某小學(xué)建筑直飲水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

陳茜

1.概述

長期以來，如何解決學(xué)生在校期間飲水問題，一直是全社會共同關(guān)注的焦點(diǎn)，傳統(tǒng)的開水器、桶裝水或者學(xué)生自帶水、飲料等飲水方式，對學(xué)生的成長存在著極大安全健康隱患。并且受整體環(huán)境惡化的影響，傳統(tǒng)的“混凝——沉淀（或澄清）——過濾——加氯消毒”水處理工藝，對水體中有害的溶解性有機(jī)物和低分子物質(zhì)難以去除[1]。隨著人們對日常飲用水水質(zhì)要求的提高，在我國沿海城市及發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)校也啟動了直飲水計(jì)劃，直飲水與校園飲水的傳統(tǒng)方式相比具有明顯的優(yōu)勢和發(fā)展前景，但同時(shí)也存在著諸多亟待解決的問題[2、3]。

2.工程概況

某小學(xué)位于福建省，學(xué)生人數(shù)約1600 人，由教學(xué)樓（已建）、體藝樓及教學(xué)綜合樓組成，其中終端直飲水設(shè)置在教學(xué)綜合樓，為多層公共建筑，地下室功能為設(shè)備用房及機(jī)動車停車場，直飲水設(shè)備用房設(shè)置在教學(xué)綜合樓的地下室。飲用水供應(yīng)的特點(diǎn)：供水高峰時(shí)間集中在下課休息時(shí)間，夜間基本無供水。

3.管道直飲水處理工藝

3.1 管道直飲水系統(tǒng)

系統(tǒng)由供回水管道、水處理設(shè)備與供水設(shè)備及終端飲水機(jī)組成。

3.2 管道直飲水系統(tǒng)工藝

管道直飲水系統(tǒng)主要以市政自來水為水源，包括預(yù)處理工藝、主體工藝和后處理工藝。

3.2.1 預(yù)處理

預(yù)處理是為了去除水中的顆粒物質(zhì)、溶解性膠體和部分無機(jī)離子，可保護(hù)過濾膜免受污染，延長過濾膜的使用壽命，同時(shí)可減少在消毒過程中產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物。預(yù)處理包括原水箱、原水泵、過濾器（可選多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器、樹脂軟化器或普通精密過濾器、自潔式過濾器、根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行工藝選擇），自來水經(jīng)過預(yù)處理后可以有效去除自來水中殘留的泥沙、懸浮物等物質(zhì)，降低濁度和部分有機(jī)物，延長設(shè)備的使用壽命，保證出水水質(zhì)。

3.2.2 主體工藝

主體工藝有反滲透、納濾、超濾和微濾。微濾的特點(diǎn)是水通量大，當(dāng)原水中膠體與有機(jī)污染物少時(shí)采用。超濾是以壓力為推動力的膜分離技術(shù)，主要采用中空纖維過濾新技術(shù)，配合三級預(yù)處理過濾清除原水中的雜質(zhì)，當(dāng)水通過超濾膜后，可將水中含有的大部分膠體硅除去，同時(shí)可去除大量的有機(jī)物等。反滲透對水中的有機(jī)、無機(jī)污染物都能有效去除，但缺點(diǎn)是有益人體的無機(jī)離子去除率較高。納濾分離性能介于反滲透和超濾之間，可將相對分子質(zhì)量較小的物質(zhì)，如無機(jī)鹽或葡萄糖、蔗糖等小分子有機(jī)物從溶劑中分離出來，適用于原水有機(jī)污染嚴(yán)重，小分子可溶性有機(jī)質(zhì)含量較多的情況，對有機(jī)物截留率很高。

3.2.3 后處理工藝

后處理工藝的主要目的是防止二次污染，包括凈水箱、凈水泵、消毒（臭氧發(fā)生器、紫外線殺菌器和精密過濾器等）。對在凈水箱和管道中存留的凈水進(jìn)行進(jìn)一步的處理，確保供水水質(zhì)。后處理可以改善飲水口感，方法有溫度調(diào)節(jié)、礦化過濾、pH 調(diào)節(jié)、電磁化等。

4.學(xué)校飲用水處理工藝流程選擇及直飲水系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

4.1 飲水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

以建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB50015-2019）[4]、圖集《建筑管道直飲水工程》（07SS604）、《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ 94-2005 和《建筑與小區(qū)管道直飲水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T110-2017）[5]等相關(guān)規(guī)范為依據(jù)。

4.2 設(shè)計(jì)概述

4.2.1 水源

從校區(qū)市政給水管引入一根DN32給水管，作為直飲水原水水箱的補(bǔ)水管，綜合考慮原水水質(zhì)情況和用戶對水質(zhì)的要求，采用反滲透為主體工藝。

4.2.2 工藝流程

采用市政給水管→原水水箱→預(yù)處理→深度凈化處理（反滲透）→直飲水水箱（后處理）＋恒壓變頻供水設(shè)備→用水點(diǎn)的下行上給供水方式（圖1）。

圖1 工藝流程示意圖

4.2.3 設(shè)計(jì)用水量

設(shè)計(jì)水量是影響工程經(jīng)濟(jì)及技術(shù)性的重要指標(biāo)，直飲水量應(yīng)根據(jù)師生的人數(shù)，和《建筑與小區(qū)管道直飲水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T110-2017）中規(guī)定的定額計(jì)算，本工程直飲水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為2.0L/人·d，飲用人數(shù)1600 人，設(shè)計(jì)最大日用水量3.2m3/d。原水箱容積按儲存最高日2h～4h 小時(shí)用水量確定。成品水箱儲存處理后的水，直飲水水箱容積按日用水量的30%～40%考慮。

4.2.4 終端用水

直飲水應(yīng)采用直飲水專用水嘴，（1）最低工作壓力不宜小于0.03MPa。（2）額定流量0.04 L/S～0.06L/S（工作壓力為0.03 MPa～0.O5MPa）[6]。直飲水飲水機(jī)均設(shè)置在便于取用的公共位置，教學(xué)樓綜合樓每層預(yù)留七個(gè)直飲水專用水嘴。

4.2 供水及循環(huán)回水

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)樓這種特殊的民用建筑，用水高峰期一般出現(xiàn)在課間10min 的休息時(shí)間，最大時(shí)用水量的60%～90%出現(xiàn)在這一時(shí)段，即0.5h 內(nèi)。經(jīng)過概率法和百分?jǐn)?shù)法比較，按照現(xiàn)有條件，百分?jǐn)?shù)法比較能反映教學(xué)樓集中密集式供應(yīng)直飲水的情況，根據(jù)水嘴個(gè)數(shù)和同時(shí)使用百分?jǐn)?shù)來確定管徑及供水設(shè)備參數(shù)。同時(shí)根據(jù)凈水及供水設(shè)備和貯水箱的大小、供水管管徑計(jì)算循環(huán)流量。本工程配水支管長度均未超過6m，采用干管循環(huán)。為使各供水環(huán)路循環(huán)時(shí)間基本一致，管道回水采用同程布置。用水量小或夜間無人用水時(shí)，整個(gè)管網(wǎng)采用定時(shí)循環(huán)，保證供配水管道直飲水停留時(shí)間不超過10h。本工程回水采用紫外線消毒及臭氧消毒，臭氧相比其他消毒劑，氧化能力強(qiáng)、投加少、反應(yīng)快、效果好，對水溫、pH 值等適應(yīng)面廣，為了確保管網(wǎng)末梢水在使用過程中不滋生細(xì)菌，要保證成品水中剩余臭氧量不小于0.1mg/L，且出水水質(zhì)應(yīng)滿足《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ 94-2005）的規(guī)定[7]。本工程供水采用下供上回形式，系統(tǒng)示意圖如圖2。

圖2 下供上回式管道真飲水系統(tǒng)

4.3 管道直飲水凈水機(jī)房及直飲水系統(tǒng)的水質(zhì)檢查

4.3.1 管道直飲水凈水機(jī)房布置

凈水機(jī)房應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的衛(wèi)生及相關(guān)規(guī)范要求。飲用凈水化學(xué)處理劑應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《飲用水化學(xué)處理藥劑衛(wèi)生安全性評價(jià)》（GB17208）的規(guī)定。

4.3.2 管道直飲水系統(tǒng)

日常供水水質(zhì)檢驗(yàn)、管道直飲水控制系統(tǒng)、管道直飲水系統(tǒng)清洗和消毒均應(yīng)符合《建筑管道直飲水工程》（07SS604）、《建筑與小區(qū)管道直飲水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T110-2017）的規(guī)定。

4.4 管材

管材選用應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，選用不銹鋼管時(shí)，應(yīng)注意其耐水中氯離子濃度的能力。本工程采用反滲透膜工藝，不能采用銅管。本工程直飲水管道明設(shè)采用雙卡壓式薄壁不銹鋼管及管件，管件應(yīng)符合《不銹鋼卡壓式管件組件 第1 部分：卡壓式管件》（GB19228.1）要求。嵌墻安設(shè)、埋地管采用塑覆雙卡壓薄壁不銹鋼管。直飲水管道采用壓力等級為P1.0MPa 的薄壁不銹鋼管及管件，給水管道應(yīng)采用與管材相適應(yīng)的管件。管材選用應(yīng)符合相應(yīng)的現(xiàn)行國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并應(yīng)達(dá)到《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 17219）的要求。

5.結(jié)語

目前，傳統(tǒng)的自來水系統(tǒng)面臨著來自多方面的威脅，城市的供水管道已經(jīng)有很長的歷史，附著在管道內(nèi)壁的雜質(zhì)和各種類型的微生物、小區(qū)的水池等給水構(gòu)筑物可能存在的二次污染，對水質(zhì)的影響很大。現(xiàn)行氯化消毒處理技術(shù)的消毒副產(chǎn)物又可能產(chǎn)生危害性。管道直飲水存在自身的優(yōu)勢機(jī)遇，但建筑管道直飲水的設(shè)計(jì)，不僅要結(jié)合用戶對水質(zhì)的要求及原水的水質(zhì)特點(diǎn)，還要考慮造價(jià)、能耗、利用率，并且后期的運(yùn)行管理，定期對濾膜及管道進(jìn)行清洗、消毒以及對水質(zhì)安全的持續(xù)監(jiān)測更是對這個(gè)系統(tǒng)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。