摘要：在供水水质要求越来越高的今天，加强管网水质管理已成为提高用户水质的重要手段。利用先进的自动检测仪表，对管网水质进行动态监测，不仅可以解决传统人工分析方法的烦琐，滞后问题，还可以积累大量的数据，更有利于建立科学的管网水质模型。管网水质检测仪表的选型、安装有一定的特殊要求，产品既要准确免维护，还需要经受外部恶劣环境的考验，保证监测仪表的可靠运行。

关键词：管网水 检测仪表 管网水质模型

供水水质和服务直接关系到广大人民群众和社会各个方面，因此世界各国均把提高供水水质和改善供水服务列为供水企业部门的主要工作目标。国际水协提出的口号是供应洁净的水，瑞士提出分分秒秒供应洁净的水，日本提出以低廉的价格持续供应洁净的水。中国建设部编制的《城市供水行业2000年技术进步发展规划》（简称《规划》）提出“二提高”（提高供水水质、提高供水安全度），“三降低”（降低电耗、降低药耗、降低漏水率）的目标。这表明各国的供水部门正在结合自己的国情为实现这些目标而进行奋斗。

要实现提高供水水质的目标，除了提高出厂水水质外，加强和改善管网水质也十分必要。因为用户用到的水实际上是管网水，而由于金属管道内壁的腐蚀等原因，管网水的浊度、色度、含铁量、含锰量等持续劣于出厂水；有时管网内余氯消失又使细菌等指标明显恶化；水质事故更会使水质恶化，甚至造成危害健康的现象，因此，对管网水质进行实时监测就成为我们改善管网水质必不可少的有效措施。

1 管网中安装在线水质检测仪表的必要性

自来水生产的每一个环节，都实行了严格的质量控制，有严格的指标，出厂前均进行了取样分析，检定其质量是否符合国家标准，只有合格的产品才能输送到供水管网中。所以说，通过严格的质量把关，自来水出厂时一般均达到国家标准，这也是自来水公司产品质量管理的依据。但自来水出厂后到用户使用是通过无数的供水管道来进行输送的，自来水在连续、不间断的输送过程中，存在导致其受二次污染而影响水质的多种因素，诸如管道破漏抢修、开管接驳、安装工程、管材质量问题、二次供水设施影响及用户违章用水等直接造成的外来污染物外，经过管网增加的污染主要是管内壁腐蚀引起的浊度、色度、铁、锰等含量增加，其次是由于余氯降低或水中可吸收有机炭（AOC）含量较高，引起细菌、大肠菌等微生物增加。1997年对我国各大、中城市的自来水公司的调查数据显示，浊度、细菌总数、总大肠菌群和游离余氯4项指标的全年综合合格率平均值为95.68%，较出厂水降低了3.05个百分点；其中下降量最大的总大肠菌群，下降了7.3个百分点，并且平均值已达到2.96个/L，接近标准临界值16。另外，三氯甲烷、四氯化碳，从出厂水到管网水分别增加了47.91%和38.78%，高锰酸盐指数增加了35.0%16，反映出管网中有机污染物的增加和氯化作用的存在。这表明，城市供水经过输配水管网，水质较出厂水有一定的下降。

东京都水道局水质中心为确保供水水质安全，在供水区域内设置了45个自动水质检测器，并实时地将数据传到水质中心，跟踪管网水质变化，评估管网的水质，利用管网水质模型通过计算机全面掌握，监控管网水质。

从03年开始，上海市自来水闵行有限公司除了对水库及增压泵站水质进行实时监测外，在主要管网中安装了4套在线水质仪表，实时监测主管网中浊度、余氯指标，并将监测数据传送至调度中心调度系统中，实现了从原水、沉淀水、滤后水、出厂水、泵站水及管网水的全过程监控。

2 水质监测点的选择管网在线水质监测点的选择有其特殊性

水质监测点的选择管网在线水质监测点的选择有其特殊性，一方面需要对那些水质比较有代表性的管道进行监测，这样可以提供可靠的数据，指导生产；另外又因为是在线监测，涉及供电电源、数据传输、周围环境对监测数据的影响等问题，必须综合考虑，最好能结合管网压力监测点的设置而设置，既可解决电源及数据传输问题，又可结合该地区的压力及流量等情况对水质数据进行综合统计分析，寻找内在规律，为科学调度合理决策提供依据。

综合以上两点，我们在管网水质监测点的选择上颇下了一番工夫。首先联合对供水区域内的主要输配管道进行梳理，寻找那些既满足压力监测要求又符合水质监测需要且具备安装条件的管道，逐一进行筛选，最终确定了8个监测点。

管网水质在线监测技术的应用，为我们合理调度，制定管网维护、更新计划提供了可靠的依据。一年多的实际使用效果证明，在管网上设置必要的水质检测点，建立管网水质模型，利用计算机遥测技术是实现管网水质科学管理的方向。为此，我们已制定计划，每年在管网中增添一些水质在线检测仪表，力争在较短的时间内形成管网水质的动态监测网，所有主要管道均可自动检测管网水质。

3 仪表选型与数据传输

在线水质仪表的选择原则是：设计原理科学，计量准确稳定；日常管理方便，维护简易。

综上两点，我们选用了美国HACH公司生产的1720D浊度仪和CL17余氯仪适合于用于自来水管网的水质监测。

HACH 1720D是一种专为连续测量低量程浊度而设计的90°散射光浊度仪。该浊度仪包括一个1720D头部组件、1720D主体、PS1201供电器等组成，能测量从0.001到100.0NTU的浊度，其校准是基于美国APHA（卫生部）及EPA（环保局）认可的一级标准FORMAZIN。1720D提供了可用于连续测量自来水浊度水平所必需的稳定性，与先前的1720C型浊度仪相比，提供了优异的灵敏度、较低的检测限、提高的测量准确度和较快的响应。1720D浊度仪日常维护工作量较小，可处于长时间无人值守状态工作，若选用厂家配套的校准标准模块，可很方便的实现浊度仪的在线校验。

HACH CL17是为用来连续监测样品液流氯含量的微处理器控制的工艺过程分析仪，在0-5MG/L范围内，可监测游离氯或总氯。其采用DPD原理，即DPD指示剂和缓冲液导入到样品中，导致生成红色，强度和氯的浓度成正比例，再通过光度法原理测定出氯的浓度。CL17的仪表箱采用防腐材料制造，有一个透明的塑料前盖使操作者不必打开仪表箱盖就可对分析仪有一个全视图。该分析仪设计成最少一个月可以无需操作功能，不需要定期的校准，和氯浓度有关的DPD化学吸光度曲线是非常确实的和一致的，用每次测定测量用的样品空白吸收来提供自动的零参比，保持了分析仪的校准准确度。

由于监测设备均安装于户外，安装环境极差，要经受日晒雨淋等考验，且要求安全防盗，故我们选用了德国威图公司生产的专用仪表户外箱，该仪表箱具有防盗、防腐蚀等功能，并配置恒温空调，从而确保了水质仪表在夏季酷暑时能够运行于其规定的使用温度范围内，确保在线水质分析仪表测量精度。该仪表柜原专用于安装PLC等设备，我们对其进行了适当的改进，使之适用于水质分析仪表的安装和使用。目前，本公司的管网水质实时监测系统技术水平处于本市同行业中的领先水平。

4 实现管网水质实时监测的作用

4.1 有效改善管网水质监测，加强管网水质的动态管理

自动监测与人工监测相结合，可实时监测管网水质及其变化情况，取代了传统、烦琐、人工管网水质巡检，可克服管网水质监测汇报时间长滞后的不利影响，对水质监测数据如浊度、余氯等的变化进行分析，可以及时地把分析结果反馈给相关管理、生产部门，调整各种内控指标，改善净水环节；判断管网异常情况等，为管理者提供科学的管理依据。

管网监测如果浊度超标，反映出自来水生产过程中可能有些环节未处理好，如原水浊度突变而生产中未及时进行处理；个别滤池渗漏等；管网施工接驳工程竣工后阀门开启过快、过急；抢修后较大干管通水时管道内部有杂物或开启阀门过急；用户违章用水的间接供水设施与市政管道连通，当市政管道压降时，二次水倒灌入管网造成污染等。而进行动态水质控制，可指导水厂合理投加药剂，提高水质降低成本。

我们在实际监测中发现管网中游离余氯有时会低于标准值，反映出厂内可能投氯发生故障；管网局部干管用水量少，造成管内水滞留等等。另外还可通过计算水在管网中的停留时间，从而分析氯水浓度扩散过程，进行余氯分布分析，最终能为水厂净水提供最佳加氯量值等等。

4.2 积累长期历史数据，进一步完成管网建模，为建模研究提供资料

通过对管网水质进行实时监测，可以积累大量的历史数据，从而建立科学的管网水质模型，统计分析整个管网水质变化、管网水停留时间对水质的影响。例如：水在管网中的停留时间越长，越易引致水质变差。管网水停留时间长主要存在于两种情况下：一是部分较大管径管道其实际流速较低，使得水在管内停留时间很长：二是在个别地区，由于各种原因其供水管道呈技状网分布。可通过管网模拟分析计算，并结合现场实测，了解掌握管网水停留时间。进而进一步研究管网水质与停留时间的关系，以便对部分管段采取特殊措施以保护其水质。

闵行公司已有8个管网水质监测点（浊度、余氯检测）投入运行，并将检测数据实时传输至公司调度中心。经过一年多的运行证明，8个监测点的监测数据能客观地反映管网水质水平，与水厂和人工巡检的数据相吻合，便于我们在线监控管网水质，从而实现对管网水质的动态管理。