标题小区纯净水系统的设计

小区纯净水系统的设计
出自：首届住区水环境国际研讨会   翁军（工程师）
“民以食为天，食以水为先。” 管道直饮水系统在我国一经出现，就必然地引起了格外关注。尽管与国外的分质供水相比，我国目前的管道直饮水系统有着较为鲜明的中国特色，但它却推动了饮用水的商品化进程，并从一个侧面反映了国民经济的发展和人民生活水平的提高，也印证了广大人民群众对健康的日益关注。
一 管道直饮水系统的技术优势

　　所谓管道直饮水，即采用分质供水的方式，在居民小区或公共建筑（如宾馆、学校等）内设净水站，以自来水为源水，经深度处理、加工和净化，在原有的自来水系统外，再增设一条独立的优质供水管道，将净化后的优质水直接输入至各家各户及用水点，供人们饮用。与瓶（桶）装水相比，管道直饮水具有更为明显的工业化特征，是时代发展的必然趋势。 目前，传统的自来水系统正面临着来自多方面的威胁：
　　1.无论是地表水源还是地下水源，受整体环境恶化，工业废水、生活污水的不当排放等影响，已经呈现出恶化的趋势。
　　2.传统的“混凝—沉淀（或澄清）—过滤—加氯消毒”的水处理工艺，对水体中的溶解性有机物和低分子物质难以去除，而这些物质中有些就具有“三致”特性。
　　3.残留在水体中的“三致”等微量有机物，经氯化消毒后，其危害性有增强趋势，且余氯直接导致自来水出水感观难尽人意。 　　4.由于城市供水管道均有相当长的历史，各种杂质和微生物粘附在管道内壁，二次污染的可能性较大。另外，小区的蓄水池、加压泵站、屋顶水箱及二次管网的管理等，也对自来水水质产生着不同程度的影响。
　　针对与此，管道直饮水系统在水处理工艺上，采用吸附、氧化、生物降解和膜滤等方式，经过科学组合，对原水进行深度处理，使得出水水质完全符合《饮用净水水质标准》（CJ94—1999）。在材料选择、设备使用上，管道直饮水系统采用绿色环保管材如无规共聚聚丙烯（PP-R）管 、交联聚乙烯（PEX）管等，阀门、水箱等采用不锈钢制品，从根本上杜绝了二次污染的产生。 在输水方式上，通过采用微机变频恒压供水设备循环给水，管道直饮水系统实现连续调节，从而进一步保障了出水水质的安全可靠。

二 几种管道直饮水处理技术比较

表一 项目 活性炭吸附技术 膜分离技术 臭氧氧化技术 紫外线消毒技术 臭氧+活性炭联用技术 生物活性炭技术
原理 利用发达的孔隙结构和巨大的比表面积，达到吸附作用 利用膜的微孔对水中的杂质进行筛分。 通过氧化反应改变水质并消毒，还可去除色度和嗅味。 与微生物的生命中枢DNA产生光化反应，使其死亡或失去继续生存与繁殖的能力。 臭氧氧化消毒+活性炭吸附 1生物降解 2物理吸附
适用范围 对色度、嗅味及分子量在500—3000μ的有机物及憎水有机物有明显的去除效果。 广阔 用作预臭氧氧化（有机物和无机物）与后臭氧的灭菌、消毒、富氧 杀菌、消毒 广阔 广阔
技术特点 1微孔是主要吸附区域。
2受有机物特性影响：憎水、溶解度小、极性弱的易吸收。 1水质与膜孔径大小有关；
2少投甚至不投加化学药剂；
3占地面积小、便于实现自动化控制。 反应速度和参与反应的物质、臭氧浓度及接触时间有关。 1安全、可靠、运行管理简单；
2经济实用，无有害产物 1改善和提高了活性炭的吸附性能；
2 延长了活性炭的使用周期；
3运行费用相应减少。 1增强了水 中溶解性有机物的去除；
2延长了活性炭的再生周期；
3出水水质提高，运行费用减少。
 
不足 1价格较高；
2为保证吸附容量须定时再生或更换 1膜易受污染；
2一次性投资和运行费用较高。 1部分有机物不易被氧化
2易引起细菌繁殖 受光源强度，灯管寿命影响，无法实现持续灭菌。    
备注 一般与臭氧氧化、生物降解等技术联用。 1膜的孔径可根据介质粒径选择；
2 尽量控制膜污染。 较少单独使用 一般置于净水常规处理后，俗称后处理。   不与预氯化处理同时使用

表二 项目 微滤（MF） 超滤（UF） 纳滤（NF） 反渗透（RO）
1膜孔径 0.1μm～2μm之间 0.001μm～0.1μm之间 1nm～0.05μm ＜1nm
2操作压力 0.05MPa～0.3MPa 0.04MPa～0.4MPa 0.5MPa～1.0MPa 1MPa一2MPa
3适用范围 被作为作为超滤、反渗透或纳滤的预处理或活性炭过滤的后处理设施。 大分子有机物、悬浮物、细菌、病毒和其它微生物等。 适用于硬度和有机物高且浊度低的原水。 制备纯水
4技术特点 设备简单，操作方便，通水量大，工作压力低，制水率高。 与微滤技术相似 可对原水部分脱盐和软化，去除、色度、细菌、溶解性有机物和一些金属离子等。出水口感好，是一种适合于在优质饮用水生产中采用的膜过滤技术。 几乎可去除水中一切杂质，包括各种悬浮物、胶体、溶解性有机物、无机盐、细菌、微生物等。
5不足 有机污染物的分离效果较差。 与微滤技术相似 常以微滤或超滤作预处理工作压力较高，有一定的制水率。 工作压力高；制水率低；能耗大。
6备注 微滤冲洗一般可用水反冲洗，必要时可采用化学清洗。 与微滤技术相似 孔径介于超滤膜和反渗透膜之间 生活饮用水宜进行矿化处理

　　表一、表二列出了常见的管道直饮水处理技术。对于不同的系统来说，其工艺选择、流程设置要综合考虑原水的水质情况、出水的水质要求，结合经济（投资、运行费用）、管理等多方面因素，有针对性的进行科学匹配、优化设计。

三 几种管道直饮水系统管材比较

　　好的水质更需要优良的管材来输送，决不允许二次污染。因此直饮水系统管材的要求可初步概括为：
　　安全可靠，便于施工，不易结垢，水力特性优良，使用寿命长，具有较好的性价比等。

表三 管材
项目 管材名称
铜管 无规共聚
聚丙烯
（PP-R） 聚丁烯
（PB） 高密度聚乙烯
（HDPE） 交联聚乙烯
（PEX） 铝塑复合管
产品规格 均有 20-125 20-110 均有 16-50 16-50
卫生性能 较好 好 好 好 好 好
连接方式 机械 热熔 机械 热熔 机械 机械
价格比 2.7 1.0 2.0 0.85 1.3 1.6
主要适
用范围 冷、热水系统 冷、热水系统;饮用水系统 冷、热水系统;饮用水系统 冷、热水系统;饮用水系统；燃气 冷、热水系统；地热 冷、热水系统
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
主要特点 耐压、低温及高温性能好 耐热;水质好; 耐低温性能差 高耐热 耐低温性能好;水质好 主要用于地热系统 有一定钢性、耐压
施工安全性 好 好 较好 好 较好 较好
使用寿命 长 较长 较长 较长 长 较长
　　从表三可以看出，PP-R管、铜管的综合性能较好，从经济角度考虑PP-R管更有优势。

四 管道直饮水系统的经济评价

　　以沈阳地区某高级商住楼（建筑面积约5万㎡，270户）为例：
　　管道直饮水设备及材料费约11元/㎡，总造价（含施工人工费等）约18元/㎡。该系统采用纳滤膜等处理技术，按制水率70%计算，制水成本约合34元/吨（规模越大，相对成本越低）。按直饮水售价200元/吨计，则
　　利润率=（200-34）/34×100%=488%
　　值得说明的是：
　　1.我国属严重缺水的国家，自来水的水价将呈现上升趋势，这直接影响到直饮水的制造成本。但却并不意味着直饮水的售价也将随之上升，管道直饮水系统正确的发展方向应该是从规模上寻求效益。
　　2.目前，直饮水的水价，尚远低于桶（瓶）装水的价格，对于绝大多数既要求提高饮水水质，又希望价格不太高的人来说，是可以接受的。但其利润率高达480%。可见，直饮水系统蕴含着巨大的商机，其推广不仅存在着社会意义，还具有较大的经济意义。
　　3.直饮水的用水量仅占生活用水量的很小一部分，目前尚局限于饮用，烹饪等。如何扩大直饮水的使用范围，如用于洗菜、洗浴、洗内衣等，即如何引导和扩大直饮水的消费，也是一个值得研究的课题。

五 沈阳市的做法

　　直饮水系统的推广，符合江泽民总书记提出的“大力发展饮水事业，改善饮水质量”的方针政策。对此，沈阳市的作法是，成立“沈阳市管道直接饮用水管理办公室”，采取先规范后发展的措施，拟在今后的几年中普及管道直饮水，今后凡新建的花园小区应全部采用这种供水方式，特别是中高档花园小区更应如此。
　　为规范市场，沈阳市管道直饮水管理办公室建立了市场准入制度，严格把关，层层考核，向开发建设单位提供信得过产品和施工队伍，以确保在新建的花园小区内引入管道直饮水时不留隐患和后患。该办公室还规定：所有住宅小区的直饮水泵站必须交由自来水总公司统一接受管理，由管道直饮水管理办公室代表总公司授权各区营业处实行特许经营。通过专业公司的管理，确保直饮水系统的质量。