住宅建筑管道直饮水系统工程的优化研究

王志刚

摘要：随着人民生活水平的不断提高，人民的健康意识也逐步提高，现在人们对饮用水水质有了更高要求。众所周知，我国是一个人均水资源低并且水污染较为严重的国家，自来水厂对居民饮用水的处理能力有限，老旧的输水管网加剧了饮用水的污染程度，这就导致城市市政处供水的水质达不到居民对健康水平的要求，住宅建筑管道直饮水越来越受到人们的关注。本文主要从住宅建筑管道直饮水系统的处理工艺、供水管网和消毒技术等方面进行了优化研究，旨在推动健康饮水的发展。

Abstract： With the continuous improvement of people's living standards， people's health awareness has gradually increased， and now people have higher requirements for drinking water quality. As we all know， China is a country with low per capita water resources and relatively serious water pollution. Waterworks companies have limited capacity for drinking water treatment and the old water distribution network has exacerbated the level of pollution in drinking water， which has led to the water quality of urban municipalities not meeting the residents' health requirements. Drinking water in residential construction pipes has attracted more and more attention. In this paper， optimization studies have been carried out on the processing technology， the water supply pipe network and the disinfection technology of residential building direct drinking water systems to promote the development of healthy drinking water.

关键词：住宅建筑；管道直饮水系统；优化研究

Key words： residential building；direct drinking water system；optimization research

中图分类号：TU821 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）25-0110-02

0 引言

近年来，随着经济快速发展，工农业的生产发展规模不断壮大，天然水体受到了不同程度的污染。随着人们对水质要求的提高，市政供水的水质已满足不了人们的饮用需求，住宅建筑管道直饮水系统应运而生。管道直饮水系统大多适用于高层住宅楼、学校和办公楼等需要优质饮用水的地方，它的水质清洁度高于市政管网供水水质的清洁度，用户可直接进行饮用。

1 管道直饮水系统概述

管道直饮水系统是指将自来水或其他水源经过二次深度净化处理后，能达到国家饮用水质标准，通过专门的饮用水管输送到居民家中，可供居民直接饮用的优质水源。管道直饮水的制备要经过三个阶段：预处理阶段、深度处理阶段和消毒阶段。但是由于我国在管道直饮水系统上的理论研究和实际运用时间不长，人们还没有对管道直饮水系统有系统的了解和认识，因此，进行管道直饮水系统的优化研究是必不可少的环节，有助于提高直饮水的水质，满足人们对水质的需要[1]。

2 管道直饮水系统处理工艺的优化研究

2.1 管道直飲水系统预处理技术

管道直饮水系统预处理主要进行初步处理，它的主要目的是去除天然水体中的一些悬浮物及可见胶体，避免天然水体中存在的过量溶解盐沉淀，否则很容易造成膜堵塞，影响膜工艺系统的正常安全运行[2]。管道直饮水系统预处理的组成部分包括砂滤、碳滤和软化。水箱、活性炭过滤器、加压泵、加药装置是管道直饮水系统预处理中经常用到的装置，它们能降低原天然水体中的硬度、微生物和氯气含量。当前，我国在管道直饮水系统预处理中常采用自动化设备，无需人工看管，即可完成工作。

2.1.1 砂滤技术

砂滤是通过锰砂、天然石英砂等滤料进行水过滤，能够将原水中的铁、胶体物质、大颗粒杂质等除去，减小原水浊度。通常情况下，砂粒的粒径为0.5-1.2mm，其不均匀系数是2。在沉淀、澄清后的给水处理中经常使用。结合原水、出水水质的要求，过滤速度与滤层厚度也不一样。

现阶段，我国通常采用的滤桶具有不锈钢、COMPSITE两种，选择的操作系统是手动操作、进口自动切换多路阀。

2.1.2 碳滤技术

无机胶体粒度处于10-20埃时，在机械过滤器中，溶解性有机高分子杂质、有机胶体以及余氯等是非常难除去的。为提高原水的水质，使水质符合膜处理进水的指标，在工程流程中可以安装活性炭过滤器处理设施。活性炭可以吸附几十埃粒度的活性物质，活性炭结构中存在20-50埃的粒隙与微孔，其表面吸附面积能够达到500-2000m2/g，通常有机物分子直径均处于20-50埃以下，所以活性炭能够有效吸附有机物质，另外活性炭的脱氯能力非常强。如果使用具有良好性能的椰壳活性炭，滤桶可以采用不锈钢、COMPSITE，采用手动、进口自动切换多路体系的操作系统。

活性炭比表面积非常大，活性炭吸附过滤器利用活性炭的这一特点，吸附除去水中的重金属、细菌、有机物以及病毒等等，避免上述杂质污染深度处理膜。活性炭吸附过滤器对游离氯的吸附能力可达到99%，对色度、有机物的除去率也非常高，进而降低后续的处理负担。进出口的管路上设有全自动多路控制阀、压力表等，可进行无人操作。除此之外，活性炭吸附过滤器也能够软化、除盐。结合实际需要选择相应型号的活性炭。预处理设备的材质主要为不锈钢、玻璃钢、碳钢防腐等。

2.2 管道直饮水系统深度处理技术

管道直饮水系统深度处理是在预处理的基础上进行更加精细的杂质和污染物处理，它的主要目的就是清理掉预处理中未处理的溶解的有机污染物和无机污染物。由于工业发展迅速，天然水体中常含有许多金属污染物和大量有害物质，在如此严峻的供水现实下，选择适宜的饮用水进行深度处理，是关键性一步。活性炭吸附、臭氧-生物活性炭处理和膜处理是管道直饮水系统深度处理净化的三种主要技术手段。

活性炭是一种具有发达空隙的多孔性物质，它的处理原理是中孔和微孔对杂质的吸附，它的比表面积大，因此具有良好的吸附能力，它主要用于去除天然水中的有机污染物、无机污染物和氯化副产物。活性炭处理技术占的地方比较少，可以进行自动控制，对水温、水质以及水量等的变化具有较强的适应性，此外饱和炭还能够再生利用，应用前景非常广阔。现阶段我国很多城市的水源在不同程度上被污染，如果常规处理技术效果较差，活性炭能够进行饮用水的预处理与深度处理，研究活性炭除去饮用水中有机物具有重要意义。

臭氧-生物活性炭是指先将天然水进行臭氧氧化，然后进行活性炭吸附，在活性炭吸附过程中还存在氧化过程，它能将水中大分子转化为小分子状态，继而被活性炭吸附，达到饮用水净化的目的。此外，还能够通过活性炭进行微生物、有机物以及氧气等的浓缩，将活性炭变为生物炭，也就是在活性炭的大孔、凹处与微生物结群、分泌物构成生物膜，可降解水中的有机物，在脱附、吸附活性炭中具有再生的作用。除此之外，后续活性炭还能够除去臭氧氧化形成的副产物，解决了臭氧技术不能除去三卤甲烷、前驱物质的问题，确保管道直饮水的安全与稳定。然而，这种技术也存在一定缺陷，例如臭氧技术会将某些有机物杂质的结构破坏掉，同时会形成一些有毒、有害的副產物。相关研究结果显示，通过臭氧-生物活性炭技术，出水水质可能会有致突变性。

膜分离技术中用到的膜是天然形成或者人工合成的，它具有选择透过性，能对水中的溶质和溶剂进行分离、提纯和浓缩，进而得到优质的水质。这种技术是通过人工合成、天然的具有选择透过性的薄膜，在外力作用下将溶剂、溶质分离开来，并进行提纯、浓缩，是结合化学性质不同进行分离的，或者结合溶剂、溶质物理性质的不同进行分离的。膜材料、杂质化学性质的不同决定了水中杂质经过膜分离的速度，化学性质和杂质分子量会直接影响到扩散速度，增加扩散速度，会缩短杂质通过膜的时间。因此，水中各种组分通过膜的速度差别越大，表示分离效率越高。

管道直饮水深度处理技术所采用的工艺多以膜技术为主，膜分离是深度净水技术的重要发展方向，是通过膜的微孔筛分水中杂质。膜分离技术通过人工膜、天然膜，将化学位差、外界能量作为推动力，对多组分溶剂、溶质分离，并进行分级、提纯与富集。

2.3 管道直饮水系统处理工艺流程

住宅建筑的管道直饮水系统是在市政提供的自来水的基础上，进行预处理以及膜分离处理，不同的水质，处理情况不同，有三种常见的处理情况：

①若提供的水为微污染水，水中硬度和含盐量偏高，采用“活性炭吸附+软化+膜分离”组合。②若提供的水为微污染水，水中硬度和含盐量稍低，采用“活性炭吸附+膜分离”组合。③若提供的水为污染严重水，水中硬度和含盐量过高，采用“臭氧氧化+活性炭吸附+膜分离”组合。

3 管道直饮水系统供水管网的优化研究

在进行住宅建筑管道直饮水供水管网设计布置工作时，应该做到合理设计管道，缩短直饮水在供水管网中的停留时间。由此看来，管道直饮水系统供水管网设计成全循环系统是最为合理和高效的方案，管道设计布置成同程式循环管网，它与热水管网的布置方案较为相似，同程布置这一方案能有效防止供水管网中直饮水短路循环，能有效保证整个供水系统的循环效果，在各个用水点都能随时取到所需的直饮水，起到节约水资源和节省能源的作用。

管道直饮水系统供水管网必须设循环管道，保证了干管和立管中直饮水的有效循环，防止了长期滞流在供水管网的管道接头或者阀门处的直饮水受到细菌或者微生物繁殖带来的水质污染问题。循环的回水系统将管道直饮水中供水管网里的各种杂质和污染物及时高效的回收进回收处理处，减少了直饮水在供水管网里的停留时间，避免水质受到细菌及微生物的污染。

4 管道直饮水系统消毒技术的优化研究

管道直饮水处理工艺后处理阶段就是消毒，在进行了水质的净化处理之后，就要对水质的状态进行稳固，对管道直饮水进行消毒，能有效抑制直饮水中的细菌和微生物等污染物的生长繁殖，从而保证处理好的直饮水的水质不再受到污染。虽然管道直饮水的水质与市政供水的水质相比有明显的提高，但从另一方面看来，在住宅建筑管道直饮水系统的运行使用中，供水管网仍然存在二次污染的问题，因此，很有必要在直饮水供水管网中维持一定量的消毒剂。我们常见的直饮水消毒有臭氧消毒、紫外线消毒、液氯消毒和二氧化氯消毒四种方式。在这四种方式中，臭氧消毒和紫外线杀毒产生的效果好，但存在杀毒持续时间短的问题，不能对供水管网的水质长期保持起到理想效果，并且很容易滋生二次污染，得不偿失。液氯消毒过程中会产生一些消毒副产物，这些副产物具有强毒性，能致癌致畸，不宜用在人们的饮用水消毒中。与上述三种消毒方式相比，二氧化氯消毒具有杀死细菌的速度快、杀毒效果持续时间长、无残留毒性的特点，从消毒技术、经济效益各方面综合考虑，二氧化氯消毒方式可以广泛应用在住宅建筑管道直饮水系统中。

5 结语

本文从住宅建筑管道直饮水系统的处理工艺、供水管网和消毒技术等方面进行了优化研究，管道直饮水有着优质的水质，其必将会在住宅建筑的供水设计中广泛应用。

参考文献：

[1]季强.我国城市分质供水现状分析[J].城市给排水，2003，17（4）：25-28.

[2]许国辉.住宅小区管道直饮水分质供水系统[J].广东建材，2006，4：121-124.

[3]李晓燕，姚凤兰，李英杰.管道直饮水系统现状及发展趋势[J].科技与企业，2014（14）：172.

[4]余小明，赵煜灵.住宅小区管道直饮水设计[J].给水排水，2014，50（08）：74-76.