淺議城市直飲水集中供水工程的規劃及設計

龐民杰

摘 要：城市供水水質在不斷下降，為了確保居民生活用水的水質，通過在城市中規劃集中的直飲水供水工程，確保供水質量。本文對城市直飲水集中供水工程的規劃和設計進行簡單探討。

關鍵詞：城市供水；集中供水；直飲水；工程規劃

中圖分類號：TB491文獻標識碼： A

一．引言

但隨著我國城市工業化的快速推進，城市自來水的水質卻在不斷下降，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對這一問題。但是，桶裝或瓶裝水從出廠到飲用期間，常常要存放較長時間，靜止狀態存放的水會因水分子鏈狀結構加長、亞硝鹽含量增高等因素而老化變質不宜飲用。為了改善飲水水質，在城市中規劃直飲水集中供水工程來實現。

二.直飲水概述

1. 直飲水工藝原理

直飲水工藝是運用現代高科技生化與物化技術，對自來水進行深度凈化處理，去除水中的有機物、細菌、病毒等對人體有害的物質，保留對人體有益的微量元素和礦物質；同時采取分質供水方案，采用優質管材設立獨立循環式管網，將凈化后的優質水送入戶內，供市民直接飲用。由于城市給水管網整體改造困難較大，整個城市“分質供水”無法在短期內實現，因此以學校、居民社區等為單位的管道直飲水供給就成為必然而且可行。實踐證明，在居民社區等集中供水單位實施直飲水和自來水供水兩套系統，一套管網輸送自來水用于日常生活，另一套管網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切實可行的辦法。

2. 直飲水生產工藝

直飲水處理方法目前，國內外對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）的外側進入濾芯內部，微量懸浮物或細小雜質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物、重金屬、細菌、病毒等有害物質，部分脫鹽、去硬度、適量保留部分礦物質。

⑤活性炭吸附：除臭、除色、除有機物、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，具有脫鹽性能，能有效脫出水中的無機離子、小分子。

⑨臭氧殺菌：利用臭氧發生器制取臭氧，臭氧是強氧化劑，能氧化水中的有機物，殺死病毒、芽孢及細菌等。

⑩紫外線殺菌：利用高強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菌體內的核酸功能，使微生物致死，達到消毒目的。

三、城市直飲水集中供水工程的規劃和設計

1.城市直飲水集中供水的必要性。

我國長期以來，傳統的城市供水系統不論用途，等質供應，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、環衛等市政用水，都無一例外，即只有符合生活飲用水水質要求的一種水質。但是達到這種水質要求的自來水并不能直接飲用，還需要進行加熱至沸騰。一般在生活用水又分為(1)優質直飲水：供人們直接飲用，在水質上能夠保證安全，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。用同一種水質來滿足不同用水需求，顯然不利于保護日益匱乏的水資源和能源節約。從用水構成來分析，2003年我國城市人均用水量約為400L／d，其中工業用水占了很大的比重，城鎮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、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(直飲水及其他對水質要求較高的生活用水)水質要求而將水廠的供水水質全部提高既不科學，也不合理。因此，將直飲水(直飲水及其他對水質要求較高的生活用水)與其他用途用水分開供應，實施分質供水勢在必行。

2. 城市直飲水集中供水規劃和設計要點

直飲水凈化是一項系統工程, 設計應從全系統的優化組合考慮, 量體裁衣, 結合工程實況, 給業主設計、選擇和定作最適合的管路和設備, 使各單元能各自發揮其最佳效應, 保證水質,且便于今后管理與維護。

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

（2）《管道直飲水系統技術規范》規定, 管道直飲水在供配水系統中的停留時間不應超過12h,否則水質變差, 若放掉此段管中的水, 勢必造成水資源浪費。因此, 為保證飲用水水質, 管路系統設計應設循環管道, 以便平時將管路中停滯的水回流到凈水設備進行消毒后再供出, 且供回水管網應設計為同程式。

在目前一些多層及高層建筑直飲水公共立管設計中, 為減少不循環的支管管長, 立管經常被設計在住戶戶內的廚房或陽臺, 造成立管維護和檢修不便, 出了漏水等情況又容易被業主投訴。因此建議在建筑方案設計階段, 管道直飲水設計工種能提前介入各專業配合, 使立管位置合理化, 支管走向設計簡捷、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置在豎井內, 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境溫度影響, 設計人員應謹慎采用。

（3）管材的選用應符合相應的現行國家標準的規定, 可選用不銹鋼管、銅管或其他符合食品級要求的優質給水塑料管和優質鋼塑復合管。采用鋼塑復合管材連接時, 需有嚴防直飲水與鋼管直接接觸的技術措施, 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 年內不得因臭氧腐蝕而產生脫落、穿孔, 管道應能承受不小于500kg / m2 的機械重壓, 高層管網至少能承受2.1 MPa 的內壓。

（4）管網流速選擇, 通常水在管道中滯留會導致細菌滋生,而且在管道水流截面的不同位置其流速也是不同的, 管截面中心點的流速要比管壁上的流速大得多。當流速較小時, 水雖然會流動, 但因管壁的滯留作用, 在管壁上仍然會滋生細菌。所以直飲水管道對流速是有一定要求的。為了確保直飲水不會在輸送過程中產生細菌污染, 并考慮到管網投資的經濟性, 選擇適當的流速非常重要。管網流速的選定, 既要充分考慮到直飲水微生物控制對水系統流量運行特性的特殊要求, 又要充分兼顧系統運行所產生的動力費用。根據微生物流體力學要求, 管網的介質必須處于“湍流狀態”下流動。根據美國FDA 做的雷諾實驗表明, 當Re= 1000 以上時,流體才能真正處于穩定湍流狀態, 所以管網流速在常用管材中一般選擇3m/ s~ 1.5m/ s 之間。兼顧技術性和經濟性, 建議將管道直飲水流速設定為2m/ s。

（5）在凈水機房設計方面應注意: 除生活飲用水及為機房服務的管道以外, 其他管道不得進入凈水機房; 應滿足生產工藝的衛生要求; 應配備空氣消毒裝置; 應設置化驗室; 當采用臭氧消毒時應設置臭氧尾氣處理裝置等。

四.結束語

城市直飲水集中供水對于改善城市供水水質具有良好效果，在規劃設計中要結合城市實際情況，科學選擇供水管材、合理設計處理工藝，確保供水質量。

參考文獻：

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