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铁路供水系统水质安全预警与保障朱向宏季海峰何洪昌（北京新水季环境工程有限公司）摘要：铁路系统是国家社会经济的重要命脉，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。伴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；突发性环境污染事故也对铁路供水水质产生深刻影响；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。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：Therailwaysystemisanimportantlifelinefornationalsocialsecurityandeconomic,andthewatersupplysystemsecuritynotonlyconcernthesafetyofpassengerandtherailwaypersonnel,butalsoaffectthenationharmonyandstability.Withthepointsourceandnon-pointsourcepollutionincreasing,thesupplysourceofwaterpollutedtovariousextentsinrecentyears,accidentalpollutioneventalsohadaprofoundimpactonthewaterquality,what’smore,inthenewcircumstances,supplysourceofwaterunderthedangerofterroristattacksandpoisoning.However,theexistingrailwaysupplywatertreatmentsystemandwaterqualitytestingandsecurityearlywarningsystemwerenotvalidfortheaboveproblemsandchallenges.Currentwaterqualitysecurityhazardsofrailwaywatersupplysystemwereanalyzed;thekeypointsofsafeguardfortherailwaywatersupplysystemwereconsidered;severalsuggestionsonwaterqualitysafetyguaranteewereproposedtotherailwaywatersupplysystemforreference.Abstract:railway,watersupplysystem,waterqualitysecurity,earlywarningandguarantee1.概述铁路供水系统主要任务是为保证铁路运输生产不间断的用水，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。然而当前全国性的水体污染、水环境恶化现象对铁路供水造成了很大挑战；突发性环境污染事件、安全事故及恐怖袭击等给铁路供水系统带来新的威胁；许多铁路供水系统分布分散和与许多供水站（点）与城镇供水系统相互独立，由于水处理工艺简单，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应对。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，并建立稳定的安全保障系统，已经成为铁路供水系统亟需面对和解决的重要问题。2.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。图1铁路供水站（点）供水处理系统流程图实际上，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，水质控制主要靠次氯酸钠发生器和ClO2复合消毒剂发生器等简单的消毒处理【3】[1]。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。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对铁路供水造成极大的考验。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。2.1水源自身污染正常情况下，受地表或土壤溶出物影响，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、面源污染物等影响，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污染。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【5】[2]；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%【6】[3]。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）题突出【8】[4]。以往供水厂（站）采取的处理设施能够有限去除SS及致病菌等常规污染物，对农药残余、环境激素类、难降解有机物、铁、锰、氟、以及重金属类去除能力非常有限。这类污染物会对人体造成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。2.2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[1]【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。2.3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，神经性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独立性，水质检测系统的落后性，铁路水质安全监管存在极大困难与漏洞，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.新形势下铁路给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。新形势下铁路给水系统应采取如下措施应对供水安全隐患和挑战。3.1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。有团队今年研发了水质生物预警系统。该系统选择鱼作为监测对象，通过对鱼的运动影像和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；同时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参考。图2生物预警系统工作原理示意图3.2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，其处理水质指标和常规技术相比没有实质性改善。近年来，还出现了生物活性炭处理工艺。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毒素、重金属以及芳烃类等难降解有机物，并利用活性炭为净水微生物提供生长载体，对所吸附的有机物的进行高效分解，从而实现了活性炭的再生，同时降低了对活性炭进行清洗的频率。此前，一些研发团队已经开展大量生物活性碳反应器的研究，并在中南海水质保障工程、密云水库内湖水质净化工程等项目中反复测试了许多技术成果。该技术对水中微量污染物、有毒有害有机物、色度、重金属治理效果明显，出水水质优良，为铁路系统供水安全和生态安全提供了可靠的保障途径。3.3制定突发性环境污染事故应急对策除了采取新型水质预警系统和高效处理系统外，还应针对突发性环境污染事故或恐怖袭击与投毒事件制定完善的应急对策，以保障和满足铁路运输系统及职工用水需求。可根据周边工业企业特点，分析可能发生的突发性污染事故类型，并针对可能出现的污染物质，采取相应技术措施作为应急储备。例如，周边有污染企业时，铁路供水场站可储备高效化学混凝剂、活性炭等水处理设备或产品，发生环境污染事故时进行应急水处理，以确保出水水质。除了采用原有水源外，还可选用备用水源。如以地表水为水源的铁路场站，有条件时可以自备井作为备用水源；有条件时，可预留城镇供水系统接口，在爆发突发性环境事故时应急供水；也可储备一定量自来水，在发生突发性环境事故时，紧急供应铁路运输系统或职工住区。3.4面源污染控制除了上述措施外，还应注重水源的保护。除了注重传统的点源污染治理外，还应注意面源污染的控制。应重视火车站点垃圾的收集处理工作，对于火车及车站的冲洗废水应进行收集，在进行有效处理后方可排放；以火车场站为中心，铁路沿线为延伸，建立综合雨洪控制利用系