李盛
（中國成達化學工程公司，四川 成都 610041）

　　摘要：國內一些高檔住宅小區和少數發達城市已開始建設和使用獨立的“優質飲用水系統”，但該系統的設計和應用是在嘗試階段，缺乏成熟的經驗和技術。本文結合工作實踐，就此方面的技術做些探討。文中主要介紹了優質飲用水的設計秒流量公式和其系統的同程供水設計方式，為該系統的設計提供一些有實用價值的資料。
　　關鍵詞：直飲水；飲用水；水處理站；供水系統
　　中圖分類號：TU991.02
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2002)04-0050-03

　　作為我國城市居民的生活用水水源，自來水一直是主要來源。但是近年來，由于水源的污染等因素，使得“優質飲用水分質供水系統”應運而生。
　　優質飲用水的處理工藝和水質標準比較成熟，但其供水系統在工程設計和施工中并沒有可以遵循的標準。本文結合工作中的實踐經驗，以一個小區的優質飲用水系統設計為例，就此方面的技術做些探討。

1 工程概況

　　某小區按2000～2500戶劃分，每棟樓以48戶人家計算，則每個小區約有樓房40～52棟。
　　通常，居民每人每日飲用水標準按3L計，用于做飯、炒菜的凈水按2L/(人·日)計，這些用水由純凈水供給，則純凈水用水量為5L/(人·日)。
　　現代城市住宅可按平均每戶4人計算，則每個小區的人數約為8000～10000，每日供給純凈水總量約40000～50000L。取小區用水的時變化系數為3，供水時間定為18h（早晨6:00～晚間12:00），則最大小時用水量為Q_h=K_h×Q_d/T=6.67-8.33m³/h。
　　由此可以確定每個小區純凈水的處理量為5m³/h，每日純凈水處理站工作時間約10h，才能生產50m³純凈水，從而滿足一個小區每天生活用純凈水。
　　處理后的純凈水儲存在末端水箱，水箱容積為12m³，可以提供1.5h的最大小時用水量。水箱容積不宜過大，以免儲存時間過長，引起水質惡化。

2 水量的確定

2.1 最大小時用水量
　　如前所述，小區的最大小時用水量為6.67～8.33m³/h，時段在中午11:30～1:00和下午6:00～8:00。
2.2 設計秒流量
　　通常，建筑群生活給水管道設計秒流量公式為：
　　　　q=0.2a(N)^1/2+KN　　　　（1）
　　其中，衛生潔具當量數N在75～300范圍之內，對于獨立的純凈水系統而言，每戶僅有1個飲水龍頭，其額定流量僅為0.05L/s，當量數為0.25；每個單元當量數為3；每棟樓當量數為12；一個小區用水器具最大當量總數為625。
　　由此可見，如采用上述公式，則每戶的純凈水供水管過大，流速偏低，水頭損失計算很不精確，無法達到供水均勻可靠的效果。所以此公式只適用于小區給水總管計算，而不能用于每戶和每棟樓的設計秒流量計算。
　　因此，在設計中需要引用“分質供水設計秒流量公式”[1]來確定每戶的入戶管管徑。
　　我們知道，住宅生活用水的秒不均勻系數與平均日用水量關系為：
　　　　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；
　　　　　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量數，公式（1）變為：
　　　　q=0.347(SN)^1/2　　　　（5）
　　式中：
　　　　S－1個當量的衛生器具1d的用水量，m³/d。
　　設計中每戶平均按4人計，每戶廚房內設計1個純凈水飲用龍頭，當量數為0.25，每人每天用水量按5L計，可得出優質飲用水設計秒流量公式為：
　　　　q=0.347[(4×5)/(0.25×1000)]^1/2=0.098(N)^1/2　　　　（6）
　　按上述公式可知：
　　每戶支管管道流量：q_支=0.05L/s。
　　每個單元設2根立管，1根立管的流量為：q_單=0.12L/s。
　　1棟居民樓（按4個單元計）供水總管流量為：q_樓=0.34L/s。
　　在設計過程中，應考慮附加30％的循環流量，以保證循環回水的平衡。
　　而整個小區供水總管流量應按公式（1）計算，為：q_總=7.42～8.63L/s

3 管徑的確定

　　室外干管的設計流速控制在0.6～1.0m/s，入戶管道的設計流速取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個單元計）供水總管流速：υ=0.68m/s，管徑d=25mm。
　　整個小區供水總管流速：υ=1.02m/s，管徑d=110mm。

4 供水系統

4.1 系統的確定
　　小區純凈水給水管線的布置，應以居住小區的建筑、道路詳細規劃為主要依據，綜合考慮小區地形、各類管道布置和建筑物管道的接點等諸多因素，做到設計合理、施工方便。
　　給水干管應沿用水量較大的地段布置，以最短距離向大用戶供水。
　　小區供水干管為枝狀布置，接人各建筑物后設回水管，與小區內回水干管連接，匯集后送回各小區純凈水處理站，經處理后再供到用戶，形成循環系統。
　　當處理站對自來水作深度處理達到純凈水標準后，就將純凈水送到末端水箱儲存，再由供水泵加壓提升送入供水管網，并由獨立的純凈水管網將水輸送到各用戶。每棟樓串聯供水，尾端回水，各樓回水管接到循環回水主管，通過管路長度和管徑的調整，使回水管各接點水頭接近，使每個用水單元都能平衡供、回水，也就是所謂的同程供水設計。
　　整個系統為全封閉式，僅在用戶飲水龍頭處可取水，避免了中間污染環節。
　　系統主要由供水泵、循環水泵、紫外線消毒器、供水管、調節閥、減壓閥、飲水龍頭和循環回水管等組成。
　　其系統的工作流程圖如圖1所示。

　　當用水高峰期時，循環水泵不開啟，系統不作循環，水無法回流，只能供用戶使用。當用水量到低點時，循環水泵定時啟動，不影響系統供水。循環回水設有旁路，當管路內水停留時間較長，一般為5d時，可打開旁路上閥門，循環泵停止運行，讓水流入末端水箱，進行消毒殺菌處理后送回管網，這時需要啟動供水泵，將管道內的水送回處理設備，并形成短時間的全流量循環。
　　由于一個小區的供、回水管道較長，起點和終點的水頭差別很大，要實現各用水點供水平衡，不僅要在供水主干管上考慮壓力調節，而且在每戶人戶管上也要調節壓力。在整個系統調試時，將每戶飲水龍頭的出流水控制在0.2～0.35MPa，系統正式運行后，用戶僅操作水龍頭即可，不會破壞系統的壓力均衡。
　　戶內支管的安裝示意見圖2。

　　每個單元的供水立管應設在廚房內，管理及安裝調試較方便。
4.2 循環水量及循環泵的確定
　　采用強制定時循環的方式，每小時循環2次，循環水泵的性能參數按如下要求確定；
　　　　Q≥2V
　　式中：V－管網水容積，另加上30％的附加循環水量。
　　　　　H≥h_p+h_x+h_j
　　式中：h_p－循環流量通過供水管路的水頭損失；
　　　　　h_x－循環流量通過回水管路的水頭損失；
　　　　　h_j－循環流量通過設備的水頭損失。
　　循環時間應避開用水高峰期，由于純凈水可儲存約6d不會影響水質，考慮每天管網循環3次，每次循環水泵運行時間為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，國內建設部已要求在生活給水系統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合管。可采用的管材為：銅管、不銹鋼管、UPVC給水塑料管、交聯聚乙烯管（PEX）、聚丙烯管、ABS工程塑料管、塑覆銅管（PE/T2）、鋁塑復合管等。其中，銅管、不銹鋼管、ABS程塑料管的價格很高，不能廣泛使用，僅用于特殊介質而給水工程大都不采用。
　　設計上從耐腐蝕、耐壓、阻燃、使用壽命、環保衛生、價格、安裝等方面考慮，認為交聯聚乙烯管（PEX）、鋁塑復合管、UPVC給水塑料管這3種管材較為實用可靠。
5.2 管道敷設及安裝調試
　　管道敷設：室內管道宜敷設在墻內，給水管在上，回水管在下。
　　管道在室外敷設時，在車行道下埋設深度不應小于1m，可減少重壓和振動對管道的影響。
　　管道安裝時，應避免砂土、切割廢渣等臟物進入管道，污染水質。在安裝過程中應保護管道的外表面不被劃傷或破損，以免影響管道使用壽命。
　　系統調試：管道安裝過程中，應分段進行沖洗、試壓，檢查管道是否滲漏。當整個系統安裝完畢，利用循環給水泵沖洗系統，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，檢測水質是否達標，管網進行試運行。在運行過程中，調節管網平衡，檢測設備運行狀況，監測水質穩定，測定用戶用水情況。在各項數據達標，系統達到供回水穩定，并積累一定的管理經驗之后，報政府部門監管，將系統投入正式運營。

6 社會效益和經濟效益

　　經測算，一個上述規模的純凈水處理站，在滿負荷生產的情況下，可年產純凈水29200t，建設投資為279.7萬元，每年運行維護的總成本59萬元，純凈水價格按100元/t計，年均銷售收入為288萬元，項目投產后1a就可收回成本。
　　由此看來，“優質飲用水系統”的開發推廣，做到設計先進合理，優質施工安裝，安全正常運行，精心維護管理，則必將對人們的日常生活帶來便利，提高生活質量。同時，也會帶來良好的社會效益和經濟效益。

參考文獻：
[1]李玉榮．優質宜飲水設計秒流量公式的探討[J]．給水排水，1998，24(7)：51．

作者簡介：李盛（1973～），男，四川成都人，工程師，電話(028)85521658。