今天小编带你看看科研人员如何去除管网内壁的生物膜；了解减少管道漏损的智能技术；还有用什么来监测废水中的氰化物，来减少有毒物质的存在。
1、去除管网内壁生物膜的措施
供水系统管路内经常会生长生物菌群，它可以附着在储水池、配水管网、终端用户的水龙头和淋浴喷头内。不像在污水处理过程中，生物菌群是非常重要的角色，在管道系统内，它可是不受欢迎的。它会导致管道内残余的消毒剂被消耗，并且容易使管壁发生腐蚀。
我们对供水管网内的生物菌群生长速度的研究还十分有限，它可能与管网所在地的水力工况、水质特性等有关。实际上，要想从管道表面取下这种菌群的样品是非常困难的，PUB与麻省理工学院联盟研发中心用管道传感器检测管壁的生物膜生长情况，这将作为解决水质管理问题的第一步。
科研人员计划在无线管内安装传感器以测量水生生物膜的电化学活性，以便在配水系统内选择取样点（图1）。这些传感器安装在探测指针顶端，利用闸阀将探测器配水管固定在一起。由传感器捕捉的电化学信号的强度与所探测到的被细菌覆盖的传感器表面积大小正比，以此对生物膜生长速率进行实时监测。在线监测数据（生物膜增长率等）将通过无线信号传送到终端。
通过线下生物膜测量系统的数据回馈来判断管内生物膜传感器的性能变化，这些数据取自附着在传感器表面最外层的生物膜，这些生物膜样品将被带回实验室，并进行基于细菌培养技术的微生物量化试验以及聚合酶链试验（Q-PCR）（图2）。
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科研人员认为，本项试验的研究结果将对分析生物膜生长的相关因素提供新的思路，这些相关因素包括如管道尺寸，材料，当地的水力条件（工作压力，流速，水体年龄），和当地的化学环境以及水质参数（浊度，氧化还原电位，余氯，微生物数量）。
“这项研究将使我们在饮用水分配系统中能够总结出更全面，也更详细的生物膜信息，这将有利于提高对终端用户水质的把控。”科研人员说。
2、减少管道漏损的智能技术
利用声呐技术通过水量分析和漏损调查等传统方法，对管网进行漏损监控往往是耗时又耗力的。水公用事业因此越来越多地转向“智能”泄漏检测技术，以帮助他们更有效的降低和管理管道的漏损情况。
来自日立的科研人员与PUB合作已经完成采用日立漏损监测技术进行的泄漏测试，这项技术可以潜在地提高PUB对管网漏损的管理能力。利用PUB地理信息系统（GIS）、监控与数据采集系统（SCADA）、客户消费数据、以及记录操作日志等信息，日立公司的漏损监测技术在一个指定的PUB供水区进行了技术验证。
利用资产信息和历史渗漏事件的数据，团队首先构建铸铁管道泄漏风险模型（CIP）（图1），以此作为可以预测因为腐蚀而发生管道泄漏风险的工具。通过对发生于2010年至2012年之间的实际事故发生率与模型预测的事故发生率进行比较，他们发现，所构建的风险模型事故预测率与实际事故发生率非常接近。“这种相关性说明以价值风险模型为工具，可以帮助公用事业预测管道泄漏，并合理进行管道更换计划。”科研人员解释说。
研究小组随后进行了分区域测试，他们将指定供水区划分为几个较小的分区域进行实地测试。
在分区测试中，通过对消火栓进行不同排放速率的放水以模拟管网泄漏的场景（图2）。对于每一个场景中，科研人员都分析了压力传感器在压力显著变化时的感应。当排出流量不同时，压力传感器的压力会发生变化，这说明压力变化是由模拟泄漏引起，而不是由本地用水量改变而引起的变化。
研究小组证实，他们的方法能够成功测算出在一个模拟流域面积内的泄漏水量为每小时180立方米，这相当于平均系统总水量的3.5％。然而，当漏损量较小时，压力传感器不会发生相应的压力变化。
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“验证结果表明，该技术适用于在那些漏损率较高的区域中寻找真正发生漏损的目标区域，这将使得公用事业部门针对管网漏损可以采取更有针对性的目标管理。”科研人员解释说。
展望未来，日立打算在管网漏失较严重的国家积极推销该系统，与此同时同步进行其他产品的开发，以加快推进其水环境解决方案业务在全球的发展。
3、废水中氰化物的监测
氰化物在新加坡被列为有害物质，允许排放限值为2毫克每升（mg/L）。它也是硝化过程中的一种抑制剂，含有氰化物的废水可能会严重导致下游生物法污水处理工艺的中断。
一个来自Awa仪器公司的科研团队与PUB展开合作，用他们的氰化分析器CL603检测出水中的氰化物（图1）。他们的目的是在实时连续监控的过程中，评估CL603分析器的可靠性，以便尽早发现工业废水中是否存在氰化物。
该项目小组与一个需要使用氰化物的工厂进行合作，将CL603分析仪安装在工厂站点，并成功地连续监测了10个星期，期间没有任何的操作和维护中断。
该小组首先在实验室条件下进行了数据相关性分析，两种数据分别来自CL603分析仪和实验室测试氰化物的标准方法（APHA4500CN-N）。数据相关因子可达0.99，这说明CL603分析仪在实验室条件下，并且待测样品中不存在其他干扰性物质的环境下是运行可靠的。
然后，科研人员将CL603分析仪用于实际污水样品检测。与实验室制备的标准氰化物溶液相比，实际污水中含有许多化学物质，可能会对氰离子的检测产生物质干扰。这可能会导致在线分析仪的读数低于同种样品在实验室环境下检测到的氰化物浓度。
该研究小组从两个地点取了水样，分别是工厂自身的污水预处理厂和工业聚集区的检修人孔（图2）。然而，由于样品中的氰化物浓度低于实验室的最低检测线0.005ppm，在检测之前必须向两种样品中都加入等量的氰化物，使浓度达到1~5ppm。与早期的相关性分析结果相同，CL603分析仪的结果和实验室测试法的结果显示了良好的相关性。因此，也反应了CL603分析仪的可靠性。
试验结果表明，CL603分析仪适于进行氰化物在线监测。这将使例如工业用户，监管机构（如PUB）等在其日常管理中大大受益。
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原标题：新加坡水创新|管网的管理与优化
