成深度處理改造。兩座水廠有各自單獨的供水區域，但也有部分區域需要兩座水廠混合供水。該供水企業實際運行數據表明，兩座水廠出廠水渾濁度基本在0.15 NTU以下，能達到公司內控指標。

雖然出廠水渾濁度能達到公司內控要求，但是優質的出廠水在輸配過程中不可避免地會受到管網的二次污染，使得管網水水質變差[3-5]。鑒于此，對供水區域內管網水質進行了普查，共計434個檢測點。檢測結果表明，供水全域管網水渾濁度均在1.0 NTU以下；渾濁度在0.5 NTU以上的檢測點有5個，達不到《蘇州市生活飲用水水質指標限值》；渾濁度在0.3 NTU以上的檢測點有33個，達不到該供水企業內控標準。

2 啟動區概況

轄區部分供水區域需要老水廠和新水廠混合供水，管路情況較復雜，因此，在選擇啟動區時首先考慮由某個水廠單獨供水，盡量減少影響管網水質的外在因素，能更加客觀地追蹤檢測示范區建設過程中管網水質改善情況。此外，還要考慮該啟動區的行政區劃需較清晰，便于后續建設工程的開展。基于此，該供水企業選擇供水區域內靠近新水廠的臨湖鎮作為高品質供水建設的先行啟動區。

臨湖鎮位于蘇州市吳中區西側，臨近太湖，北至東太湖路，南至大缺港，冬至東山大道，西至環太湖路，行政區劃清晰，總面積約為54 km2，共包含44個小區、12個行政村，目前人口數量約為10萬人。臨湖啟動區飲用水主要由吳中新水廠供給，受水量約為2.5萬m3/d。

2021年1月，以整個臨湖鎮內各小區、行政村以及特殊管網點為對象，設置了60個水質檢測點，對管網水水質進行檢測，普查結果如表1所示。該鎮管網水渾濁度多處采樣點在0.3 NTU以上，其中4處渾濁度在0.5 NTU以上，雖然達到國標GB 5749—2006的要求，但是未能完全達到《蘇州市生活飲用水水質指標限值》(管網水渾濁度≤0.5 NTU)以及該供水企業內控要求(管網水渾濁度≤0.3 NTU)，達標率僅為52%。CODMn可100%達到國標GB 5749—2006的要求，但是僅70%達到內控標準。

表1 臨湖片區管網水水質普查結果Tab.1 General Survey Results of Pipelines Network Water Quality in Linhu Area

根據該供水企業對出廠水水質每日兩次的檢測結果(上午、下午各一次)，2021年1月吳中新水廠出廠水渾濁度為0.06～0.13 NTU，平均渾濁度為0.10 NTU，由此可知臨湖片區管網水渾濁度遠高于吳中新水廠出廠水渾濁度。

3 清洗方法的確定

目前，國內水司實施管網水質管理的最常用方法為管道清洗，而對一些管道清洗仍解決不了水質問題的老舊管道，則會進行管道更新改造[6]。由以上分析可知，管網水水質相對較好，管網水的渾濁度基本都在0.5 NTU以下，僅個別點位的管網水渾濁度在0.5 NTU左右。此外，該供水企業對臨湖啟動區內供水管道建設情況進行了排查，大多數管道情況相對較好，且部分老舊管道之前已經進行了更換。鑒于以上兩點，并綜合考慮示范區建設周期、建設成本等因素，最終決定建設初期先對啟動區內市政供水管道及小區埋地管道進行清洗，并在清洗管道的進程中跟蹤檢測管網水渾濁度的變化，同時也探究了通過管道清洗實行高品質供水的可行性。

供水企業最常用的管道清洗方法是單相水力沖洗法，但是該方法僅適用于給水管道內壁僅存在松軟的積垢，對較堅硬的生長環沖洗效果不佳。此外，流速是影響水力沖洗效率最重要的參數，對于大口徑管道，提高流速較為困難，水力清洗效果不理想，且耗水量大。該供水企業通過查閱相關文獻資料[7-10]以及咨詢其他供水企業管道清洗方法，重點比較了氣水脈沖清洗和冰漿清洗這兩種方法，并得出如下結論。采用氣水脈沖清洗管道，對水壓、氣壓、氣量的控制較重要：水量過大，無法形成湍流，不能形成噴砂效果；水量過小，易造成氣水分離，沖洗失?。粴饬吭酱笮Ч矫黠@，但是氣量越大，壓力越高，易造成管線破裂，需提前測試，尋找最佳水量、氣壓配合。冰漿清洗法則主要是以冰漿作為介質來清洗管道，清洗前先將冰漿注入管道內，然后利用上游市政水壓推動冰漿向前移動，在移動時冰漿與管道內壁發生碰撞及摩擦，使沉積物與附著物的穩定結構遭到破壞而剝離管壁，這些物質隨著冰漿向前移動而排出管道，從而達到清洗管道的目的[10-12]。相比較而言，冰漿清洗操作較簡單，噪音較小，施工時不需要開挖管道，能快速恢復供水，對用戶的生活及生產影響較小，因此，最終選用冰漿清洗技術對啟動區內供水管道進行清洗。

4 供水管道清洗過程及效果

臨湖啟動區需清洗的市政供水管道和小區埋地管道統計結果如表2所示。臨湖啟動區需冰漿清洗供水管道主要為球墨鑄鐵管和PVC管，管徑主要在100～600 mm，擬清洗市政供水管道長度為141 405 m、小區埋地供水管道長度為33 142 m，合計總長度為174 547 m。

表2 臨湖啟動區擬清洗的供水管道長度Tab.2 Length of Water Supply Pipelines for Requiring Cleaning in Linhu Area

啟動區內進行管道清洗時主要按照清洗效果好、停水影響小、停水時間短、不重復停水的原則，合理規劃管道清洗順序，科學編制管道清洗方案。冰漿清洗的工作程序包括資料收集、現場踏勘、方案編制、冰漿制備、設備準備、清洗作業、成果檢驗。具體清洗施工由第三方負責，清洗前的方案制定及現場勘察等工作由第三方和供水企業相關人員共同完成。

具體清洗方案的制定應包括以下內容：①冰漿清洗管道的基本狀況；②冰漿清洗作業的具體時間、影響供水范圍、客戶數量、停水時間、停水通知方式等；③冰漿清洗作業的具體流程和內容；④冰漿清洗作業現場的人員分工及職責、具體操作內容、操作時間、通訊方式等；⑤冰漿清洗作業的安全保證措施、水質安全保障措施、突發情況應急預案。

在采用冰漿清洗供水管道時，重點需要保證每次清洗管道所需冰漿用量及其濃度，冰漿加注量一般為待清洗管道容積的20%，具體可根據綜合條件確定；此外，需保證管內沖洗流速不小于0.2 m/s，上游市政水壓宜在0.2～0.4 MPa。

自2021年1月開始，供水企業開始對臨湖啟動區內埋地供水管道進行冰漿清洗。綜合考慮給水管道主干、分支以及小區、村落等的位置布局，逐步推進啟動區內供水管道清洗工作。截至2021年9月底，已對片區內多條市政管道及小區埋地供水管道進行了冰漿清洗，已清洗供水管道總長度約為100 km，接近全部待清洗管道的1/2，管道清洗效果十分顯著，清洗廢水最高渾濁度超過4 000 NTU，平均沖洗沉積物量超過20 kg/km。

2021年7月，在臨湖啟動區內使用冰漿清洗技術清洗部分市政及小區埋地管道后，對相同的60個水質檢測點，再次進行渾濁度指標的檢測。前后兩次渾濁度檢測結果對比如表3和圖1所示。經過冰漿清洗部分管道后，管網水的渾濁度平均值降低0.15 NTU，降幅約為48%，56個檢測點的水質得到提升。

表3 部分管道清洗前后管網水渾濁度變化Tab.3 Change of Turbidity in Pipelines Network before and after Some Pipelines Cleaning

由圖1可知，經過冰漿清洗部分供水管道后，管網水渾濁度大幅度降低，目前管網水渾濁度大部分在0.1～0.2 NTU，僅有3個檢測點的管網水渾濁度在0.3 NTU以上(0.32、0.33、0.37 NTU)，管網水質明顯改善。待片區內其余未清洗管道全部清洗完畢后，管網水質會進一步提升，管網水渾濁度可以全部降到0.3 NTU以下。這也表明，通過管道清洗實現高品質供水具有一定的可行性。

5 結論

(1)蘇州某供水企業劃定吳中東太湖片區作為高品質供水示范區建設試點，并以其中的臨湖鎮作為啟動區先行建設。本文介紹了臨湖啟動區的概況，包括水質情況、管道建設情況，并提出采用冰漿清洗技術清洗市政供水管道和小區埋地管道。通過冰漿清洗部分供水管道后，管網水渾濁度平均值降低0.15 NTU，降幅約為48%，56個檢測點的水質得到提升，清洗后管網水渾濁度大部分在0.1～0.2 NTU，僅有3個檢測點的管網水渾濁度在0.3 NTU以上(0.32、0.33、0.37 NTU)，管網水質明顯改善。待片區內其余未清洗管道全部清洗完畢后，管網水質會進一步提升，管網水渾濁度可以全部降到0.3 NTU以下。

(2)實現高品質供水是一個持續性的系統化工作，供水管道清洗只是其中一個方面。后續還將在現有基礎上加強水質檢測管理，加密在線及人工水質檢測點的布設；開展用戶內部管道調研，避免管道混接；開展正面宣傳，加深用戶對高品質飲用水的認識，并加強用戶內部供水管道設計選材及定期清洗維護的引導。