優(yōu)質(zhì)飲用水供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

優(yōu)質(zhì)飲用水供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討簡(jiǎn)介：國(guó)內(nèi)一些高檔住宅小區(qū)和少數(shù)發(fā)達(dá)城市已開(kāi)始建設(shè)和使用獨(dú)立的“優(yōu)質(zhì)飲用水系統(tǒng)”，但該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用是在嘗試階段，缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。本文結(jié)合工作實(shí)踐，就此方面的技術(shù)做些探討。文中主要介紹了優(yōu)質(zhì)飲用水的設(shè)計(jì)秒流量公式和其系統(tǒng)的同程供水設(shè)計(jì)方式，為該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一些有實(shí)用價(jià)值的資料。

關(guān)鍵字：直飲水水處理站供水系統(tǒng)相關(guān)站中站：純凈水工程設(shè)計(jì)、施工與設(shè)備作為我國(guó)城市居民的生活用水水源，自來(lái)水一直是主要來(lái)源。但是近年來(lái)，由于水源的污染等因素，使得“優(yōu)質(zhì)飲用水分質(zhì)供水系統(tǒng)”應(yīng)運(yùn)而生。

優(yōu)質(zhì)飲用水的處理工藝和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)比較成熟，但其供水系統(tǒng)在工程設(shè)計(jì)和施工中并沒(méi)有可以遵循的標(biāo)準(zhǔn)。本文結(jié)合工作中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以一個(gè)小區(qū)的優(yōu)質(zhì)飲用水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，就此方面的技術(shù)做些探討。1工程概況某小區(qū)按2000～2500戶(hù)劃分，每棟樓以48戶(hù)人家計(jì)算，則每個(gè)小區(qū)約有樓房40～52棟。

通常，居民每人每日飲用水標(biāo)準(zhǔn)按3L計(jì)，用于做飯、炒菜的凈水按2L/(人·日)計(jì)，這些用水由純凈水供給，則純凈水用水量為5L/(人·日)。

現(xiàn)代城市住宅可按平均每戶(hù)4人計(jì)算，則每個(gè)小區(qū)的人數(shù)約為8000～10000，每日供給純凈水總量約40000～50000L。取小區(qū)用水的時(shí)變化系數(shù)為3，供水時(shí)間定為18h（早晨6:00～晚間12:00），則最大小時(shí)用水量為Qh=Kh×Qd3/h。

由此可以確定每個(gè)小區(qū)純凈水的處理量為5m3/h，每日純凈水處理站工作時(shí)間約10h，才能生產(chǎn)50m3純凈水，從而滿(mǎn)足一個(gè)小區(qū)每天生活用純凈水。

處理后的純凈水儲(chǔ)存在末端水箱，水箱容積為12m3，可以提供1.5h的最大小時(shí)用水量。水箱容積不宜過(guò)大，以免儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起水質(zhì)惡化。2水量的確定2.1最大小時(shí)用水量

如前所述，小區(qū)的最大小時(shí)用水量為6.67～8.33m3/h，時(shí)段在中午11:30～1:00和下午6:00～8:00。

2.2設(shè)計(jì)秒流量

通常，建筑群生活給水管道設(shè)計(jì)秒流量公式為：

q=0.2a(N)1/2+KN（1）

其中，衛(wèi)生潔具當(dāng)量數(shù)N在75～300范圍之內(nèi)，對(duì)于獨(dú)立的純凈水系統(tǒng)而言，每戶(hù)僅有1個(gè)飲水龍頭，其額定流量?jī)H為0.05L/s，當(dāng)量數(shù)為0.25；每個(gè)單元當(dāng)量數(shù)為3；每棟樓當(dāng)量數(shù)為12；一個(gè)小區(qū)用水器具最大當(dāng)量總數(shù)為625。

由此可見(jiàn)，如采用上述公式，則每戶(hù)的純凈水供水管過(guò)大，流速偏低，水頭損失計(jì)算很不精確，無(wú)法達(dá)到供水均勻可靠的效果。所以此公式只適用于小區(qū)給水總管計(jì)算，而不能用于每戶(hù)和每棟樓的設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算。

因此，在設(shè)計(jì)中需要引用“分質(zhì)供水設(shè)計(jì)秒流量公式”[1]來(lái)確定每戶(hù)的入戶(hù)管管徑。

我們知道，住宅生活用水的秒不均勻系數(shù)與平均日用水量關(guān)系為：

K=30/(Q)1/2（2）

秒流量可采用公式：

q=(Q×K×1000)/(24×3600)（3）

式中：K－住宅生活用水的秒不均勻系數(shù)；

Q－平均日用水量，m3/d。

將（2）式代入（3）式，得到：

q=0.347(Q)1/2（4）

將每日平均用水量換成當(dāng)量數(shù)，公式（1）變?yōu)椋?/p>

q=0.347(SN)1/2（5）

式中：

S－1個(gè)當(dāng)量的衛(wèi)生器具1d的用水量，m3/d。

設(shè)計(jì)中每戶(hù)平均按4人計(jì)，每戶(hù)廚房?jī)?nèi)設(shè)計(jì)1個(gè)純凈水飲用龍頭，當(dāng)量數(shù)為0.25，每人每天用水量按5L計(jì)，可得出優(yōu)質(zhì)飲用水設(shè)計(jì)秒流量公式為：

q=0.347[(4×5)/(0.25×1000)]1/2=0.098(N)1/2（6）

按上述公式可知：

每戶(hù)支管管道流量：q支=0.05L/s。

每個(gè)單元設(shè)2根立管，1根立管的流量為：q單=0.12L/s。

1棟居民樓（按4個(gè)單元計(jì)）供水總管流量為：q樓=0.34L/s。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)考慮附加30％的循環(huán)流量，以保證循環(huán)回水的平衡。

而整個(gè)小區(qū)供水總管流量應(yīng)按公式（1）計(jì)算，為：q總=7.42～8.63L/s3管徑的確定室外干管的設(shè)計(jì)流速控制在0.6～1.0m/s，入戶(hù)管道的設(shè)計(jì)流速取0.5～0.8m/s。按上述流量可確定出各管道的管徑。

每戶(hù)支管流速：υ=0.45m/s，管徑d=10mm。

每根立管流速：υ=0.80m/s，管徑d=15mm。

1棟居民樓（按4個(gè)單元計(jì)）供水總管流速：υ=0.68m/s，管徑d=25mm。

整個(gè)小區(qū)供水總管流速：υ=1.02m/s，管徑d=110mm。4供水系統(tǒng)4.1系統(tǒng)的確定

小區(qū)純凈水給水管線(xiàn)的布置，應(yīng)以居住小區(qū)的建筑、道路詳細(xì)規(guī)劃為主要依據(jù)，綜合考慮小區(qū)地形、各類(lèi)管道布置和建筑物管道的接點(diǎn)等諸多因素，做到設(shè)計(jì)合理、施工方便。

給水干管應(yīng)沿用水量較大的地段布置，以最短距離向大用戶(hù)供水。

小區(qū)供水干管為枝狀布置，接人各建筑物后設(shè)回水管，與小區(qū)內(nèi)回水干管連接，匯集后送回各小區(qū)純凈水處理站，經(jīng)處理后再供到用戶(hù)，形成循環(huán)系統(tǒng)。

當(dāng)處理站對(duì)自來(lái)水作深度處理達(dá)到純凈水標(biāo)準(zhǔn)后，就將純凈水送到末端水箱儲(chǔ)存，再由供水泵加壓提升送入供水管網(wǎng)，并由獨(dú)立的純凈水管網(wǎng)將水輸送到各用戶(hù)。每棟樓串聯(lián)供水，尾端回水，各樓回水管接到循環(huán)回水主管，通過(guò)管路長(zhǎng)度和管徑的調(diào)整，使回水管各接點(diǎn)水頭接近，使每個(gè)用水單元都能平衡供、回水，也就是所謂的同程供水設(shè)計(jì)。

整個(gè)系統(tǒng)為全封閉式，僅在用戶(hù)飲水龍頭處可取水，避免了中間污染環(huán)節(jié)。

系統(tǒng)主要由供水泵、循環(huán)水泵、紫外線(xiàn)消毒器、供水管、調(diào)節(jié)閥、減壓閥、飲水龍頭和循環(huán)回水管等組成。

其系統(tǒng)的工作流程圖如圖1所示。當(dāng)用水高峰期時(shí)，循環(huán)水泵不開(kāi)啟，系統(tǒng)不作循環(huán)，水無(wú)法回流，只能供用戶(hù)使用。當(dāng)用水量到低點(diǎn)時(shí)，循環(huán)水泵定時(shí)啟動(dòng)，不影響系統(tǒng)供水。循環(huán)回水設(shè)有旁路，當(dāng)管路內(nèi)水停留時(shí)間較長(zhǎng)，一般為5d時(shí)，可打開(kāi)旁路上閥門(mén)，循環(huán)泵停止運(yùn)行，讓水流入末端水箱，進(jìn)行消毒殺菌處理后送回管網(wǎng)，這時(shí)需要啟動(dòng)供水泵，將管道內(nèi)的水送回處理設(shè)備，并形成短時(shí)間的全流量循環(huán)。

由于一個(gè)小區(qū)的供、回水管道較長(zhǎng)，起點(diǎn)和終點(diǎn)的水頭差別很大，要實(shí)現(xiàn)各用水點(diǎn)供水平衡，不僅要在供水主干管上考慮壓力調(diào)節(jié)，而且在每戶(hù)人戶(hù)管上也要調(diào)節(jié)壓力。在整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，將每戶(hù)飲水龍頭的出流水控制在0.2～0.35MPa，系統(tǒng)正式運(yùn)行后，用戶(hù)僅操作水龍頭即可，不會(huì)破壞系統(tǒng)的壓力均衡。

戶(hù)內(nèi)支管的安裝示意見(jiàn)圖2。每個(gè)單元的供水立管應(yīng)設(shè)在廚房?jī)?nèi)，管理及安裝調(diào)試較方便。

4.2循環(huán)水量及循環(huán)泵的確定

采用強(qiáng)制定時(shí)循環(huán)的方式，每小時(shí)循環(huán)2次，循環(huán)水泵的性能參數(shù)按如下要求確定；

Q≥2V

式中：V－管網(wǎng)水容積，另加上30％的附加循環(huán)水量。

H≥hp+hx+hj

式中：hp－循環(huán)流量通過(guò)供水管路的水頭損失；

hx－循環(huán)流量通過(guò)回水管路的水頭損失；

hj－循環(huán)流量通過(guò)設(shè)備的水頭損失。

循環(huán)時(shí)間應(yīng)避開(kāi)用水高峰期，由于純凈水可儲(chǔ)存約6d不會(huì)影響水質(zhì)，考慮每天管網(wǎng)循環(huán)3次，每次循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)間為30min。5管材的選用及安裝5.1管材的選用

為了在輸水過(guò)程中最大限度地減少二次污染，管材和管件的選擇極其重要。

目前，國(guó)內(nèi)建設(shè)部已要求在生活給水系統(tǒng)上停止使用鍍鋅鋼管和鑄鐵管，取而代之的是各種新型給水塑料管或塑料復(fù)合管?？刹捎玫墓懿臑椋恒~管、不銹鋼管、UPVC給水塑料管、交聯(lián)聚乙烯管（PEX）、聚丙烯管、ABS工程塑料管、塑覆銅管（PE/T2）、鋁塑復(fù)合管等。其中，銅管、不銹鋼管、ABS程塑料管的價(jià)格很高，不能廣泛使用，僅用于特殊介質(zhì)而給水工程大都不采用。

設(shè)計(jì)上從耐腐蝕、耐壓、阻燃、使用壽命、環(huán)保衛(wèi)生、價(jià)格、安裝等方面考慮，認(rèn)為交聯(lián)聚乙烯管（PEX）、鋁塑復(fù)合管、UPVC給水塑料管這3種管材較為實(shí)用可靠。

5.2管道敷設(shè)及安裝調(diào)試

管道敷設(shè)：室內(nèi)管道宜敷設(shè)在墻內(nèi)，給水管在上，回水管在下。

管道在室外敷設(shè)時(shí)，在車(chē)行道下埋設(shè)深度不應(yīng)小于1m，可減少重壓和振動(dòng)對(duì)管道的影響。

管道安裝時(shí)，應(yīng)避免砂土、切割廢渣等臟物進(jìn)入管道，污染水質(zhì)。在安裝過(guò)程中應(yīng)保護(hù)管道的外表面不被劃傷或破損，以免影響管道使用壽命。

系統(tǒng)調(diào)試：管道安裝過(guò)程中，應(yīng)分段進(jìn)行沖洗、試壓，檢查管道是否滲漏。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)安裝完畢，利用循環(huán)給水泵沖洗系統(tǒng)，灌充加有精制漂白晶的消毒水，保持24h后放空，再充入純凈水，檢測(cè)水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，管網(wǎng)進(jìn)行試運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中，調(diào)節(jié)管網(wǎng)平衡，檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況，監(jiān)測(cè)水質(zhì)穩(wěn)定，測(cè)定用戶(hù)用水情況。在各項(xiàng)數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)達(dá)到供回水穩(wěn)定，并積累一定的管理經(jīng)驗(yàn)之后，報(bào)政府部門(mén)監(jiān)管，將系統(tǒng)投入正式運(yùn)營(yíng)。6社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)測(cè)算，一個(gè)上述規(guī)模的純凈水處理站，在滿(mǎn)負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，可年產(chǎn)純凈水29200t，建設(shè)投資為279.7萬(wàn)元，每年運(yùn)行維護(hù)的總成本