铁路系统给水安全及预警思考

铁路供水水质安全预警与保障对策铁路供水水质安全预警与保障对策铁路供水水质安全预警与保障对策铁路供水水质安全预警与保障对策朱向宏何洪昌季海峰（北京新水季环境工程有限公司100044）摘要：铁路是国家社会经济的重要命脉，其供水安全不仅关系到乘客和铁路职工的生命，而且影响国家的和谐与稳定。随着点源和面源污染的日益加剧，近年来铁路供水水源出现了不同程度的污染；一些突发性环境污染事故也对铁路供水水质产生巨大警示；在新的形势下，铁路供水还可能受到恐怖袭击和投毒的威胁。然而现有铁路给水处理技术和水质安全检测预警系统尚无法有效应对上述问题与挑战。本文分析了目前铁路供水系统存在的水质安全隐患，思考了新形势下铁路供水水质安全保障的重点，提出了相关的建议，为铁路供水部门提供借鉴和参考。关键词：铁路；供水系统；水质安全；预警与保障Abstract：Therailwaysystemisanimportantlifelinefornationalsocialandeconomicsecurity,andthesecurityofwatersupplysystemnotonlyconcernsthesafetyofpassengerandtherailwaypersonnel,butalsoaffectsthenationharmonyandstability.Withtheincreasingofpointsourceandnon-pointsourcepollutions,thesupplysourceofwaterpollutedtovariousextentsinrecentyears,accidentalpollutioneventalsohadprofoundimpactsonthewaterquality.What’smore,inthenewcircumstances,supplysourceofwaterunderthedangerofterroristattacksandpoisoning.However,theexistingrailwaysupplywatertreatmentsystemandwaterqualitytestingandsecurityearlywarningsystemwerenotvalidfortheaboveproblemsandchallenges.Currentwaterqualitysecurityhazardsofrailwaywatersupplysystemwereanalyzed;thekeypointsofsafeguardfortherailwaywatersupplysystemwereconsidered;severalsuggestionsonwaterqualitysafetyguaranteewereproposedtotherailwaywatersupplysystemforreference.Keyword:railway,watersupplysystem,waterqualitysecurity,earlywarningandguarantee1.1.1.1.概述概述概述概述铁路供水系统主要任务是保证铁路生产运输不间断用水，供给铁路乘客、职工及其家属必需的生活和工业生产用水。铁路运输系统是国民经济的重要命脉，铁路供水工作是保障生产和运输效果方面的关键环节，铁路供水水质是否正常直接影响铁路运输生产的安全及广大铁路职工的生活、影响铁路旅客运输服务质量，也会对国家的安全与稳定、经济的健康发展带来重大影响。因此，铁路给水系统重要性很高。近年来铁路运输职能全面提升，营运量逐年增加，随着人民生活水平的提高，对出行的舒适、便捷方面的要求也在提高，特别是随着城际高速铁路的相继运营和高铁、动车等高速列车的迅速发展，对配套供水的水质、安全性等方面的需求发生了巨大变化。就客运而言，人民群众对水质安全关注度极高，对良好饮水水质的要求不断提高。然而，当前全国性的水体污染、水环境恶化现象对我国水环境、水生态和供水形势造成了很大挑战。突发性环境污染事件、安全事故及恐怖袭击等给供水安全带来新的威胁。铁路给水站点具有点多线长、分布较散、能力普遍较小的特点，多数站点处于农村，由于缺乏可靠的市政或城镇集中供水水源等原因，不得不自建铁路水厂，并且由于管理难度大，供水质量普遍较低[1]。由于水质监管系统不够完善，难以对突发性供水水质恶化事件进行迅速预警和有效处置。因此，在新的形势下，需要结合铁路的自身特点，重新审视水质安全预警与保障在铁路供水工作中的重要作用，如何对供水水质变化进行迅速、有效的预警，并建立高效、可靠的安全保障系统，已经成为铁路供水系统亟需面对和解决的重要问题。2.2.2.2.新形势下铁路供水系统水质安全隐患新形势下铁路供水系统水质安全隐患新形势下铁路供水系统水质安全隐患新形势下铁路供水系统水质安全隐患铁路系统用水一般为自产自供，供水水源为地表水或自备水源井。供水系统包括取水、投加、终级处理、送水、网运、中央控制及废水处理等单元，如图1所示。其中，投加单元是给水处理的主要单元，包括混凝投药和消毒两部分。对于地下水，一般只有消毒处理，只有部分水厂对投加单元出水进行过滤处理。铁路给水一般采用二氧化氯、次氯酸钠、紫外线、漂白粉(精)等四种消毒方式。实际上，为控制投资规模和运行成本，降低系统复杂程度，以往地下水为水源的供水设施，水质控制主要靠过滤消毒，甚至只依赖饮水消毒片、漂白粉精片等简单的消毒处理[2]。该类设备本身存在着自控能力和安全性能低等缺陷，往往无法保证供水水质。少部分场站建设了除铁、除氟等设施，处理系统出水一般进入水塔或进行变频供水。由于供水管网系统落后，自来水面临二次污染的危险。取水混凝沉淀消毒过滤管网取水混凝沉淀消毒管网取水消毒管网（1）（2）（3）图1铁路供水站（点）供水处理系统流程图近年来，我国许多地方水源中出现了氨氮、氟、有机物超标现象，环境激素或毒素、杀虫剂、“三致”毒物及一些难降解有机物也给铁路供水带来极大的考验。总体而言，新形势下造成铁路供水安全隐患的因素包括：水源自身污染、突发性环境污染事故、恐怖袭击与投毒等。2.12.12.12.1水源自身污染水源自身污染水源自身污染水源自身污染正常情况下，受地下水水源条件限制，铁路水源中常存在区域性氟、铁、锰等微量元素偏高现象。近些年来，随着工业及生活污水、垃圾、城市和农村面源等影响，许多污染物随污水或雨水进入地表水体，或下渗进入地下水中，受此影响，许多铁路供水站水源出现新的污染态势。2004年监测数据显示，城镇集中式饮用水源有不同程度的超标，745个地表水国家控制断面中，仅有38%的地表水达到水环境类标准，主要污染指标为氨氮、石油类、高锰酸盐指数等[3]；2009年《中国环境状况公报》显示，全国七大水系总体为轻度污染，国家408个地表水控制监测断面中，水质差于Ⅳ类的比例高达42.7%[4]。受城市污水、生活垃圾和工业废弃物析出液以及化肥农药等渗漏影响，我国地下水质量也呈现恶化趋势。据有关部门对全国118个大中城市地下水水质监测统计结果，污染较重的城市高达64%；许多地区地下水存在“三氮”超标的现象，难降解的芳烃类有机污染指标检出率较高，部分地区地下水中检出“三致”有机污染物、环境激素类污染物；部分城市和工业基地，地下水中挥发酚、氰化物、砷、汞、六价铬和其它重金属元素以及石油烃污染问题突出[5]。在广大北方地区，地下水超采产生水位下降、地表污染入渗、地下水自然净化能力不足等因素使水质恶化情势更为复杂。近年来，我国水源水质污染有加剧和恶化的趋势，由于绝大多数铁路水厂还采用常规处理工艺，使处理后饮用水水质得不到有效保证。农药残余、环境激素类、难降解有机物、铁、锰、氟、以及重金属类等污染物成为铁路供水面临的重大挑战。而这类污染物会对人体造成长期深远的不良影响，例如其中（亚）硝酸盐、重金属、难降解有机物以及“三致”污染物长期进入人体还会诱发癌症等致命或致残疾病，并对后代产生持续性影响。随着2007年我国新版《生活饮用水卫生标准》的颁布，铁路水厂面临难以达到新标准的严峻形势[6]。2.22.22.22.2突发性环境污染事件突发性环境污染事件突发性环境污染事件突发性环境污染事件近些年来，突发性环境污染事件频发，2006年吉林石化爆炸以及2010年某化工厂原料泄露事件，2010年福建紫金矿业铜酸水渗漏事故，2011年云南曲靖铬渣非法转移倾倒事件，都对周边及下游流域供水水源造成严重污染，给相关供水部门带来严重挑战和影响。目前，供水厂（站）一般仅检测流量、浊度、pH值、水温和出水余氯及其他相关指标[7]，缺少对氟、杀虫剂、难降解有机物、尤其是“三致”毒物、致病菌等监测，并且监测具有间断性和滞后性特点，无法对各项监测指标进行实时监测，对突发性环境污染事故难以预测，缺乏及时预警和应对能力，因此不能对突发性的环境污染导致的水源污染及时响应，由此极易引发重大铁路系统供水事故。2.32.32.32.3恐怖袭击与投毒恐怖袭击与投毒恐怖袭击与投毒恐怖袭击与投毒恐怖袭击与投毒是新时期铁路供水系统面临的新的挑战。恐怖袭击与投毒具有隐蔽性、突然性、潜伏性的特点，随着生物技术的不断发展，神经毒素等不易检测的有毒物质不断呈现。由于铁路站点的分散性和铁路供水管理的独立性，水质检测管理能力不足，铁路水质安全监管存在极大困难。现有监测设备尚不具备对恐怖袭击与投毒事件的及时响应能力，因此成为铁路系统水质安全的重大隐患。3.3.3.3.新形势下铁路供水安全保障及预警思考与建议新形势下铁路供水安全保障及预警思考与建议新形势下铁路供水安全保障及预警思考与建议新形势下铁路供水安全保障及预警思考与建议铁路供水安全保障是一个复杂的系统工程，需要完善有效的水质预警系统、水处理系统、供水系统等各个部门的协同作用。新形势下铁路供水系统应采取如下措施应对供水安全隐患和挑战。3.13.13.13.1建设新型水质生物预警系统建设新型水质生物预警系统建设新型水质生物预警系统建设新型水质生物预警系统水质检测和预警系统是铁路水质安全的第一道屏障。大多数的水质污染事故无法事先预知，引起水质污染的化学物质组成和污染后果也不断由简单向复杂化发展，常规的检测方法在短时间内很难检测出有毒的化学物质，特别是对那些预先无法确定的化学物质，常规水质检测方法也难以实现连续检测。北京市2008年奥运会前实施了水质生物预警系统。该系统选择对水中毒理因素特别敏感的鱼作为监测对象，通过对鱼的运动影像和生物电波频率等的实时监测来判断水质变化情况。水质生物预警系统工作原理如图2所示。当预警系统判断水质发生异常时，会自动进行水样的抽取和保存，并同时报警；系统还能实现远程监测和数据传输功能；当鱼呼吸、咳嗽和运动时，所产生的电波信号被电极捕捉并经放大后送入计算机系统进行对比分析；一旦多数鱼（六条以上）出现异常，则立即启动自动采样器采取问题水样并报警。该系统选择的鱼类品种包括鰕虎鱼、狗鱼、小鲛鱼、象鼻鱼、鳟鱼等，能够实时、连续、自动、全面的监测数据，具有检测水质复合毒性的能力，报警信号可靠，并易于传输接收，系统安装便捷，运行、维护简单。新型水质生物预警系统为铁路供水水质预警提供了良好的借鉴。图2生物预警系统工作原理示意图3.23.23.23.2采用高效的处理系统采用高效的处理系统采用高效的处理系统采用高效的处理系统目前，国内外有多种给水处理技术措施，除了传统的絮凝、过滤等技术外，超滤、反渗透过滤等膜技术在一些给水系统中也得到了应用。但该技术的高投资、高运行维护费、高额膜置换费使大部分项目运作十分艰难，而且，膜过滤主要体现了感观的清澈，对毒理指标而言，其处理效果和常规技术相比往往没有实质性改善。在发达国家和北京等地，这些年开始推广应用生物活性炭处理工艺以及臭氧-生物活性炭工艺[9-12]。生物活性炭技术是用于微污染水处理领域的高级水处理技术，集活性炭物理化学吸附及生物氧化降解的处理效能为一体。利用活性炭巨大的比表面积，吸附水中的环境激素或