住宅二次供水設施改造設計探析

丁宇龍DING Yu-long

（深圳市水務（集團）有限公司，深圳 518000）

0 引言

現代城市建設中，高層住宅數量越來越多，市政管網直接供水無法滿足用戶實際供水需求，二次供水設施應用的必要性日益凸顯。但是，由于二次供水的現狀、運行和管理狀況存在很大的差別，致使居民飲用水“一公里”不合格的現象時有發生。隨著人民生活水平的提高，居民對水質要求也不斷提高，全面開展住宅二次供水設施改造設計以提高實際供水質量則備受人們的關注，這也是本文研究的重點所在。

1 二次供水設施現狀分析

20 世紀70 年代，我國開始出現二次供水設備。同時，伴隨著城市化建設的速度日益加快，高層住宅數量日益增加。但是，由于前期建設時對市政管網的相關壓力、流量等遠期使用考慮不足，導致傳統供水設備無法滿足居民增長的供水需求，需要二次供水設備進行加壓，進而催生出二次供水市場。二次供水主要是為了補償城市地區供水管路壓力的缺失，保障高層住宅正常飲用水而建立。二次供水設施能否按照國家規定進行設計、建設和工程建造的效果好壞，將直接影響著居民生活供水的水質、水量和用水安全，與我們的人民群眾正常生活息息相關。

但相對于原水供給，二次供水水質更容易被環境污染，尤其是部分老舊小區二次供水設施陳舊，居民末端水質差。2015 年，四部委聯合發布《關于加強和改進城鎮居民二次供水設施建設與管理確保水質安全的通知》（建城〔2015〕31 號），要求加強改進二次供水設施建設與管理、解決生活供水“最后一公里”的水質安全問題。2017 年，國家發改委、住房和城鄉建設部將城市供水安全保障工程列入“十三五”城市市政基礎設施建設的重點項目，共1282萬個不符合技術、衛生、安全防護標準的二次供水項目。2018 年，全國各地在開展城鎮供水規范化檢查，與此同時也全面鋪開二次供水專項檢查，但各地進展并不樂觀。根據相關調查二次供水設施現狀如下：

①二次供水設備與供水方式：目前，二次供水方式以變頻泵+低位水箱、無負壓供水為主，此外還有低位水箱+工頻泵+高位水箱、高位水箱以及其他供水方式。二次給水設施及給水模式因建設的不同而不同。到了2000 年，主要采用的是下水道+工頻泵+高位水箱，變頻泵+低水箱。由于我國的發展，以及相關法規和行業標準的相繼推出，我國的無負壓裝置的使用日益增多。由于人們對水質、環境、能源節約的需要，采用低壓水槽+工頻水泵+高水位罐的二次供水模式正在逐步淘汰，而變頻水泵+低壓水箱+無負壓裝置逐步成為二次供水設施的主力軍。總體上，二次供水系統仍然采用了頻率水泵+低水位罐，這是因為其技術成熟度高，設備成本低，應用范圍不受城市管網的制約。

②池塘（箱體）和材料：大多數住宅和住宅樓都采用了池塘（箱體）。水箱是二次供水的蓄水設備，其選擇和設置是否合理，是保證“最后一公里”水質的關鍵。二次給水的質量受結構設計、安裝位置等因素的制約。經調研，絕大多數的游泳池（箱體）都是由304 不銹鋼材料制成，其中304是主要的。這是由于近些年全國相繼實施二次水系統的改建，很多地方都建議采用不銹鋼水箱，混凝土內襯不銹鋼或PE 鋼板。

③二次供水設備后管材：現在二次供水后的管材多采用內襯、不銹鋼等管材，特別是304 不銹鋼管材由于其快速可靠，經濟性高，水質優良，使用壽命長。一些居民區仍在采用灰鑄鐵管進行二次供水的小區外埋地管線，這種管線容易受到侵蝕，影響了管線的強度和給水的安全。

④滅菌狀況：按照GB50015-2019《建筑給水排水設計標準》的要求，為確保二次供水的水質和衛生，必須在室內安裝滅菌設施。生活飲用水池（箱）的殺菌方法要依據小區的實際情況來確定，可以選用紫外線殺菌等物理方法，也可以選用次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧等；水箱的自清潔消毒機等。二次供水的消毒方式主要有：紫外線消毒、臭氧聯合消毒、水箱自潔消毒、臭氧消毒。經過調研發現，一些工程二次供水的剩余氯含量較低，若再次進行紫外殺菌，則會使廢水中的剩余氯含量下降；所以，該裝置應設置在正常關閉的條件下。

2 住宅二次供水設施改造設計要點

2.1 改造設計原則

目前，許多大城鎮居民小區供水中斷和水質惡化是供水企業的主要問題。對此，加快住宅二次供水設施改造升級勢在必行，具體改造設計原則如下：

①全面保障用戶端的供水水質、水量以及水壓；②改造工程期間與運行后，不得對市政自來水供水管網與周邊區域的正常供水產生影響；③改造設計應以保證用水安全為前提，對水池（箱）內的涉水管材進行適當更換，最大限度地減小對供水水質的影響；④原則上小區原有供水方式保持不變，若是需要改變供水方式、優化供水方案，必須獲得供水企業的同意；⑤二次供水設施改造設計中選用的管材、設施等，須符合國家與地方相關規定；⑥改造設計中應重視現狀設施的利用，合理改造泵房、屋頂水箱，實現社會、經濟效益的最大化。

2.2 改造設計要點

根據住宅二次供水設施改造實際需求，主要改造設計要點如下：

2.2.1 泵房改造設計

在確定泵站改建計劃時，應盡可能地使用原有的位置，對現有的泵站面積小、條件差的，應在鄰近地區進行改建或擴大；如果位置不佳，沒有新的地方，則采取整體式綜合泵房；原水泵房與消防站共用時，必須與消防站分開。水泵房必須進行抗震和降噪，住宅樓宇的水泵房不可與客廳、臥室相鄰，可以設置在住宅外面或者在地下2 層。

水泵房在使用時，如果管道破裂，水池（箱）水外溢，很容易造成水泵房的電氣控制系統損壞，造成停水故障，甚至造成安全事故。因此，在設計水泵房時，必須把電氣控制系統與水泵、水池（箱）等設備分開，并落實防水防潮設計。泵站必須配備保安門禁系統，并配備至少2 個消防設備，設置闖入報警，煙霧探頭，火災報警，地面溢流報警。在單泵功率超過11kW 的情況下，應在泵室中設置起重裝置。泵房內應設有緊急照明燈、疏散指示燈和安全出口，疏散指示燈的高度應為500mm，安裝間隔應不超過20m，并且不能用隔聲板遮擋；安裝的高度和照明的密度也要根據現場的環境和應急照明的安裝位置來確定。在防火門或安全門的門框上方、樓梯拐角處等地方安裝有雙層防火緊急照明燈。

2.2.2 加壓設備選用

近些年，疊壓供水方式發展迅速，它能充分發揮管網水壓和防止二次環境的雙重作用，占地面積小，投資少。疊壓供水設備設計要點如下：

1○罐式無負壓供水設備優先選擇加壓設備。疊壓供水應符合《管網疊壓供水設備》（GB/T 38594-2020）要求，并應經當地供水部門同意。對于當地水壓較低的區域，可視具體情況選用箱型給水裝置。

2○在接近管網發源地、管線內部水位變化不大、供水可靠性較好的情況下，可以選用疊壓裝置。另外，經過一定的設備配置和變頻控制，高區水泵可以在15m 水頭范圍內保持有效的工作，以應對管網供水壓力的變化。某住宅小區二次供水改造項目加壓泵組改造前后對比如圖1 所示。

圖1 二次供水改造項目加壓泵組改造前后的對比

2.2.3 管道改造設計

住宅二次供水設施改造設計中，水泵室內管道應選用304 不銹鋼材料，直徑小于DN100 的管道，以卡式方式進行接頭；管道連接方式為“橫平豎直”，管道連接設備和閥門均為法蘭式連接。水泵室的進水口裝有直接過濾器，低阻力反流防止裝置，電磁流量計裝置入口端設置負壓探傷儀，出水管道設置余氯、濁度在線監測儀，并預留殺菌口，根據實際情況設置消毒設備。某住宅小區二次供水改造項目管道及水表改造前后的對比如圖2 所示。

圖2 二次供水改造項目管道及水表改造前后的對比

3 工程案例

3.1 案例一

該居民樓共有23 樓，共計3899 個住戶。給水泵室在社區的一處風景亭子下方，入口處很窄，僅容一人通過。泵站位于風景亭下的地下，水泵室的設備在泵室內完成后澆注，僅留下一個洞孔，泵室內部的光線很差，難以出入。本機組各有兩個工作泵，泵的出力較大，且不能在有效區域運行，沒有后備泵；如果水泵發生故障，會造成整個住宅區的停電。水泵室內排水管系統不完善，存在嚴重的安全風險。

本工程采取泵房異地重建方案，設計新建地上式生活泵房一座，在景觀亭旁邊綠化重新選址，泵房內設備全部更換。1-4 樓采用常規壓力供水，4 樓及以上為2 次增壓供水。具體改造方案設計如下：1○加壓一區5 層~14 層共有住宅2076 戶，設計流量為189.36m3/h，該泵的輸出壓強為0.63MPa；二樓15 至23 樓共433 個家庭，設計總容積57.6m3/h，水泵出口壓力為0.89MPa。2○根據層壓式進水條件，對生活給水水泵進行了選擇。也就是說，在一個壓力區域Q 大于189.2m3/h，H≤48m；單泵的流速Q=64m/h，揚程H=48m，泵為三用一備用。同樣，第二級增壓區域Q 為57.5m/h，H 為74m；單泵的流速Q=29m/h，揚程H=74m，泵為一臺雙用一臺備用。泵房工藝圖見圖3。

圖3 泵房工藝圖

3.2 案例二

一幢六層的住宅小區，目前的給水泵房在小區門口的門衛室的推拉門隔間。泵房內部空間狹窄，水泵和管路附件腐蝕嚴重，存在著很大的安全風險。由于原有的泵站占地過小，管理和維修都很不方便，所以目前在小區沒有新的泵站。該工程建議在保安室后的綠化帶中設置一體化泵站，并對泵房進行整體改造。

具體改造方案設計如下：

①加壓一區供水設計流量為42.624m3/h，泵的出口壓力是0.39MPa。根據層壓進水條件，對生活給水水泵進行了選擇。增壓一段的單泵流量Q 為22m3/h，揚程為38m，泵為兩用一備。泵房工藝圖見圖4。②在此基礎上，對管線進行了設計；水泵室內用304 不銹鋼管材全部替換；根據設計的需要，在水泵機房配有手動閥，過濾器，電磁流量計；防止逆流閥，電動閥，排氣閥等配件。③建立遠程在線監測和監控水泵庫區的工作狀況（包括遠程視頻監控、在線水量監測、余氯、渾濁等）；配備保安設施，例如：保安，警報等；泵站環境（室內裝飾，照明，標識，通風和排水）。

圖4 泵房工藝圖（單位：mm）

4 結語

綜上所述，基于各地“最后一公里”二次供水設施運行設備老化、水質不達標、水壓不穩定等問題，做好住宅小區二次供水設施改造設計工作十分有必要。在實際改造設計工作中，泵房、加壓設備、供水管道設計是重點，嚴格根據二次供水設施實際情況制定合理的改造方案，切實保障居民供水質量。