標題小區純凈水系統的設計

小區純凈水系統的設計
出自：首屆住區水環境國際研討會   翁軍（工程師）
“民以食為天，食以水為先。” 管道直飲水系統在我國一經出現，就必然地引起了格外關注。盡管與國外的分質供水相比，我國目前的管道直飲水系統有著較為鮮明的中國特色，但它卻推動了飲用水的商品化進程，并從一個側面反映了國民經濟的發展和人民生活水平的提高，也印證了廣大人民群眾對健康的日益關注。
一 管道直飲水系統的技術優勢

　　所謂管道直飲水，即采用分質供水的方式，在居民小區或公共建筑（如賓館、學校等）內設凈水站，以自來水為源水，經深度處理、加工和凈化，在原有的自來水系統外，再增設一條獨立的優質供水管道，將凈化后的優質水直接輸入至各家各戶及用水點，供人們飲用。與瓶（桶）裝水相比，管道直飲水具有更為明顯的工業化特征，是時代發展的必然趨勢。 目前，傳統的自來水系統正面臨著來自多方面的威脅：
　　1.無論是地表水源還是地下水源，受整體環境惡化，工業廢水、生活污水的不當排放等影響，已經呈現出惡化的趨勢。
　　2.傳統的“混凝—沉淀（或澄清）—過濾—加氯消毒”的水處理工藝，對水體中的溶解性有機物和低分子物質難以去除，而這些物質中有些就具有“三致”特性。
　　3.殘留在水體中的“三致”等微量有機物，經氯化消毒后，其危害性有增強趨勢，且余氯直接導致自來水出水感觀難盡人意。 　　4.由于城市供水管道均有相當長的歷史，各種雜質和微生物粘附在管道內壁，二次污染的可能性較大。另外，小區的蓄水池、加壓泵站、屋頂水箱及二次管網的管理等，也對自來水水質產生著不同程度的影響。
　　針對與此，管道直飲水系統在水處理工藝上，采用吸附、氧化、生物降解和膜濾等方式，經過科學組合，對原水進行深度處理，使得出水水質完全符合《飲用凈水水質標準》（CJ94—1999）。在材料選擇、設備使用上，管道直飲水系統采用綠色環保管材如無規共聚聚丙烯（PP-R）管 、交聯聚乙烯（PEX）管等，閥門、水箱等采用不銹鋼制品，從根本上杜絕了二次污染的產生。 在輸水方式上，通過采用微機變頻恒壓供水設備循環給水，管道直飲水系統實現連續調節，從而進一步保障了出水水質的安全可靠。

二 幾種管道直飲水處理技術比較

表一 項目 活性炭吸附技術 膜分離技術 臭氧氧化技術 紫外線消毒技術 臭氧+活性炭聯用技術 生物活性炭技術
原理 利用發達的孔隙結構和巨大的比表面積，達到吸附作用 利用膜的微孔對水中的雜質進行篩分。 通過氧化反應改變水質并消毒，還可去除色度和嗅味。 與微生物的生命中樞DNA產生光化反應，使其死亡或失去繼續生存與繁殖的能力。 臭氧氧化消毒+活性炭吸附 1生物降解 2物理吸附
適用范圍 對色度、嗅味及分子量在500—3000μ的有機物及憎水有機物有明顯的去除效果。 廣闊 用作預臭氧氧化（有機物和無機物）與后臭氧的滅菌、消毒、富氧 殺菌、消毒 廣闊 廣闊
技術特點 1微孔是主要吸附區域。
2受有機物特性影響：憎水、溶解度小、極性弱的易吸收。 1水質與膜孔徑大小有關；
2少投甚至不投加化學藥劑；
3占地面積小、便于實現自動化控制。 反應速度和參與反應的物質、臭氧濃度及接觸時間有關。 1安全、可靠、運行管理簡單；
2經濟實用，無有害產物 1改善和提高了活性炭的吸附性能；
2 延長了活性炭的使用周期；
3運行費用相應減少。 1增強了水 中溶解性有機物的去除；
2延長了活性炭的再生周期；
3出水水質提高，運行費用減少。
 
不足 1價格較高；
2為保證吸附容量須定時再生或更換 1膜易受污染；
2一次性投資和運行費用較高。 1部分有機物不易被氧化
2易引起細菌繁殖 受光源強度，燈管壽命影響，無法實現持續滅菌。    
備注 一般與臭氧氧化、生物降解等技術聯用。 1膜的孔徑可根據介質粒徑選擇；
2 盡量控制膜污染。 較少單獨使用 一般置于凈水常規處理后，俗稱后處理。   不與預氯化處理同時使用

表二 項目 微濾（MF） 超濾（UF） 納濾（NF） 反滲透（RO）
1膜孔徑 0.1μm～2μm之間 0.001μm～0.1μm之間 1nm～0.05μm ＜1nm
2操作壓力 0.05MPa～0.3MPa 0.04MPa～0.4MPa 0.5MPa～1.0MPa 1MPa一2MPa
3適用范圍 被作為作為超濾、反滲透或納濾的預處理或活性炭過濾的后處理設施。 大分子有機物、懸浮物、細菌、病毒和其它微生物等。 適用于硬度和有機物高且濁度低的原水。 制備純水
4技術特點 設備簡單，操作方便，通水量大，工作壓力低，制水率高。 與微濾技術相似 可對原水部分脫鹽和軟化，去除、色度、細菌、溶解性有機物和一些金屬離子等。出水口感好，是一種適合于在優質飲用水生產中采用的膜過濾技術。 幾乎可去除水中一切雜質，包括各種懸浮物、膠體、溶解性有機物、無機鹽、細菌、微生物等。
5不足 有機污染物的分離效果較差。 與微濾技術相似 常以微濾或超濾作預處理工作壓力較高，有一定的制水率。 工作壓力高；制水率低；能耗大。
6備注 微濾沖洗一般可用水反沖洗，必要時可采用化學清洗。 與微濾技術相似 孔徑介于超濾膜和反滲透膜之間 生活飲用水宜進行礦化處理

　　表一、表二列出了常見的管道直飲水處理技術。對于不同的系統來說，其工藝選擇、流程設置要綜合考慮原水的水質情況、出水的水質要求，結合經濟（投資、運行費用）、管理等多方面因素，有針對性的進行科學匹配、優化設計。

三 幾種管道直飲水系統管材比較

　　好的水質更需要優良的管材來輸送，決不允許二次污染。因此直飲水系統管材的要求可初步概括為：
　　安全可靠，便于施工，不易結垢，水力特性優良，使用壽命長，具有較好的性價比等。

表三 管材
項目 管材名稱
銅管 無規共聚
聚丙烯
（PP-R） 聚丁烯
（PB） 高密度聚乙烯
（HDPE） 交聯聚乙烯
（PEX） 鋁塑復合管
產品規格 均有 20-125 20-110 均有 16-50 16-50
衛生性能 較好 好 好 好 好 好
連接方式 機械 熱熔 機械 熱熔 機械 機械
價格比 2.7 1.0 2.0 0.85 1.3 1.6
主要適
用范圍 冷、熱水系統 冷、熱水系統;飲用水系統 冷、熱水系統;飲用水系統 冷、熱水系統;飲用水系統；燃氣 冷、熱水系統；地熱 冷、熱水系統
主要布
管方式 明、暗敷均可 明、暗敷均可 暗敷 明、暗敷均可 明、暗敷均可 明、暗敷均可
主要特點 耐壓、低溫及高溫性能好 耐熱;水質好; 耐低溫性能差 高耐熱 耐低溫性能好;水質好 主要用于地熱系統 有一定鋼性、耐壓
施工安全性 好 好 較好 好 較好 較好
使用壽命 長 較長 較長 較長 長 較長
　　從表三可以看出，PP-R管、銅管的綜合性能較好，從經濟角度考慮PP-R管更有優勢。

四 管道直飲水系統的經濟評價

　　以沈陽地區某高級商住樓（建筑面積約5萬㎡，270戶）為例：
　　管道直飲水設備及材料費約11元/㎡，總造價（含施工人工費等）約18元/㎡。該系統采用納濾膜等處理技術，按制水率70%計算，制水成本約合34元/噸（規模越大，相對成本越低）。按直飲水售價200元/噸計，則
　　利潤率=（200-34）/34×100%=488%
　　值得說明的是：
　　1.我國屬嚴重缺水的國家，自來水的水價將呈現上升趨勢，這直接影響到直飲水的制造成本。但卻并不意味著直飲水的售價也將隨之上升，管道直飲水系統正確的發展方向應該是從規模上尋求效益。
　　2.目前，直飲水的水價，尚遠低于桶（瓶）裝水的價格，對于絕大多數既要求提高飲水水質，又希望價格不太高的人來說，是可以接受的。但其利潤率高達480%�？梢�，直飲水系統蘊含著巨大的商機，其推廣不僅存在著社會意義，還具有較大的經濟意義。
　　3.直飲水的用水量僅占生活用水量的很小一部分，目前尚局限于飲用，烹飪等。如何擴大直飲水的使用范圍，如用于洗菜、洗浴、洗內衣等，即如何引導和擴大直飲水的消費，也是一個值得研究的課題。

五 沈陽市的做法

　　直飲水系統的推廣，符合江澤民總書記提出的“大力發展飲水事業，改善飲水質量”的方針政策。對此，沈陽市的作法是，成立“沈陽市管道直接飲用水管理辦公室”，采取先規范后發展的措施，擬在今后的幾年中普及管道直飲水，今后凡新建的花園小區應全部采用這種供水方式，特別是中高檔花園小區更應如此。
　　為規范市場，沈陽市管道直飲水管理辦公室建立了市場準入制度，嚴格把關，層層考核，向開發建設單位提供信得過產品和施工隊伍，以確保在新建的花園小區內引入管道直飲水時不留隱患和后患。該辦公室還規定：所有住宅小區的直飲水泵站必須交由自來水總公司統一接受管理，由管道直飲水管理辦公室代表總公司授權各區營業處實行特許經營。通過專業公司的管理，確保直飲水系統的質量。