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城中村供排水系统安全风险及生物污染阻控措施.pdf
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1、第1期(总第232期)2024 年 2 月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGN o.1 (S e r i a l N o.2 3 2)F e d.2 0 2 442城中村供排水系统安全风险及生物污染阻控措施宁 克 明1,宁 雨 阳2,董 紫 君3,4,孙 晓 辉3,4,王 颖 雯5(1.中国市政工程西北设计研究院有限公司深圳分公司,广东 深圳 518027;2.沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁 沈阳 110168;3.深圳大学土木与交通工程学院,广东 深圳 518060;4.深圳市地铁地下车站绿色高效智能建造重点实验室,广东 深圳 518060;5.深圳市福田区福田街道
2、办事处,广东 深圳 518060)摘要:城中村是我国城市化进程中阶段性的产物,建筑密度大、楼宇建筑不规整,供排水系统存在较多薄弱节点。对典型城中村供排水系统存在的问题进行分析梳理,明确致病微生物在街区供排水系统中潜在传播途径及关键节点,构建供排水系统面向生物风险防控需求的“建筑、社区、街区”多层级应急响应体系防控措施,期望为保障城中村卫生安全提供理论支撑。关键词:城中村;供排水系统;生物风险;污染防控措施中图分类号:R123 文献标志码:A 文章编号:1004-4655(2024)01-0042-04收稿日期:2023-07-09基金项目:国家自然科学基金资助项目(42277373);深圳市科
3、技计划(KCXFZ20201221173413037,JCYJ20220531094416037);广东省攀登计划(pdjh2022b0977)第一作者简介:宁克明(1981),男,高级工程师,本科,主要从事市政给排水规划、设计工作。DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2024.01.010供排水系统安全保障是城市基础设施安全体系的重要组成部分。近年来,在全球化的背景下,新型传染疾病的爆发和传播速度前所未见,也对城市基础设施建设和安全防控提出了新挑战。如 2020年初爆发的新冠病毒疫情,尽管最终得到了有效控制,但也凸显目前城市供排水系统的薄弱环节及风险,特别是对于处于城市
4、迅速发展而滞后的城中村,供排水系统存在较多薄弱环节,更易成为突发公共卫生事件的“风暴中心”。病原微生物中消化道传染病毒(诺如病毒、埃可病毒、柯萨奇病毒等)早已被证实容易在城市供排水系统中传播;而呼吸道传染病毒(流感病毒、COVID-19 病毒、SARS 病毒等)目前已知的传播方式主要包括飞沫传播、接触传播以及气溶胶传播。在 SARS 及 COVID-19 病毒爆发期间,有专家学者提出,呼吸道传染病毒也可通过粪口传播,包括接触冲厕产生的气溶胶和通过室内排水系统。最早关于呼吸道病毒在供排水系统中传播的报道是2003 年香港淘大花园事件1。本文通过对深圳主要城中村的供排水系统进行现场调研,梳理了城中
5、村供排水系统的具体特点,分析了致病性微生物在城中村供排水系统可能的传播途径,并提出了城中村供排水系统应对突发病原微生物传播的防控措施,期望为保障城中村卫生安全提供理论支撑。1 城中村供排水系统特点1.1 城中村供水系统特点1)城中村供水水源特点。城中村供水水质不达标。城中村供水水源主要有地下井水与市政供给的自来水。城中村居民可使用市政供给的自来水,但是部分居民为节省水费,仍然继续使用地下井水,从而降低自来水用量,导致自来水在给水管道内滞留时间过长,管道末梢的余氯值不足,造成细菌病毒生长,甚至导致自来水产生异味,部分管道在停水作业后可能会产生“黄水”。2)城中村二次供水水箱特点。城中村二次供水设
6、施不完善。城中村人口密度高,用水高峰期无法满足所有用户用水需求,多采用屋顶二次供水水箱形式(见图 1)来保障居民的用水需求。城中村的二次供水水箱多数直接暴露于自然环境中,雨水、灰尘等均可直接进入其内部,造成严重的外源432024 年第 1 期宁克明,宁雨阳,董紫君,孙晓辉,王颖雯:城中村供排水系统安全风险及生物污染阻控措施性微生物污染。此外,由于阳光照射,屋顶水箱中的水温会升高,从而加快氯消毒剂的衰减2;而屋顶水箱的尺寸通常是固定的(基本直接购买,无定制),可能与消费者用水需求不匹配,这会导致水箱内换水率低和水体滞留,进一步加剧氯消毒剂的衰减。这些特征均为微生物的再生,尤其是病原菌的重生提供了
7、有利的环境。同时,二次供水水箱的清理和维护也极其重要,城中村的二次供水水箱均属于私人建设,无相关的专业清理维护,相应也缺少对二次供水水箱的水质监测,可能在水质发生明显异常时才会进行检修,此时已形成较大的用水安全隐患。图 1 屋顶水箱内部及外观3)城中村供水管网特点。城中村供水能力不足。城中村初期为小村落,人口密度稀疏,供水管网的管径依靠经验设计,并无合理的计算,也没有结合远期发展设计。随着城市发展变化,城中村人口密度大幅度增加,用水量也随之急剧增加,超过初期供水管网的供水量,无法满足居民的用水需求3。城中村供水管网管材老化,管网设计不合理。城中村供水管道大部分为灰口铸铁管或镀锌钢管,使用年限已
8、久,管材质量差,管道易发生破裂,污染物通过破裂处渗入自来水中,锈蚀严重以后,会使自来水中含有铁锈,水质达不到合格标准,无法确保居民的用水安全;供水管材质量差或老化,导致管网破损率高,且水漏损耗大,水资源浪费严重。建设初期,城中村管网未纳入统一规划,维护管理难度大,管径偏小,水头损失大,无法满足居民对水量、水压的需求4。4)城中村现制现售饮用水特点。现制现售饮用水水质卫生情况差。城中村为提高居民饮用水质量,安装了现制现售净水设备(见图 2),但饮用水水质受售水机安装环境条件、卫生管理情况、设备维护情况等因素的影响较大。城中村建筑密度大,楼宇建筑不规整,没有统一规划,街巷多而错综复杂,生活与生产设
9、施比较简陋,生活垃圾、污水未能妥当处理。同时,售水机的安装环境较差,且大多为露天安装,缺乏相应的保护设施。调查发现部分售水机取水口的挡板缺失(无防护措施),暴露在开放环境中,极易发生二次污染。另外由于现制现售饮用水经营门槛低,经营者卫生管理意识差、水平低,对售水机的滤芯、滤膜更换不及时或质量不过关,导致净化能力下降甚至滋生细菌。若距离售水机直径 10 m 以内存在污染源,则水质受污染概率大大增加5-6。图 2 城中村现制现售净水站1.2 城中村排水系统特点1)城中村排水体制特点。城中村排水多为雨污合流制。城中村居住小区和公共建筑存在的排水问题主要是雨污水立管合流(见图 3),即屋面雨水和室内厨
10、房、卫生间的污水经由同一立管排出。城中村住宅为自建房,多数无雨污分流系统,即只有 1 套排水系统7。由于缺乏有效的维护管理,城中村户外排水管网混接错接现象普遍存在,如下雨时雨水溢出形成积水、将雨水管接入污水管等。图 3 雨污混流现象2)城中村排水管道特点。城中村排水管道缺陷病害严重。城中村排水管网修建年代久远,大部分已超过使用寿命,排水管道缺陷病害严重。管道缺陷病害主要分为影响强度、刚度和使用寿命的结构性缺陷,以及导致管道过水断面发生变化、影响442024 年第 1 期宁克明,宁雨阳,董紫君,孙晓辉,王颖雯:城中村供排水系统安全风险及生物污染阻控措施排水畅通性能的功能性缺陷8。其中:结构性缺陷
11、的类型包括破裂、变形、起伏、异物穿入、渗漏、支管暗接、错口、腐蚀、脱节和接口材料脱落;功能性缺陷主要包括沉积、结垢、障碍物、残墙/坝根、树根和浮渣9。2 致病性微生物城中村供排水系统传播途径及防 控关键节点2.1 传播途径1)建筑内如果出现携带病原体的患者,在其粪便、衣物洗涤水和洗漱水等由患者接触或产生的污水中会掺杂着致病性微生物,以气溶胶、浮渣和底泥等形式存在于排水管道(见图 4 中 6、8、11处)中10。2)一些城中村的厨房和阳台排水管没有设置液封储水管或洗手盆存水弯和地漏水封(见图 4 中 5 处)破坏,失去密封性。当排水管道中污水跌落时,气液交融,含有致病性微生物的气溶胶就会通过排水
12、管道与室内连接处(见图 4 中 1、2、3、4 处)或在排水管道破裂处渗入住宅室内,污染室内空气环境,人类接触了含有致病性微生物的气溶胶后,导致感染。3)化粪池(见图 4 中 10 处)内的有机物在厌氧分解时会产生含水气溶胶,产生致病性微生物传播的隐患。由于城中村建筑密集,每户都有独立的化粪池,导致化粪池数量较多,所以化粪池的传播风险较大11。4)致病性微生物也有可能存在于管道内壁、检查井内壁、管道底部、检查井底部积存的污泥中(见图 4 中 9 处),当发生污水外溢时或例行检修时容易引起疫情的传播12。5)致病性微生物气溶胶可通过污废水通气立管进入室内甚至是二次供水水箱(见图 4 中 7 处)
13、。1234571110986注:1 为水池;2 为地漏;3 为浴缸;4 为马桶;5 为存水弯;6 为室内排水管;7 为二次供水水池(水箱);8 为排水立管;9 为活水出户检查井;10 为化粪池;11 为市政排水管道。图 4 城中村供排水系统传播途径点位图2.2 防控关键节点结合城中村街区供排水系统特点及致病性微生物在街区供排水系统的传播途径,对城中村供排水系统薄弱位置进行整理总结。致病性微生物主要是通过建筑供水系统、室外供水系统、建筑排水系统和户外排水系统进行点源面源传播,各个可能存在传播途径的关键风险节点见表 1。表 1 街区供排水系统致病性微生物传播的风险体系一级风险节点二级风险节点典型城
14、中村供排水系统风险体系供水系统室外低压供水管路供水管道转接处供水管道供水顺序供水水阀门配件屋面供水水箱管网漏损点排水系统存水弯地漏排水管道污水出户检查井/化粪池污废水立管及通气立管屋面通气帽管道转折/落底积泥处管道破裂/弯曲变形处街区雨污混接点/市政接驳雨污混接点沿街五小(小餐饮/小洗车店/小超市/小理发店/小旅店)排水接入点小区露天垃圾堆放点与排水立管相通的卫生器具暴露部位3 深圳市城中村供排水系统防控措施和经验3.1 统一供水水源对城中村供水水源进行统一化,排查城中村自备井使用情况,可封闭公共供水管网覆盖范围内的自备井,其中对取得取水许可证且具备公共供水条件,同时邻近人口密集场所的中深层承
15、压水的自备井,可经研判转为应急备用井,封存备用。在自备井逐步关闭后,建议相关部门仍要对城中村自备井使用情况进行定期或不定期的检查,杜绝私自使用自备井情况的再次发生。3.2 排除屋面水箱(即二次供水水箱)潜在污染 风险对屋面水箱设置遮挡板或二次供水水房,以防止外界环境中的有害灰尘等进入水箱污染水体,也可避免阳光照射,防止余氯快速消减。评估二次供水水箱的规格是否与该用户用水需求相匹配,若远大于用户用水量,需更换相应规格的二次供水水箱。对二次供水水箱材质进行检查,如果是采用钢452024 年第 1 期筋混凝土的材质,应更换为不锈钢等耐腐蚀的材质。同时,检查建筑的伸顶通气立管或通风管是否与屋面水箱保持
16、安全距离,是否设有导流风帽或风机。如果未设置,建议增设导流风帽或风机,使气体排向非水箱方向。日常可积极联系第三方机构,对屋面水箱进行水质评估、水箱清洁等维护。3.3 供水管道改造基于现有的供水管网,因地制宜进行供水管网扩充,做好片区供水管网规划,可通过更换大管径供水管道和新建供水管网的方式以满足现有或未来用户的用水需求。进行供水管网管道问题普查,针对需改造管段选取合适的管材(如球墨铸铁管),以及结合具体施工情况,采用合理的检漏方法。3.4 暂停使用现制现售饮水机在公共卫生事件突发时,将现制现售饮水机暂停使用。现制现售饮水机使用人流量大,接水口可能会被不同人的接水桶触碰,易发生交叉感染,感染风险
17、极大,最好暂停使用。日常维护中,需保证机器外观以及安置环境干净整洁,可设置遮雨、防尘保护措施,及时更换滤芯、滤膜,张贴“不得直接饮用”等宣传告示,定期进行水质检测。3.5 雨污分流改造城中村雨污分流改造,首先需要进行管道普查和检测,找出错混接点和缺陷管道位置,以便设计改造方案。同时结合现有合流管作为污水管并新建1 套雨水管网,对现有排水管网的错混接点进行改造。雨污分流改造主要包括改造市政排水管网、建筑混流立管、源头新建雨污水管道、末端设置溢流井等措施13-14。如有不具备雨污分流实施条件的城中村可实行在片区排水末端进行截留。3.6 道路排水管修复加强管道巡检和检测工作,及时发现排水管道缺陷病害
18、处,并进行修复。可根据实际情况对管道结构性缺陷优先采用非开挖修复技术进行局部或整体修复、加固和改造;不能非开挖修复的可采用拉管或顶管施工;埋深等工程条件不足的地方采用开挖施工15。对排水管网进行定期管道清疏,避免功能性缺陷。3.7 增强供排水系统生物风险防范意识随着新冠疫情的结束,供排水系统的生物安全引起关注,人们恢复正常生活。但是居民们也容易掉以轻心,公共场所不戴口罩或不规范佩戴、随地吐痰等现象屡见不鲜,且城中村人员密集,一旦发生公共卫生事件,传播速度相对较快,因此,对于居民们应对公共卫生事件突发状况需要进一步宣传教育。4 结语城中村供排水系统较为密集,情况复杂,一旦发生污染事件,暴露风险较
19、高,极易造成聚集性疫情爆发。明确城中村各个风险点位,从风险源阻控污染传播是最有效的方法,对保障人民群众生命安全和身体健康具有重要意义。从致病性微生物防控角度分析城中村供排水系统特点,总结供排水系统微生物传播途径和关键污染风险点位,提出相应防控措施,进一步提升城中村供排水系统的用水健康安全性水平。参考文献:1 本刊编辑部.世界卫生组织公布香港淘大花园 SARS 传播的环境卫生报告 J.环境与健康杂志,2003,20(4):245.2 陈卓然,董捷,魏振彦,等.温度对供水管网中余氯变化影响的分析 J.天津科技,2019,46(9):16-17.3 朱铭桥.城中村给水管网改造工程设计方案探讨 J.供
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