某小學建筑直飲水系統設計要點分析

陳茜

1.概述

長期以來，如何解決學生在校期間飲水問題，一直是全社會共同關注的焦點，傳統的開水器、桶裝水或者學生自帶水、飲料等飲水方式，對學生的成長存在著極大安全健康隱患。并且受整體環境惡化的影響，傳統的“混凝——沉淀（或澄清）——過濾——加氯消毒”水處理工藝，對水體中有害的溶解性有機物和低分子物質難以去除[1]。隨著人們對日常飲用水水質要求的提高，在我國沿海城市及發達地區的學校也啟動了直飲水計劃，直飲水與校園飲水的傳統方式相比具有明顯的優勢和發展前景，但同時也存在著諸多亟待解決的問題[2、3]。

2.工程概況

某小學位于福建省，學生人數約1600 人，由教學樓（已建）、體藝樓及教學綜合樓組成，其中終端直飲水設置在教學綜合樓，為多層公共建筑，地下室功能為設備用房及機動車停車場，直飲水設備用房設置在教學綜合樓的地下室。飲用水供應的特點：供水高峰時間集中在下課休息時間，夜間基本無供水。

3.管道直飲水處理工藝

3.1 管道直飲水系統

系統由供回水管道、水處理設備與供水設備及終端飲水機組成。

3.2 管道直飲水系統工藝

管道直飲水系統主要以市政自來水為水源，包括預處理工藝、主體工藝和后處理工藝。

3.2.1 預處理

預處理是為了去除水中的顆粒物質、溶解性膠體和部分無機離子，可保護過濾膜免受污染，延長過濾膜的使用壽命，同時可減少在消毒過程中產生的消毒副產物。預處理包括原水箱、原水泵、過濾器（可選多介質過濾器、活性炭過濾器、樹脂軟化器或普通精密過濾器、自潔式過濾器、根據實際工況進行工藝選擇），自來水經過預處理后可以有效去除自來水中殘留的泥沙、懸浮物等物質，降低濁度和部分有機物，延長設備的使用壽命，保證出水水質。

3.2.2 主體工藝

主體工藝有反滲透、納濾、超濾和微濾。微濾的特點是水通量大，當原水中膠體與有機污染物少時采用。超濾是以壓力為推動力的膜分離技術，主要采用中空纖維過濾新技術，配合三級預處理過濾清除原水中的雜質，當水通過超濾膜后，可將水中含有的大部分膠體硅除去，同時可去除大量的有機物等。反滲透對水中的有機、無機污染物都能有效去除，但缺點是有益人體的無機離子去除率較高。納濾分離性能介于反滲透和超濾之間，可將相對分子質量較小的物質，如無機鹽或葡萄糖、蔗糖等小分子有機物從溶劑中分離出來，適用于原水有機污染嚴重，小分子可溶性有機質含量較多的情況，對有機物截留率很高。

3.2.3 后處理工藝

后處理工藝的主要目的是防止二次污染，包括凈水箱、凈水泵、消毒（臭氧發生器、紫外線殺菌器和精密過濾器等）。對在凈水箱和管道中存留的凈水進行進一步的處理，確保供水水質。后處理可以改善飲水口感，方法有溫度調節、礦化過濾、pH 調節、電磁化等。

4.學校飲用水處理工藝流程選擇及直飲水系統設計概述

4.1 飲水系統設計原則

以建筑給水排水設計標準（GB50015-2019）[4]、圖集《建筑管道直飲水工程》（07SS604）、《飲用凈水水質標準》CJ 94-2005 和《建筑與小區管道直飲水系統技術規程》（CJJ/T110-2017）[5]等相關規范為依據。

4.2 設計概述

4.2.1 水源

從校區市政給水管引入一根DN32給水管，作為直飲水原水水箱的補水管，綜合考慮原水水質情況和用戶對水質的要求，采用反滲透為主體工藝。

4.2.2 工藝流程

采用市政給水管→原水水箱→預處理→深度凈化處理（反滲透）→直飲水水箱（后處理）＋恒壓變頻供水設備→用水點的下行上給供水方式（圖1）。

圖1 工藝流程示意圖

4.2.3 設計用水量

設計水量是影響工程經濟及技術性的重要指標，直飲水量應根據師生的人數，和《建筑與小區管道直飲水系統技術規程》（CJJ/T110-2017）中規定的定額計算，本工程直飲水設計標準為2.0L/人·d，飲用人數1600 人，設計最大日用水量3.2m3/d。原水箱容積按儲存最高日2h～4h 小時用水量確定。成品水箱儲存處理后的水，直飲水水箱容積按日用水量的30%～40%考慮。

4.2.4 終端用水

直飲水應采用直飲水專用水嘴，（1）最低工作壓力不宜小于0.03MPa。（2）額定流量0.04 L/S～0.06L/S（工作壓力為0.03 MPa～0.O5MPa）[6]。直飲水飲水機均設置在便于取用的公共位置，教學樓綜合樓每層預留七個直飲水專用水嘴。

4.2 供水及循環回水

根據經驗，教學樓這種特殊的民用建筑，用水高峰期一般出現在課間10min 的休息時間，最大時用水量的60%～90%出現在這一時段，即0.5h 內。經過概率法和百分數法比較，按照現有條件，百分數法比較能反映教學樓集中密集式供應直飲水的情況，根據水嘴個數和同時使用百分數來確定管徑及供水設備參數。同時根據凈水及供水設備和貯水箱的大小、供水管管徑計算循環流量。本工程配水支管長度均未超過6m，采用干管循環。為使各供水環路循環時間基本一致，管道回水采用同程布置。用水量小或夜間無人用水時，整個管網采用定時循環，保證供配水管道直飲水停留時間不超過10h。本工程回水采用紫外線消毒及臭氧消毒，臭氧相比其他消毒劑，氧化能力強、投加少、反應快、效果好，對水溫、pH 值等適應面廣，為了確保管網末梢水在使用過程中不滋生細菌，要保證成品水中剩余臭氧量不小于0.1mg/L，且出水水質應滿足《飲用凈水水質標準》（CJ 94-2005）的規定[7]。本工程供水采用下供上回形式，系統示意圖如圖2。

圖2 下供上回式管道真飲水系統

4.3 管道直飲水凈水機房及直飲水系統的水質檢查

4.3.1 管道直飲水凈水機房布置

凈水機房應滿足生產工藝的衛生及相關規范要求。飲用凈水化學處理劑應符合現行國家標準《飲用水化學處理藥劑衛生安全性評價》（GB17208）的規定。

4.3.2 管道直飲水系統

日常供水水質檢驗、管道直飲水控制系統、管道直飲水系統清洗和消毒均應符合《建筑管道直飲水工程》（07SS604）、《建筑與小區管道直飲水系統技術規程》（CJJ/T110-2017）的規定。

4.4 管材

管材選用應符合現行國家標準、產品標準，選用不銹鋼管時，應注意其耐水中氯離子濃度的能力。本工程采用反滲透膜工藝，不能采用銅管。本工程直飲水管道明設采用雙卡壓式薄壁不銹鋼管及管件，管件應符合《不銹鋼卡壓式管件組件 第1 部分：卡壓式管件》（GB19228.1）要求。嵌墻安設、埋地管采用塑覆雙卡壓薄壁不銹鋼管。直飲水管道采用壓力等級為P1.0MPa 的薄壁不銹鋼管及管件，給水管道應采用與管材相適應的管件。管材選用應符合相應的現行國際標準的規定，并應達到《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》（GB/T 17219）的要求。

5.結語

目前，傳統的自來水系統面臨著來自多方面的威脅，城市的供水管道已經有很長的歷史，附著在管道內壁的雜質和各種類型的微生物、小區的水池等給水構筑物可能存在的二次污染，對水質的影響很大。現行氯化消毒處理技術的消毒副產物又可能產生危害性。管道直飲水存在自身的優勢機遇，但建筑管道直飲水的設計，不僅要結合用戶對水質的要求及原水的水質特點，還要考慮造價、能耗、利用率，并且后期的運行管理，定期對濾膜及管道進行清洗、消毒以及對水質安全的持續監測更是對這個系統的嚴峻挑戰。