浅议城市直饮水集中供水工程的规划及设计

摘 要：城市供水水质在不断下降，为了确保居民生活用水的水质，通过在城市中规划集中的直饮水供水工程，确保供水质量。本文对城市直饮水集中供水工程的规划和设计进行简单探讨。

关键词：城市供水；集中供水；直饮水；工程规划

中图分类号：TB491文献标识码： A

一．引言

但随着我国城市工业化的快速推进，城市自来水的水质却在不断下降，人们迫切希望能饮用清洁健康的水。目前，人们主要通过饮用桶装或瓶装直饮水来应对这一问题。但是，桶装或瓶装水从出厂到饮用期间，常常要存放较长时间，静止状态存放的水会因水分子链状结构加长、亚硝盐含量增高等因素而老化变质不宜饮用。为了改善饮水水质，在城市中规划直饮水集中供水工程来实现。

二.直饮水概述

1. 直饮水工艺原理

直饮水工艺是运用现代高科技生化与物化技术，对自来水进行深度净化处理，去除水中的有机物、细菌、病毒等对人体有害的物质，保留对人体有益的微量元素和矿物质；同时采取分质供水方案，采用优质管材设立独立循环式管网，将净化后的优质水送入户内，供市民直接饮用。由于城市给水管网整体改造困难较大，整个城市“分质供水”无法在短期内实现，因此以学校、居民社区等为单位的管道直饮水供给就成为必然而且可行。实践证明，在居民社区等集中供水单位实施直饮水和自来水供水两套系统，一套管网输送自来水用于日常生活，另一套管网输送直饮水到用户专供饮用，是目前改善我国城市饮水水质切实可行的办法。

2. 直饮水生产工艺

直饮水处理方法目前，国内外对水的深度处理工艺很多，普遍使用的处理方法有：

①砂滤：除去水中大颗粒悬浮物，降低水的浊度。

②超滤：截流水中的胶体，除去水中的细菌、病毒、大分子颗粒，但此方法不能脱盐。

③保安过滤：水从微滤滤芯（精度一般小于5μm）的外侧进入滤芯内部，微量悬浮物或细小杂质颗粒物被截留在滤芯外部。

④纳滤：采用纳滤膜，有效除去原水中的有机物、重金属、细菌、病毒等有害物质，部分脱盐、去硬度、适量保留部分矿物质。

⑤活性炭吸附：除臭、除色、除有机物、游离氯以及重金属等。

⑥离子交换软化：通过阴、阳离子交换除去水中的钙、镁离子，降低水的硬度。

⑦电渗析：在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使水中阴阳离子作定向迁移从水中分离除去。其主要作用是脱出水中的盐。体积较大，管理、维护要求较高。

⑧反渗透：在加压作用下，使水渗透到半透膜外，而盐被膜阻挡在膜内，具有脱盐性能，能有效脱出水中的无机离子、小分子。

⑨臭氧杀菌：利用臭氧发生器制取臭氧，臭氧是强氧化剂，能氧化水中的有机物，杀死病毒、芽孢及细菌等。

⑩紫外线杀菌：利用高强度低压汞灯放射紫外线，使水中微生物因紫外线辐射而破坏细菌体内的核酸功能，使微生物致死，达到消毒目的。

三、城市直饮水集中供水工程的规划和设计

1.城市直饮水集中供水的必要性。

我国长期以来，传统的城市供水系统不论用途，等质供应，一管到底，无论是直接饮用或家庭洗衣、冲厕等生活用水，还是交通、绿化、商业、环卫等市政用水，都无一例外，即只有符合生活饮用水水质要求的一种水质。但是达到这种水质要求的自来水并不能直接饮用，还需要进行加热至沸腾。一般在生活用水又分为(1)优质直饮水：供人们直接饮用，在水质上能够保证安全，不需要加热耗能就可以饮用；(2)生活饮用水：供人们洗漱、做饭、洗衣、洗澡等；(3)生活杂用水：用于冲厕、浇花、拖地等。用同一种水质来满足不同用水需求，显然不利于保护日益匮乏的水资源和能源节约。从用水构成来分析，2003年我国城市人均用水量约为400L／d，其中工业用水占了很大的比重，城镇居民家庭生活用水仅占总量的10％左右。每人每天平均饮水约为2L，仅为总耗水量的二百分之一，即使加上烹调、洗碗洗菜、淋浴等用水也仅占总耗水量的5％左右。也就是说在所消耗的水量中，有很大一部分是使用低质水就能满足的地方。显然，为了满足不足5％的直饮水(直饮水及其他对水质要求较高的生活用水)水质要求而将水厂的供水水质全部提高既不科学，也不合理。因此，将直饮水(直饮水及其他对水质要求较高的生活用水)与其他用途用水分开供应，实施分质供水势在必行。

2. 城市直饮水集中供水规划和设计要点

直饮水净化是一项系统工程, 设计应从全系统的优化组合考虑, 量体裁衣, 结合工程实况, 给业主设计、选择和定作最适合的管路和设备, 使各单元能各自发挥其最佳效应, 保证水质,且便于今后管理与维护。

（1）反渗透( RO) 膜用作饮用水净化的缺点是将水中有益于健康的无机离子全部去除, 一般不推荐饮水净化。目前纳滤工艺广泛应用于城市直饮水处理, 为居民饮用、烹饪提供优质净水。

（2）《管道直饮水系统技术规范》规定, 管道直饮水在供配水系统中的停留时间不应超过12h,否则水质变差, 若放掉此段管中的水, 势必造成水资源浪费。因此, 为保证饮用水水质, 管路系统设计应设循环管道, 以便平时将管路中停滞的水回流到净水设备进行消毒后再供出, 且供回水管网应设计为同程式。

在目前一些多层及高层建筑直饮水公共立管设计中, 为减少不循环的支管管长, 立管经常被设计在住户户内的厨房或阳台, 造成立管维护和检修不便, 出了漏水等情况又容易被业主投诉。因此建议在建筑方案设计阶段, 管道直饮水设计工种能提前介入各专业配合, 使立管位置合理化, 支管走向设计简捷、顺畅、合理。譬如建筑方案阶段尽量考虑将住户的厨房位置设置在靠近楼道公共水管竖井的地方, 并将公共直饮水立管设置在竖井内, 使接出的支管以最短的距离入户。如碰到厨房位置靠近建筑外墙, 可以考虑将公共直饮水立管设置在建筑外墙的阴角位置, 注意不要影响建筑外立面美观, 但该做法水温易受环境温度影响, 设计人员应谨慎采用。

（3）管材的选用应符合相应的现行国家标准的规定, 可选用不锈钢管、铜管或其他符合食品级要求的优质给水塑料管和优质钢塑复合管。采用钢塑复合管材连接时, 需有严防直饮水与钢管直接接触的技术措施, 防止锈水溢出。可采取安装管帽等措施。建议所选管材应要具有耐腐蚀性, 必须承受不小于0.5ppm/ l 浓度的臭氧水溶液的腐蚀, 20 年内不得因臭氧腐蚀而产生脱落、穿孔, 管道应能承受不小于500kg / m2 的机械重压, 高层管网至少能承受2.1 MPa 的内压。

（4）管网流速选择, 通常水在管道中滞留会导致细菌滋生,而且在管道水流截面的不同位置其流速也是不同的, 管截面中心点的流速要比管壁上的流速大得多。当流速较小时, 水虽然会流动, 但因管壁的滞留作用, 在管壁上仍然会滋生细菌。所以直饮水管道对流速是有一定要求的。为了确保直饮水不会在输送过程中产生细菌污染, 并考虑到管网投资的经济性, 选择适当的流速非常重要。管网流速的选定, 既要充分考虑到直饮水微生物控制对水系统流量运行特性的特殊要求, 又要充分兼顾系统运行所产生的动力费用。根据微生物流体力学要求, 管网的介质必须处于“湍流状态”下流动。根据美国FDA 做的雷诺实验表明, 当Re= 1000 以上时,流体才能真正处于稳定湍流状态, 所以管网流速在常用管材中一般选择3m/ s~ 1.5m/ s 之间。兼顾技术性和经济性, 建议将管道直饮水流速设定为2m/ s。

（5）在净水机房设计方面应注意: 除生活饮用水及为机房服务的管道以外, 其他管道不得进入净水机房; 应满足生产工艺的卫生要求; 应配备空气消毒装置; 应设置化验室; 当采用臭氧消毒时应设置臭氧尾气处理装置等。

四.结束语

城市直饮水集中供水对于改善城市供水水质具有良好效果，在规划设计中要结合城市实际情况，科学选择供水管材、合理设计处理工艺，确保供水质量。

参考文献：

[1]胡大锵.浅议城市直饮水集中供水工程的规划及设计[J].给水排水,2004,30(5):77-80.

[2]胡大锵.浅议城市直饮水集中供水工程的规划及设计[C].//2003'住区水环境国际研讨会论文集.2003:100-103.

[3]李青,何磅礴,张殿君等.防止直饮供水水质污染的技术措施[J].中国给水排水,2005,21(7):83-85.

[4]史济峰,范忠飞,张振东等.上海市浦东新区管道直饮水供水小区居民饮水卫生习惯调查[J].环境与健康杂志,2007,24(5):316-317.