淺議城市直飲水集中供水工程的規(guī)劃及設(shè)計(jì)

龐民杰

摘 要：城市供水水質(zhì)在不斷下降，為了確保居民生活用水的水質(zhì)，通過在城市中規(guī)劃集中的直飲水供水工程，確保供水質(zhì)量。本文對(duì)城市直飲水集中供水工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單探討。

關(guān)鍵詞：城市供水；集中供水；直飲水；工程規(guī)劃

中圖分類號(hào)：TB491文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一．引言

但隨著我國城市工業(yè)化的快速推進(jìn)，城市自來水的水質(zhì)卻在不斷下降，人們迫切希望能飲用清潔健康的水。目前，人們主要通過飲用桶裝或瓶裝直飲水來應(yīng)對(duì)這一問題。但是，桶裝或瓶裝水從出廠到飲用期間，常常要存放較長時(shí)間，靜止?fàn)顟B(tài)存放的水會(huì)因水分子鏈狀結(jié)構(gòu)加長、亞硝鹽含量增高等因素而老化變質(zhì)不宜飲用。為了改善飲水水質(zhì)，在城市中規(guī)劃直飲水集中供水工程來實(shí)現(xiàn)。

二.直飲水概述

1. 直飲水工藝原理

直飲水工藝是運(yùn)用現(xiàn)代高科技生化與物化技術(shù)，對(duì)自來水進(jìn)行深度凈化處理，去除水中的有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等對(duì)人體有害的物質(zhì)，保留對(duì)人體有益的微量元素和礦物質(zhì)；同時(shí)采取分質(zhì)供水方案，采用優(yōu)質(zhì)管材設(shè)立獨(dú)立循環(huán)式管網(wǎng)，將凈化后的優(yōu)質(zhì)水送入戶內(nèi)，供市民直接飲用。由于城市給水管網(wǎng)整體改造困難較大，整個(gè)城市“分質(zhì)供水”無法在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)，因此以學(xué)校、居民社區(qū)等為單位的管道直飲水供給就成為必然而且可行。實(shí)踐證明，在居民社區(qū)等集中供水單位實(shí)施直飲水和自來水供水兩套系統(tǒng)，一套管網(wǎng)輸送自來水用于日常生活，另一套管網(wǎng)輸送直飲水到用戶專供飲用，是目前改善我國城市飲水水質(zhì)切實(shí)可行的辦法。

2. 直飲水生產(chǎn)工藝

直飲水處理方法目前，國內(nèi)外對(duì)水的深度處理工藝很多，普遍使用的處理方法有：

①砂濾：除去水中大顆粒懸浮物，降低水的濁度。

②超濾：截流水中的膠體，除去水中的細(xì)菌、病毒、大分子顆粒，但此方法不能脫鹽。

③保安過濾：水從微濾濾芯（精度一般小于5μm）的外側(cè)進(jìn)入濾芯內(nèi)部，微量懸浮物或細(xì)小雜質(zhì)顆粒物被截留在濾芯外部。

④納濾：采用納濾膜，有效除去原水中的有機(jī)物、重金屬、細(xì)菌、病毒等有害物質(zhì)，部分脫鹽、去硬度、適量保留部分礦物質(zhì)。

⑤活性炭吸附：除臭、除色、除有機(jī)物、游離氯以及重金屬等。

⑥離子交換軟化：通過陰、陽離子交換除去水中的鈣、鎂離子，降低水的硬度。

⑦電滲析：在外加直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，使水中陰陽離子作定向遷移從水中分離除去。其主要作用是脫出水中的鹽。體積較大，管理、維護(hù)要求較高。

⑧反滲透：在加壓作用下，使水滲透到半透膜外，而鹽被膜阻擋在膜內(nèi)，具有脫鹽性能，能有效脫出水中的無機(jī)離子、小分子。

⑨臭氧殺菌：利用臭氧發(fā)生器制取臭氧，臭氧是強(qiáng)氧化劑，能氧化水中的有機(jī)物，殺死病毒、芽孢及細(xì)菌等。

⑩紫外線殺菌：利用高強(qiáng)度低壓汞燈放射紫外線，使水中微生物因紫外線輻射而破壞細(xì)菌體內(nèi)的核酸功能，使微生物致死，達(dá)到消毒目的。

三、城市直飲水集中供水工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)

1.城市直飲水集中供水的必要性。

我國長期以來，傳統(tǒng)的城市供水系統(tǒng)不論用途，等質(zhì)供應(yīng)，一管到底，無論是直接飲用或家庭洗衣、沖廁等生活用水，還是交通、綠化、商業(yè)、環(huán)衛(wèi)等市政用水，都無一例外，即只有符合生活飲用水水質(zhì)要求的一種水質(zhì)。但是達(dá)到這種水質(zhì)要求的自來水并不能直接飲用，還需要進(jìn)行加熱至沸騰。一般在生活用水又分為(1)優(yōu)質(zhì)直飲水：供人們直接飲用，在水質(zhì)上能夠保證安全，不需要加熱耗能就可以飲用；(2)生活飲用水：供人們洗漱、做飯、洗衣、洗澡等；(3)生活雜用水：用于沖廁、澆花、拖地等。用同一種水質(zhì)來滿足不同用水需求，顯然不利于保護(hù)日益匱乏的水資源和能源節(jié)約。從用水構(gòu)成來分析，2003年我國城市人均用水量約為400L／d，其中工業(yè)用水占了很大的比重，城鎮(zhèn)居民家庭生活用水僅占總量的10％左右。每人每天平均飲水約為2L，僅為總耗水量的二百分之一，即使加上烹調(diào)、洗碗洗菜、淋浴等用水也僅占總耗水量的5％左右。也就是說在所消耗的水量中，有很大一部分是使用低質(zhì)水就能滿足的地方。顯然，為了滿足不足5％的直飲水(直飲水及其他對(duì)水質(zhì)要求較高的生活用水)水質(zhì)要求而將水廠的供水水質(zhì)全部提高既不科學(xué)，也不合理。因此，將直飲水(直飲水及其他對(duì)水質(zhì)要求較高的生活用水)與其他用途用水分開供應(yīng)，實(shí)施分質(zhì)供水勢在必行。

2. 城市直飲水集中供水規(guī)劃和設(shè)計(jì)要點(diǎn)

直飲水凈化是一項(xiàng)系統(tǒng)工程, 設(shè)計(jì)應(yīng)從全系統(tǒng)的優(yōu)化組合考慮, 量體裁衣, 結(jié)合工程實(shí)況, 給業(yè)主設(shè)計(jì)、選擇和定作最適合的管路和設(shè)備, 使各單元能各自發(fā)揮其最佳效應(yīng), 保證水質(zhì),且便于今后管理與維護(hù)。

（1）反滲透( RO) 膜用作飲用水凈化的缺點(diǎn)是將水中有益于健康的無機(jī)離子全部去除, 一般不推薦飲水凈化。目前納濾工藝廣泛應(yīng)用于城市直飲水處理, 為居民飲用、烹飪提供優(yōu)質(zhì)凈水。

（2）《管道直飲水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定, 管道直飲水在供配水系統(tǒng)中的停留時(shí)間不應(yīng)超過12h,否則水質(zhì)變差, 若放掉此段管中的水, 勢必造成水資源浪費(fèi)。因此, 為保證飲用水水質(zhì), 管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)循環(huán)管道, 以便平時(shí)將管路中停滯的水回流到凈水設(shè)備進(jìn)行消毒后再供出, 且供回水管網(wǎng)應(yīng)設(shè)計(jì)為同程式。

在目前一些多層及高層建筑直飲水公共立管設(shè)計(jì)中, 為減少不循環(huán)的支管管長, 立管經(jīng)常被設(shè)計(jì)在住戶戶內(nèi)的廚房或陽臺(tái), 造成立管維護(hù)和檢修不便, 出了漏水等情況又容易被業(yè)主投訴。因此建議在建筑方案設(shè)計(jì)階段, 管道直飲水設(shè)計(jì)工種能提前介入各專業(yè)配合, 使立管位置合理化, 支管走向設(shè)計(jì)簡捷、順暢、合理。譬如建筑方案階段盡量考慮將住戶的廚房位置設(shè)置在靠近樓道公共水管豎井的地方, 并將公共直飲水立管設(shè)置在豎井內(nèi), 使接出的支管以最短的距離入戶。如碰到廚房位置靠近建筑外墻, 可以考慮將公共直飲水立管設(shè)置在建筑外墻的陰角位置, 注意不要影響建筑外立面美觀, 但該做法水溫易受環(huán)境溫度影響, 設(shè)計(jì)人員應(yīng)謹(jǐn)慎采用。

（3）管材的選用應(yīng)符合相應(yīng)的現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定, 可選用不銹鋼管、銅管或其他符合食品級(jí)要求的優(yōu)質(zhì)給水塑料管和優(yōu)質(zhì)鋼塑復(fù)合管。采用鋼塑復(fù)合管材連接時(shí), 需有嚴(yán)防直飲水與鋼管直接接觸的技術(shù)措施, 防止銹水溢出。可采取安裝管帽等措施。建議所選管材應(yīng)要具有耐腐蝕性, 必須承受不小于0.5ppm/ l 濃度的臭氧水溶液的腐蝕, 20 年內(nèi)不得因臭氧腐蝕而產(chǎn)生脫落、穿孔, 管道應(yīng)能承受不小于500kg / m2 的機(jī)械重壓, 高層管網(wǎng)至少能承受2.1 MPa 的內(nèi)壓。

（4）管網(wǎng)流速選擇, 通常水在管道中滯留會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌滋生,而且在管道水流截面的不同位置其流速也是不同的, 管截面中心點(diǎn)的流速要比管壁上的流速大得多。當(dāng)流速較小時(shí), 水雖然會(huì)流動(dòng), 但因管壁的滯留作用, 在管壁上仍然會(huì)滋生細(xì)菌。所以直飲水管道對(duì)流速是有一定要求的。為了確保直飲水不會(huì)在輸送過程中產(chǎn)生細(xì)菌污染, 并考慮到管網(wǎng)投資的經(jīng)濟(jì)性, 選擇適當(dāng)?shù)牧魉俜浅Ｖ匾?。管網(wǎng)流速的選定, 既要充分考慮到直飲水微生物控制對(duì)水系統(tǒng)流量運(yùn)行特性的特殊要求, 又要充分兼顧系統(tǒng)運(yùn)行所產(chǎn)生的動(dòng)力費(fèi)用。根據(jù)微生物流體力學(xué)要求, 管網(wǎng)的介質(zhì)必須處于“湍流狀態(tài)”下流動(dòng)。根據(jù)美國FDA 做的雷諾實(shí)驗(yàn)表明, 當(dāng)Re= 1000 以上時(shí),流體才能真正處于穩(wěn)定湍流狀態(tài), 所以管網(wǎng)流速在常用管材中一般選擇3m/ s~ 1.5m/ s 之間。兼顧技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性, 建議將管道直飲水流速設(shè)定為2m/ s。

（5）在凈水機(jī)房設(shè)計(jì)方面應(yīng)注意: 除生活飲用水及為機(jī)房服務(wù)的管道以外, 其他管道不得進(jìn)入凈水機(jī)房; 應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的衛(wèi)生要求; 應(yīng)配備空氣消毒裝置; 應(yīng)設(shè)置化驗(yàn)室; 當(dāng)采用臭氧消毒時(shí)應(yīng)設(shè)置臭氧尾氣處理裝置等。

四.結(jié)束語

城市直飲水集中供水對(duì)于改善城市供水水質(zhì)具有良好效果，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中要結(jié)合城市實(shí)際情況，科學(xué)選擇供水管材、合理設(shè)計(jì)處理工藝，確保供水質(zhì)量。

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