崔靜華¹，崔佳美旋²
（1奇迪電器集團有限公司飲水科技事業部，浙江 寧波315324 2富士康科技集團，深圳 518109）

　　摘 要：管道直飲水，采用納濾膜特有的選擇透過性性能，可脫除自來水中有機物、細菌和病毒，保留水中有益于人體的微量元素，是對“自來水飲用水的深度處理”，經臭氧、紫外線、變頻恒壓輸出至用戶可直接生飲的水。
　　關鍵詞：臭氧；納濾膜；管道；變頻；直飲水（符合建設部《飲用凈水水質標準（CJ94-1999）》）。

Piped Direct-Drinking Water Supply Project with constant pressure, frequency conversion and water quality segmentation

CUI Jing-hua¹，CUI Jia-Meixuan²
（1. Qidi Eleetric Appliance Group Co., Ltd.，Ningbo 315324,China；2.Foxconn Group.，Shenzhen 518109，China）

　　ABSTRACT：Through nanofiltration membrane with its superior filtration selection capability, piped direct-drinking water can effectively eliminate harmful organic particles, bacteria and virus contained in normal drinking water while preserving desired microelements, hence is referred to as “deeply treated tap water”, which, after ozone and UV treatment and through constant pressure frequency converter, is delivered to household users as drinking water.
　　KEY WORDS：OZONE, nanofiltration membrane, pipe, frequency conversion, direct-drinking water (In according with the <Purified Drinking Water Standards> of the Ministry of Construction CJ94-1999)

0 前言

　　小區生活飲用水管道分質供水實現了人們對隨時飲用凈水的渴望。衛生安全的飲用凈水也象生活用電，電話，寬帶，中央空調，管道煤氣一樣，人們在家就可直接飲用到符合國家《生活飲用水衛生規范》^[1]的有關規定和建設部〈飲用凈水水質標準（CJ 94-1999）〉^[3]的水。管道直飲水不僅比瓶（桶）裝純凈水衛生安全、使用方便、即開即飲，其價格比瓶（桶）裝純凈水便宜，國家康居工程推廣小區生活飲用水管道直飲水的最大好處，就是防止飲用水的二次污染，保證飲用水的衛生安全，提高人民生活質量

1 管道分質供水系統術語和定義

1.1分質供水
　　分質供水是指根據生活中人們對水的不同需要，由市政提供的自來水為生活飲用水，采用特殊工藝將自來水進行深度加工處理成可直接飲用的純凈水，然后由食品衛生級的管道輸送到戶，并單獨計量。這種直接飲用的純凈水分純水或凈水，即按照中華人民共和國GB 17323《瓶裝飲用純凈水》，以符合生活飲用水衛生標準的水為原料，通過反滲透膜（Revvrse Osmosis Element/RO）凈化處理后，稱為純水。按照建設部CJ 94《飲用凈水水質標準》^[3]，用同樣符合生活用水衛生標準的水為原料，通過納濾膜（Nanofiltration Element/NF）或法國卡提斯（ＣＡＲＴＩＳ）載銀活性炭凈化處理后，稱為凈水。
　　國家《生活飲用水管道分質直飲水衛生規范（討論稿）》^[2]要求管道直飲水用戶龍頭出水任何時間必須符合《飲用凈水水質標準（CJ 94-1999）》^[3]規定要求。管道分質直飲水系統的設計生產必須符合《管道直飲水系統技術規程（討論稿）》^[4]，在法規上給予了嚴格的行業規范和強有力的衛生行政執法依據，真正確保每一個小區管道分質直飲水用戶的飲水衛生安全與飲用健康，這便是新一代的高效、綠色環保、節能型水質處理供水裝置。
1.2直飲水
　　以上純水或凈水經臭氧氣液混合后密封于容器中且不含任何添加物，再通過紫外線照射，經電子（場）水處理器(微電解殺菌器)流經的水在微弱的電場中產生大量具有極強和廣譜殺生能力的活性水，由食品衛生級管道供每家每戶直接飲用，可供直接飲用的水叫直飲水。
1.3直飲機
　　管道直飲機，是在飲水機的基礎功能上增加進水自動控制器，使用時只需將管道直飲機與飲用水管道直接聯接，實現自動進水，可直接飲用的飲水機。是現代住宅小區、寫字樓供水的終端飲水設備。
1.4管道分質供水系統
　　管道分質直飲水及直飲機是將水處理裝置與供水管網、管道直飲機有機的結合，在處理工藝上都有嚴格要求和衛生規范，工藝中除沉淀、吸附、過濾常規方式外，采用新的水處理材料及工藝，用銅鋅濾料（ＫＤＦ）替代石英砂；用臭氧（Ozone/Ｑ_３）與顆粒活性炭（Grancule Activated Carbon/GAC）結合成生物-活性炭法（Biological Activated Carbon/BAC）消毒方式替代普通活性炭（Activated Carbon/AC）；用鈦金屬濾芯（ＨＤＦ）替代聚丙烯（ＰＰＦ）；用超濾膜（Ultrafiltration Element/UF）作為預處理；用納濾膜（Nanofiltration Element/NF）或卡提斯（ＣＡＲＴＩＳ）替代通常的逆滲透膜（Revvrse Osmosis Element/RO），將水的利用率提高；將電量的消耗減少，產品水主要采用臭氧加紫外線殺菌器的最佳組合，增加電子（場）水處理器(微電解殺菌器)，是管道分質供水系統管網循環殺菌的理想產品。對管網進行定期循環，經卡提斯（ＣＡＲＴＩＳ）處理過的水溶氧量大，增加了水的活性，能抑制細菌生長，可持續保鮮，有效保證管網內水的新鮮與飲用衛生安全。系統的供水量嚴格遵守每天的按用水需求量設計，再加上管道直飲機內儲存水容量不會大于３升（家用型）、30升（單位型），保持隨時飲用隨時補充新鮮水。國家《生活飲用水管道分質直飲水衛生規范（２００２）》^[2]標準（討論稿）要求管道直飲水用戶龍頭出水任何時間必須符合《飲用凈水水質標準（ＣＪ９４－１９９９）》^[3]。由于直飲水水質純凈，口感甜潤，每天的產水每天飲用完，管網系統每天定時用臭氧、紫外線殺菌、電子（場）水處理器消毒保鮮，水中含氧量的提高能預防直飲水的二次污染，使每天的直飲水新鮮可口。給水采用恒壓變頻水泵輸送，滿足高層建筑要求。分質供水非常適應于現代城市住宅小區管道直接飲用水的需求，從而提高人民生活質量。
1.5預處理裝置
　　預處理裝置是將自來水經臭氧氧化、活性炭吸附、5μm精度多級過濾，使原水達到初級凈化的裝置。其由臭氧水處理儀、原水罐、增壓泵、銅鋅沉淀過濾、活性炭吸附過濾、金屬鈦棒微孔精密過濾，經預處理后的水滿足超濾膜凈化處理，提供給予后置反滲透膜或納濾膜進水要求。
1.6水質深度處理裝置
　　水質深度處理裝置是將經預處理后的水，由高壓泵加壓作用于反滲透膜（簡稱RO）或反滲透膜納濾膜(簡稱NF)的反滲透功能達到純凈水的目的^[9]，電導率檢測儀、臭氧裝置、紫外線消毒殺菌器、和微電腦控制電器組合而成。通過去除水中有機物（如三鹵甲烷中間體、膠體、懸浮物、微生物、細菌、藻類、霉類等）、熱源、病毒、異色異味等，經處理的水質符合衛生部《生活飲用水衛生規范》^[1]的有關規定和建設部《飲用凈水水質標準（CJ 94-1999）》^[3]。
1.5凈水的制造方法：納濾膜滲透法（簡稱NF）
　　納濾滲透膜技術是介于反滲透膜與超濾膜性能之間的承前啟后膜技術，作為一種新型分離技術，納濾膜在其分離應用中表現出下列三個顯著特征^[7]：一是其截留分子量介于反滲透膜和超濾膜之間，為150～2000 Å；二是納濾膜對無機鹽有一定的截留率，因為它的表面分離層是由聚電解質所構成，對離子有靜電相互作用。三是超低壓大通量，即在超低壓下（0.1MPa）仍能工作，并有較大的通量。也是最先進、最節能、效率最高的膜分離技術。其原理是在高于溶液滲透壓的壓力下，借助于只允許水分子透過納濾滲透膜的選擇截留作用，將溶液中的溶質與溶濟分離，從而達到凈化水的目的。納濾滲透膜是由具有高度有序矩陣結構的聚洗胺合成納米纖維素組成的。它的孔徑為0.001微米（相當于大腸肝菌大小的百分之一，病毒的十分之一）。利用納濾滲透膜的分離特性，可以有效的去除水中的溶解鹽、膠體、有機物、細菌和病毒等，納濾膜比反滲透膜優異之處，在于除去有害物質相同之下，納濾膜保留了水分子中人體所需生命元素。有純凈水的口感，礦泉水的微量元素。

2 工藝流程與處理單元

2.1生物活性碳(Biological Activated Carbon)
　　臭氧活性碳技術是目前國際上最先進的水處理工藝，在日、美、歐等發達國家已廣泛采用，目前我國采用臭氧消毒處理是水處理消毒的發展趨勢。臭氧與顆粒活性炭相結合的臭氧生物活性炭凈水處理工藝（BAC法），包括三個過程：臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解。BAC法能高效去除水中的有機物，延長活性炭使用壽命。
　　活性炭（Carbon）是一種經特殊處理的炭，每克活性炭的表面積為500～1500平方米。活性炭有很強的“物理吸附”和“化學吸附”功能，解毒作用就是利用了其巨大的面積，將毒物吸附在活性炭的微孔中，從而阻止毒物的吸收。同時，活性炭能與多種化學物質結合，從而阻止這些物質的吸收。活性炭能夠濾除水中化學有機物、重金屬、色度、異味、氯離子等，主要功能改善口感。
　　生物活性炭^[8]，臭氧和活性炭處理的結合，一種電解自由基氧化、生物活性炭水處理技術，將需要處理的原水進入處理單元的電解部分，首先經過陽極產生的羥基自由基的氧化和陰極產生的氫自由基在陰極表面的催化加成，使有機物降解脫毒；同時陽極產生的分子態氧供給下一步生物活性炭利用，經降解脫毒后的處理水再經過生物活性炭處理后，有機污染物進一步去除，達到深度處理的目的。使用該技術處理水源水，可以使原水中的揮發性有機物由原來的11種降解至7種，TOC減少85%以上。可以使生活污水的COD減少75%以上。是一種新型的給水或有機廢水深度處理的技術，在飲用水深度處理與難降解有機廢水處理領域有著廣闊的應用前景。生物活性炭的運行周期一般都達3至4年（使用壽命與水源水質有關）。
2.2銅鋅介質沉淀過濾器（KDF）
　　銅鋅KDF濾料^[5]是一種顆粒狀高純度合金，表面有著極強的抗氧化能力，近幾年來流行的新型水處理過濾材料^[3]。KDF濾料通過離子的氧化還原反應來工作。這種離子交換使許多有害物質成為無害物質，如使氯成為氯化物，重金屬等附著在凱得菲KDF濾料上，從而降低了有害物質的含量，用KDF濾料進行水處理是一種簡單、低消耗的方法，對于微濾、超濾、納濾、反滲透膜、離子交換樹指、顆粒活性碳等，KDF濾料介質能夠保護這些昂貴的水處理組件不受氯、微生物、礦物質結垢的影響，提高系統的使用壽命。此外，KDF濾料能去除水中高達98%的可溶性重金屬，如鉛、汞、銅、鎳、鎘、砷，銻、鋁等，因此可用于飲用水或其他水處理中重金屬的超出的治理。另外，借助沉淀在KDF濾料上發生的氧化還原反應還可以降低水中的碳酸鹽，硝酸鹽、硫酸鹽等。約10年內不用更換濾料（使用壽命與水源水質有關）。
2.3鈦金屬微過濾器（HD）
　　鈦棒過濾芯是以粉沫鈦燒結而成，具有抗化學腐蝕，耐高溫、耐氧化、壽命長，易清洗， 可再生的特點，最近兩年廣泛地應用在水處理領域，是一種水的過濾中 比較理想的濾芯，鈦棒過濾器操作簡單，拆卸方便，可在線完成清洗。采用5微米HD鈦棒芯過濾，攔截大于5微米的物體，耐臭氧，主要功能延長膜的壽命，約2年內不用更換濾料（使用壽命與水源水質有關）。《循環管網回水用鈦金屬微過濾器，采用0.45微米HD鈦棒芯過孔徑大小濾，攔截大于0.45微米的物體，耐臭氧，約3年內不用更換濾料》。
2.4超濾（UF）膜凈化處理器^[6]超濾膜是一種具有超級“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說只有一根頭發絲的1‰！就能篩出大于孔徑的溶質分子，以分離分子量大于500道爾頓、粒徑大于2～20納米的顆粒。超濾以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及與孔徑大小的小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的的凈化、分離和濃縮的目的，可有效去除水中的微粒、膠體、細菌墊層及高分子有機物質，達到保護納濾膜的功效。
2.5納濾（NF）膜深度處理器^[5]高壓水泵（單泵，也可備一用），提供納濾膜透過水的工作壓力。促進水的滲透，保持產水率。
　　膜的分離孔徑在10-6cm-10-7cm，能除去水中有機物（如三鹵甲烷中間體、膠體、懸浮物、微生物、細菌、藻類、霉類等）、熱源、病毒等物質，流體經前五級預處理后的水經反滲透RO膜或納濾NF膜主機深層分離處理后，使有益于人體健康的水通過，不利于人體健康的水排除，脫鹽率60-98%。，納濾膜在產水過程中會截留大量的小于5微米的微粒，如不及時沖洗，在壓力的作用下附著在膜表面形成污垢，嚴重影響膜的滲透。通過電腦定時對電磁閥的控制能及時沖洗膜表面附著的微粒，阻止膜表面污垢的形成，延緩膜的衰減，延長膜的壽命，約3年內不用更換膜元件（使用壽命與水源水質有關）。納濾膜是超低壓，大通量膜，較反滲透膜節電50%，節水10%。
2.6卡提斯（CARTIS TM）載銀活性炭技術
　　卡提斯粉末中共價鍵的銀對活性碳起到保護和防止污染物腐蝕作用及抑制溶解化合物的毒性析出；粉末吸附余氯和溶解的化合物、重金屬,細菌;每克卡提斯粉末面積相當于1500一2000㎡的足球場，卡提斯粉末使吸附的細菌不再變化，卡提斯粉末中共價鍵的銀對于活性碳中細菌起到抑制其滋生作用，就是使其不在繁殖或增加細菌。卡提斯處理后的水在封閉管道里含有相似天然的催化能力；此時的滅菌功效靠卡提斯水中數以千計的微電磁場與水中礦物質相互作用和卡提斯粉末產生的其它方面等等的相關作用對水進行滅菌；同時強大的微電磁場可對輸水管道進行清洗和減少結垢現象。因此卡提斯水在封閉管道和容器中的持續滅菌時間會更長。
　　經過大量的測試顯示：卡提斯設備處理后的水，溶解氧可提高30%左右。卡提斯設備處理后的水，將對其水中的致病病菌（厭氧菌）非常有效地進行滅菌并抑制其繁殖。因此在一定的時間內，卡提斯粉末處理后的水口感和衛生指標都是最好的，充分發揮了卡提斯技術的功效。簡單試驗可以看出：卡提斯處理后的水會產生氧化作用，廣泛應用于家庭和社區團體的直飲水、管道分質供水，滿足所有對高質量用水的需求。

3 電導率顯示儀

　　在線隨時動態顯示凈水生產的水質狀態。

4 高頻臭氧水處理儀

4.1臭氧的殺菌特點^[12]臭氧處理生活飲用水，其主要的目的為消毒并降低生物耗氧量（BOD）和化學耗氧量（COD），去除亞硝酸鹽、懸浮固體及脫色，已達到全面生產應用的水平。飲用水的處理在使用臭氧設備時，臭氧的投加量一般在1-3mg/L，接觸時間10-15分鐘即可，可作為選型時根據用水量計算參考。化學耗氧量（錳法）（COD－Mn），溶解性有機物（DOC），紫外消光值（SAC-254nm）。臭氧的投加量的單位為PPm=mg/L。臭氧主要功能是能氧化微生物細胞的有機物或破壞有機體鏈狀結構而導致細胞死亡。因此，臭氧對頑強的微生物如病毒、芽孢等有強大的殺傷力。此外，臭氧在殺傷微生物的同時，還能氧化水中的各種有機物，去除水中的色、嗅、味和酚等能抑制微生物的繁殖起到凈化水的作用；延長CD活性炭、HD鈦棒芯、UF膜、NF膜的使用壽命。
　　當臭氧水中的臭氧濃度達到滅菌濃度0.3mg/L時，消毒和滅菌作用瞬間發生，水中剩余臭氧濃度達0.3mg/L時，在0.5～1分鐘內就可以100%的致死細菌，剩余臭氧濃度達到0.4mg/L時，1分鐘內對病毒的滅活率達100%^[10]。
　　臭氧氧化其它物質和有機質，最終生成無害的氧氣、水和二氧化碳，剩余臭氧在常溫下半衰期為20～50分鐘，數小時后全部分解，還原為氧氣。因而臭氧發生器也成為所有礦泉水、純凈水生產企業必選的先進殺菌消毒設備。純氧氣經電解生成臭氧氣，經氣液混合泵混合于水箱水中, 臭氧氣溶水效率達98%，增加了水中的活性氧。臭氧裝置由制氧機、臭氧發生器、氣液混合泵、儲水罐組成。供水系統為了防止純凈水的二次污染，延長純凈水的存放時間，由微電腦通過氣液混合泵自動完成臭氧氣與凈化水的混合，臭氧投加量為1-5mg / L , 接觸時間為4-10min，維持臭氧氣在水中濃度0.5-1mg / L剩馀臭氧濃度。僅30秒起到最佳殺菌功效，殺菌率可達100%。臭氧殺菌不產生有害氣體物質、無污染、無殘留物，環保節能等優點；臭氧溶于水中，臭氧在水中分解時，所產生氫氧基具有強大的氧化力，可將水中的雜質如鐵、錳、臭味、細菌、病毒等迅速清除，并將水分子變小，使水的味道甘甜。且自來水中的氯或鹵代有機物也可完全消除。（詳情請參照《臭氧對水質處理之特性》專欄）。并產生負離子。臭氧在水中約20分鐘至30分鐘會分解一半，因此臭氧在水中靜止1小時后很快就會還原成氧氣。臭氧是無毒物質安全氣體，在濃度高于1.5mg/L以上時，人員須離開現場，原因是臭氧刺激人的呼吸系統，嚴重會造成傷害，為此，臭氧工業協會制定衛生標準：
　　國際臭氧協會：0.1mg/L，接觸10小時
　　美 國：0.1mg/L，接觸8小時
　　德、法、日等國：0.1mg/L，接觸10小時
　　中 國：0.15mg/L，接觸8小時
　　以上是人在臭氧化氣體環境下的安全衛生標準，其濃度與接觸時間的乘積可視為基準點。“應用臭氧一百多年來，世界沒有發生一起臭氧中毒事件”。
　　臭氧濃度以重量百分比表示，分別取0～2.0之間八個數值，通過接觸裝置反應五分鐘后的數據。

表1　臭氧水濃度與臭氧濃度對照表為：

臭氧濃度

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.5

2.0

臭氧水濃度

0.35

0.55

0.75

0.85

1.15

1.65

2.15

　　以上結果表明，臭氧水的濃度與臭氧濃度成線性正比關系，制備高濃度的臭氧水必須先產生出高濃度的臭氧。因此，在現場使用過程中，很多單位采用了氧氣作為氣源來產生臭氧。在實驗中當臭氧濃度(重量百分比)達到3.0時，臭氧水的濃度可達到15mg/L以上。

表2　國內外公認的臭氧滅菌消毒的實驗數據

臭氧消毒

投放濃度

投放時間

病毒、病原體種類

殺滅效率

10mg/m³

20分鐘

乙型肝炎表面抗原
（HbsAg)

99.99%

0.5mg/L

5分鐘

甲型流感病毒

99%

0.13mg/L

30秒

脊髓灰質炎病毒I型
（PVI）

100%

40µg/L

20秒

大腸桿菌噬菌體
ms2

98%

0.25mg/L

1分鐘

猿輪狀病毒SA-H
和人輪狀病毒2型

99.60%

4mg/L

3分鐘

艾滋病毒
（HIV）

100%

8mg/m³

10分鐘

支原體（Mycoplasma)、
衣原體（Chlamydia)等
病原體

99.85%

5 恒壓變頻裝置（單泵，也可一備一用或二備一用）

　　由微處理器、壓力傳感器、運算放大器、變頻器、斷路器、液位傳感器、可編程序控制器、觸摸顯示屏人機操作界面組成。水泵按設定的壓力變頻運行，保證管網壓力恒定不變，不用水時自動停機，用水時自動補水，維持管網流量恒定。變頻器電子保護功能：過載保護、高低電壓保護、瞬間跳電保護、逆轉保護、過熱保護、漏電保護、欠相保護、無水停機保護等， 均可達到運動功能的顯示， 查找故障原因，并能達到自動復位的功能。恒壓變頻裝置控制器應用的最大優勢是，恒壓、節電。

6 紫外線殺菌器^[10]

　　利用紫外線C波段《T253.7nm (240－260nm)》對細菌、病毒等致病微生物具有高效、廣譜殺滅的能力，就是以紫外線破壞及改變微生物的組織結構(DNA-核酸),使其喪失復製、繁殖的能力。抑制微生物活動力以達到殺菌作用的殺菌力取決于紫外線輸出量的大小，紫外線輸出量不低于300000μW／cm²時（在此強度下消毒時間不超過0．8秒），在額定水流量內瞬間殺菌滅各種細菌、病毒。殺菌率可達99%～99.99%。具有保鮮效果的富氧水再經紫外線殺菌器輸出，不改變水的性狀、原色、原味，不產生任何消毒副產物，能確保飲用水原汁原味，衛生安全，燈管壽命約10000小時，實際裝置的設計照射量相當于D10×4，即50mw.s/cm²以上。
　　紫外消毒的殺菌原理是利用紫外線光子的能量破壞水體中各種病毒、細菌以及其它致病體的DNA結構，使各種病毒、細菌以及其它致病體喪失復制繁殖能力，達到滅菌的效果。
　　通常，水消毒用的紫外線燈的中心輻射波長是253.7nm。顯然，紫外線的殺菌效果取決于紫外線的輻射強度和照射時間的乘積，即輻照劑量。表1列出了微生物不同殺滅率需要的紫外線輻照劑量值，試驗水樣染菌1×105cfj/L，水深2cm。　　　　　　　　　　　

表3　微生物不同殺滅率需要的253.7nm紫外線副照劑量/µW/cm²

微生物

90%

99%

99.99%

100%

　大腸桿菌
　傷寒桿菌
　枯草桿菌芽胞
　金黃色葡萄球菌
　白喉桿菌
　結核桿菌
　黑曲霉孢子
　流感病毒
　破傷風病毒
　溶血性鏈球菌
　大腸桿菌噬菌體

3 000
4 000
10 000
3 000
5 000
5 100
150 000
1 000

6 000
3 000
20 000
6 000
10 000
10 000
300 000
2 000

12 000
16 000
40 000
12 000
20 000
20 000
600 000
<5 000

6 600
22 000
5 500
6 600

　　在飲用水紫外線消毒的實際應用中，考慮到消毒器的構造結構、水流分布、燈管使用過程中輻射強度的變化、進水水質、電源特性、環境條件，以及必要的安全系數，消毒器內最初的紫外線輻射強度和所能提供的輻射劑量應留有余量。

7 電子（場）水處理儀

　　電子（場）水處理器(微電解殺菌器)利用特殊金屬電極，產生高頻振蕩，使流經水處理器的水在微弱的電場中產生大量具有極強和廣譜殺菌能力的活性中間物質(如羥基自由基、初生態O和H₂O₂等活性氧)，并在電場、催化和氧化等協同作用下殺滅水中的病毒、細菌，其單程殺菌效果＞99.99%，屬于純物理方式的殺菌方法，殺菌過程不添加任何化學物質，占地小、使用方便、安全且沒有任何副作用。殺菌過程中不改變水的化學及物理性能，處理后的水還具有很強的持續殺菌能力，是管道分質供水系統管網循環殺菌的理想產品。

8 微電腦自動控制系統

　　住宅小區分質恒壓供水裝置系統由一臺電腦監控器（需特別定購）、一臺可編程序控制器、一臺觸摸式操作顯示屏、一臺變頻調速水泵控制裝置管理全部設備的啟動、沖洗、補水、臭氧混合。恒壓變頻控制裝置能按設定的壓力自動進行恒壓供水。系統會自動將管網內的水進行循環，由主機生產的凈水存于飲用凈水箱和臭氧保鮮罐內，每天制水期間，將飲用凈水箱的水用氣液溶解95%以上氣液混合泵，將臭氧吸入泵內加壓混合，使臭氧微細氣泡20～30μm溶解于飲用凈水中達到最佳氣液混合效果，維持臭氧氣在水中濃度0.5mg/L，用以每天22點后，用氣液溶解95%以上氣液混合泵，將臭氧吸入泵內加壓混合，使臭氧微細氣泡20～30μm溶解于飲用凈水中達到最佳氣液混合效果，維持臭氧氣在水中濃度0.5-1mg/L，在臭氧混合的同時啟動循環泵，循環時間避開高峰用水時間，選擇凌晨零點開始循環。對管網及管網內的存水重新經臭氧水、紫外線、電子（場）水處理器循環消毒處理1～4小時，保證供水管網無菌、衛生、安全。由于是在零點前后完成臭氧氣液混合，管網循環，到了給水供水時，臭氧水存放了約2個小時，臭氧的分解速度更快。臭氧在水中約20分鐘至30分鐘會分解一半，分解后的副產品主要是氫氧基及氧氣，并將水分子變小，使水的味道甘甜，保證良好的口感。補水時經臭氧氣液混合泵補水，確保供水系統的水為新鮮飲用凈水且無臭氧氣味。系統有水壓檢測、水位檢測、水質檢測，能自動對各水箱進行補水。能對水處理設備的運行、沖洗自動管理。恒壓變頻器壓力設定調整簡單，不用水時自動停機，有缺水失壓保護，過載過熱保護，高低電壓保護、漏電保護、缺相保護，運行狀態由屏幕顯示中文提示一目了然，人機介面十分友好，全套系統無人操作，設備無需人員值班，免日常維護（需定期維護還是必要的），安全可靠。節省運行成本，還能與上位機（計算機電腦監控器）通訊，亦可配合IC卡預付費凈水表先收費后用水，便于物業管理。

9 設計方案及技術要求（案例：建筑面積50萬平方米；5幢住宅樓，樓層15層，樓高50米，有377戶，1300人）

9.1總量測算
　　按小區5幢住宅樓計算總人數，約有1300人。根據中華人民共和國國家標準（GB 15-88），住宅飲用水按照每人每日兩升計算，再加上洗刷、淘米、燒湯等間接用水，考慮到不確定因素，以每人每日6升凈水用水量基準，則凈水總用水量為8.0m³/d，擬建1套QD-HY065N納濾膜（簡稱NF）滲透凈水機組，每小時產直飲凈水1.0m³/hr，一個2 m³臭氧保鮮儲水箱，一個6 m³富氧直飲凈水給水儲水箱，設備每天工作10小時，每一天總共供直飲凈水量為8.0 m³/d，每小時最大給水15 m³/hr，每秒水流量為4.17L，保證每天飲用凈水的供應和每天都是新鮮飲用凈水。
9.1.1實施方法
　　根據小區建設布局情況以及工藝要求，采用集中凈化處理，主管延伸，分支獨立入戶供水，循環回水集合返回的閉環方式。即在小區園內建一個潔凈，有地溝排水設置、含室內紫外線空氣消毒殺菌、空氣通風凈化裝置，面積10米×6米=60平方米的中央處理水站，用于凈化水的深度加工處理，原水水罐的沉淀，直飲凈水水箱儲存，臭氧消毒保鮮，流經紫外線殺菌后，由變頻恒壓輸出。
9.1.2廚房內的直飲凈水龍頭位置與自來水及熱水龍頭裝于同一水平水槽內。
9.1.3直飲凈水供水管道不得與生活用水管道直接相連。
9.1.4接管道直飲機的出水接口（½）可引至室內任一位置。
9.2管道直飲水工程給水系統圖
（見小區管道直飲水恒壓工程給水系統圖，附件1）；
9.3設計衛生規范要求
　　作為特殊商品的管道直飲用水，涉及到市民的身體健康，其衛生標準很嚴格，工藝流程嚴謹，自動化程度高，非專業部門往往難以勝任。國家對實施管道分質供水的單位實行“資質證書”管理制度，衛生監督部門對管道分質供水系統竣工后的驗收和抽檢是解決健康飲用水的根本，是長遠大計，同時國家建設部康居工程推廣應用生活飲用水管道分質直飲水，對不具備管道分質供水裝置衛生許可證的設備制造商，無飲用水化驗、監控等日常管理能力的施工安裝單位一律不予以生產與施工，以確保廣大市民擰開龍頭就能喝水無憂。
9.3.1水質標準要求
　　設計、設備生產、施工必須符合中華人民共和國衛生部《生活飲用水衛生監督管理辦法》；《生活飲用水水質衛生規范》；《生活飲用水管道分質直飲水衛生規范（討論稿）》，建設部《飲用凈水水質標準（CJ 94-1999）》；《管道直飲水系統技術規程（討論稿）》。
9.3.2分質供水管網管材要求
　　所有凈水管道必須符合國家標準《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準（GB/T17219-1998）》，供水管及室內管宜布置在用水量大的或不允許間斷供水處。主供水管預埋，應避免布置在可能受重物壓壞或受震動損壞處，預埋前必須做壓力測試。管道一般宜管道井明設，力求短而直。戶外裸露管道應作保溫處理。在閥門處應設有檢修孔。管道穿越承重墻和基礎時，應預留洞口并加套管。管材采用符合國家食品衛生標準的SUS304不銹鋼管或三型聚丙烯PP-R管，管道耐壓必須滿足最大壓力限度。水壓實驗壓力應為系統工作壓力的1.5倍不得小于0.6MPa，穩壓1小時補壓后15分鐘內壓力降不超過0.05MPa為合格。

10 水站

10.1電力要求，進戶線必須大于設備輸入功率14kW，進戶線必須接漏電保護斷路器，有保護接地線，電源采用3相380V/50Hz電壓，必須安裝漏電斷路保護器。
10.2水站的位置應盡量靠近水源供水主管道。
10.3室內醫用紫外線殺菌燈功率應不小于3盞30W，紫外線殺菌燈裝置離地面不得大于2米，有消毒殺菌、空氣通風凈化裝置。
10.4室內要求潔凈，水站內地面、墻壁表面必須貼衛生瓷磚，地面瓷磚應防滑。墻壁表面貼衛生瓷磚離地面不得低于2米。
10.5地溝排水設置出水口應裝漏網，出水口直徑應大于DN63，NPT2″。
10.6水站可設在地下室，面積需要10米×6米=60平方米。
10.7水處理設備采用國際最先進的納濾NF滲透膜凈水機組，核心部件如：超濾膜、納濾滲透膜、水泵、臭氧、紫外線及自動控制儀器均采用美國、日本、德國、上海、北京、廣州等專業公司名牌產品。系統的所有功能及操作都能實現自動化，具有自動沖洗、自動生產凈水、有水源斷水停機、水箱水滿停機、水箱缺水補水、輸出壓力恒定、不用水停機、水泵的轉數是隨用水量而變化、產水中自動加臭氧保鮮、管網定時自動循環殺菌消毒等功能。以保證生產出的直飲凈水保持國家飲用凈水標準。SUS304不銹鋼儲水箱安裝有空氣過濾器和水位控制器，保障凈水不受空氣污染，并具有良好的密閉性、優越的防腐性和水位儲存的可靠性。

11 投資估算

　　系統投資由建設投資和設備、管道、IC卡預付費水表費用組成。
11.1建設投資
　　建設投資分為水站用房建設費用和管道敷設費用。水站用房60平方米建設費用約30萬元（由建筑設計單位提供）；
11.2設備費用（包括工藝設備、水站內部管線、閥門、電器設備和監控儀表）及進口關稅、制造費、運輸費、調試安裝費、設計費、稅費、管理費等項（見全套設備配置一覽表，附件2）；
11.3管網材料及管道敷設費用（包括工藝設備、水站外部管線、管件、截止閥門、減壓閥、排氣閥、電動球閥）及制造費、運輸費、調試安裝費、設計費、稅費、管理費等項（見管道配置一覽表，附件3）；
11.4 IC卡水表費用（包括電子凈水表、讀寫卡器、數據管理軟件包、數據管理電腦）及調試安裝費、設計費、稅費、管理費等項（見IC卡水表配置一覽表，附件4）；
11.5設備、管道、IC卡水表工程項目總造價：2586620元

12 設備投資成本分析

　　設備工程投資1336744元；管道工程投資859021元，IC卡水表系統工程投資390854元，合計總投資2586620元。計每套房子平均建筑面積300平方米，則338套共計10萬平方米。如將設備總投資平攤到建筑面積上，每平方米約26元。則每戶增加房款7800元，相對于目前的房價而言，所占比例非常小，可以在售樓過程中打入房價收回投資。
12.1供水參數，納濾NF滲透膜凈水機組每小時產水1.0m³/hr，每天工作10小時,日產水8.0m³/d。
　　恒壓變頻供水裝置每小時給水15m³/hr，每分鐘給水250L/min，每秒鐘給水4.17 L/sec。設備按使用壽命20年計算。
12.2每天運行8小時為1工作日，20年運行總計57600個工作日的濾材損耗費用
　　㈠臭氧水處理儀
　　臭氧發生器壽命8000小時，更換1次500元/臺，2臺1千元，需更換9次計9千元；
　　㈡銅鋅沉淀過濾
　　銅鋅濾芯壽命20年，每kg120元，更換1次240kg計2萬8千8百元；
　　㈢活性炭吸附過濾
　　活性炭濾芯壽命1年，每kg30元，更換1次100kg，更換20次計6萬元；
　　㈣金屬鈦棒微孔精密過濾
　　金屬鈦棒濾芯壽命3年，每支1000元，更換1次10000元/10支，更換7次計7萬元；
　　㈤超濾膜凈化處理
　　超濾膜壽命2年，每支1200元，更換1次7200元/6支，更換10次計7萬2千元；
　　㈥納濾膜深度處理
　　納濾膜壽命3年，每支3000元，更換1次12000元/4支，更換7次計8萬4千元；
　　㈦紫外線消毒殺菌器
　　紫外線燈管壽命1萬小時，每更換1次4000元，更換6次計2萬4千元。
　　總計20年運行的濾材損耗費用19萬1千8百元，每月濾芯消耗費用：大約為1500元/月。

13 運行費用（按NF凈水機組，每小時1.5m3/hr原水產凈水1.0m3/hr，計算水電費用）
13.1自來水費：3.0元/m³×1.5m³/hr×8hr =36元/d；36元/d×30天=1080元/月。
13.2電費：1.5元/度×14 kw×8 h/凈水機=168元/d；168元/d×30天=5040元/月。
13.3水電費用合計：1080元＋5040元=6120元/月。
13.4管理費用2000元/月。
13.5每月運行費用：1500元（濾芯）＋6120元（水電）＋2000元（工資）=9620元/月；

14 每立方米水費生產成本，每月處理凈水240m3 /月，每立方米水費生產成本為：

　　9620元/月÷240m³ /月=40元/ m³
14.1每升凈水水費成本， 40元/ m³÷1000 m³ =0.04元/L；

15 收益分析

15.1居民收益
　　直飲水如定價0.10元/升，每戶按4人計算，每天每人飲用6升水，則每戶每天飲用凈水24升，每月計飲用直飲凈水720升，每戶每月水費核算為：0.10元/升×720升/戶=72元/月，按照當今居民的生活水平，每戶每月72元的直飲水水費完全負擔得起。14.2與桶裝水比較裝水，桶裝水平均8元/桶，每桶18.9升；720升÷18.9L/桶=38桶；
　　38桶×8元/桶=304元；304元－72元=232元，直飲水與同等數量桶裝水相比要便宜232元。
15.2物業管理者收益
15.2.1每月小區用水量，720升/戶×338戶=240 m³；收取直飲水水費為：72元/月×338戶=24336元；
15.2.2每月毛利潤，每月收取直飲水水費減去每立方米水費生產成本：24336元－9620元/月=14716
15.2.3每月稅后利潤
　　每月納稅金為：14716×8%=1177.3元；
　　每月管理費為：14716×3%=441.5元；
　　稅金＋管理費：1177.3＋441.5=1618.8元；
　　每月稅后利潤：14716－1618.8=13097.2元。
15.3每月物業管理者稅后利潤收益為13097.2元。

16 結論

　　綜上所述，建筑小區（居民小區）優質水供給系統與設備，管道直飲水的初期投資額度小，投資回報高，由于管道直飲水飲用方便衛生，市場需求旺盛，消費支出低等特點，足以促成管道直飲水的全面推廣和普及。
　　建設部推廣康居工程，小康住宅建設是我國下世紀初城市建設的一個重點內容。優質飲用水是小康住宅建設的一個重要組成部分。目前一些城市已開始對自來水進行深度凈化處理，將優質飲用水與城市自來水進行分質供應。這種方式叫做管道直飲水工程，可以在短期內滿足用戶對優質飲用水的使用需求。管道直飲水目前尚在啟蒙階段，但不久的將來一定會象民用電、市政自來水、電話、有線電視、管道液化氣、寬帶網絡、中央空調一樣得到推廣和普及，終將成為住宅建設的標準配置。

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崔靜華：奇迪電器集團有限公司飲水科技事業部經理　華廈水務科技開發有限公司總工程師

E-mail：cuijinghua345@yahoo.com.cn