李盛
（中國成達化學(xué)工程公司，四川 成都 610041）

　　摘要：國內(nèi)一些高檔住宅小區(qū)和少數(shù)發(fā)達城市已開始建設(shè)和使用獨立的“優(yōu)質(zhì)飲用水系統(tǒng)”，但該系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用是在嘗試階段，缺乏成熟的經(jīng)驗和技術(shù)。本文結(jié)合工作實踐，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)計秒流量公式和其系統(tǒng)的同程供水設(shè)計方式，為該系統(tǒng)的設(shè)計提供一些有實用價值的資料。
　　關(guān)鍵詞：直飲水；飲用水；水處理站；供水系統(tǒng)
　　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(yōu)質(zhì)飲用水分質(zhì)供水系統(tǒng)”應(yīng)運而生。
　　優(yōu)質(zhì)飲用水的處理工藝和水質(zhì)標準比較成熟，但其供水系統(tǒng)在工程設(shè)計和施工中并沒有可以遵循的標準。本文結(jié)合工作中的實踐經(jīng)驗，以一個小區(qū)的優(yōu)質(zhì)飲用水系統(tǒng)設(shè)計為例，就此方面的技術(shù)做些探討。

1 工程概況

　　某小區(qū)按2000～2500戶劃分，每棟樓以48戶人家計算，則每個小區(qū)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(xiàn)代城市住宅可按平均每戶4人計算，則每個小區(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)用水的時變化系數(shù)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(qū)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(chǎn)50m³純凈水，從而滿足一個小區(qū)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(zhì)惡化。

2 水量的確定

2.1 最大小時用水量
　　如前所述，小區(qū)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(shè)計秒流量
　　通常，建筑群生活給水管道設(shè)計秒流量公式為：
　　　　q=0.2a(N)^1/2+KN　　　?。?）
　　其中，衛(wèi)生潔具當(dāng)量數(shù)N在75～300范圍之內(nèi)，對于獨立的純凈水系統(tǒng)而言，每戶僅有1個飲水龍頭，其額定流量僅為0.05L/s，當(dāng)量數(shù)為0.25；每個單元當(dāng)量數(shù)為3；每棟樓當(dāng)量數(shù)為12；一個小區(qū)用水器具最大當(dāng)量總數(shù)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(qū)給水總管計算，而不能用于每戶和每棟樓的設(shè)計秒流量計算。
　　因此，在設(shè)計中需要引用“分質(zhì)供水設(shè)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(shù)與平均日用水量關(guān)系為：
　　　　K=30/(Q)^1/2　　　　?。?）
　　秒流量可采用公式：
　　　　q=(Q×K×1000)/(24×3600)　　　?。?）
　　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　　　?。?）
　　將每日平均用水量換成當(dāng)量數(shù)，公式（1）變?yōu)椋?br> 　　　　q=0.347(SN)^1/2　　　?。?）
　　式中：
　　　　S－1個當(dāng)量的衛(wèi)生器具1d的用水量，m³/d。
　　設(shè)計中每戶平均按4人計，每戶廚房內(nèi)設(shè)計1個純凈水飲用龍頭，當(dāng)量數(shù)為0.25，每人每天用水量按5L計，可得出優(yōu)質(zhì)飲用水設(shè)計秒流量公式為：
　　　　q=0.347[(4×5)/(0.25×1000)]^1/2=0.098(N)^1/2　　　?。?）
　　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(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個單元計）供水總管流量為：q_樓=0.34L/s。
　　在設(shè)計過程中，應(yīng)考慮附加30％的循環(huán)流量，以保證循環(huán)回水的平衡。
　　而整個小區(qū)供水總管流量應(yīng)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(shè)計流速控制在0.6～1.0m/s，入戶管道的設(shè)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(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)純凈水給水管線的布置，應(yīng)以居住小區(qū)的建筑、道路詳細規(guī)劃為主要依據(jù)，綜合考慮小區(qū)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(shè)計合理、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，形成循環(huán)系統(tǒng)。
　　當(dāng)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(wǎng)，并由獨立的純凈水管網(wǎng)將水輸送到各用戶。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，通過管路長度和管徑的調(diào)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(shè)計。
　　整個系統(tǒng)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(huán)節(jié)。
　　系統(tǒng)主要由供水泵、循環(huán)水泵、紫外線消毒器、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，循環(huán)水泵不開啟，系統(tǒng)不作循環(huán)，水無法回流，只能供用戶使用。當(dāng)用水量到低點時，循環(huán)水泵定時啟動，不影響系統(tǒng)供水。循環(huán)回水設(shè)有旁路，當(dāng)管路內(nèi)水停留時間較長，一般為5d時，可打開旁路上閥門，循環(huán)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(wǎng)，這時需要啟動供水泵，將管道內(nèi)的水送回處理設(shè)備，并形成短時間的全流量循環(huán)。
　　由于一個小區(qū)的供、回水管道較長，起點和終點的水頭差別很大，要實現(xiàn)各用水點供水平衡，不僅要在供水主干管上考慮壓力調(diào)節(jié)，而且在每戶人戶管上也要調(diào)節(jié)壓力。在整個系統(tǒng)調(diào)試時，將每戶飲水龍頭的出流水控制在0.2～0.35MPa，系統(tǒng)正式運行后，用戶僅操作水龍頭即可，不會破壞系統(tǒng)的壓力均衡。
　　戶內(nèi)支管的安裝示意見圖2。

　　每個單元的供水立管應(yīng)設(shè)在廚房內(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
　　采用強制定時循環(huán)的方式，每小時循環(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≥h_p+h_x+h_j
　　式中：h_p－循環(huán)流量通過供水管路的水頭損失；
　　　　　h_x－循環(huán)流量通過回水管路的水頭損失；
　　　　　h_j－循環(huán)流量通過設(shè)備的水頭損失。
　　循環(huán)時間應(yīng)避開用水高峰期，由于純凈水可儲存約6d不會影響水質(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(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。可采用的管材為：銅管、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)計上從耐腐蝕、耐壓、阻燃、使用壽命、環(huán)保衛(wèi)生、價格、安裝等方面考慮，認為交聯(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，在車行道下埋設(shè)深度不應(yīng)小于1m，可減少重壓和振動對管道的影響。
　　管道安裝時，應(yīng)避免砂土、切割廢渣等臟物進入管道，污染水質(zhì)。在安裝過程中應(yīng)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(tǒng)調(diào)試：管道安裝過程中，應(yīng)分段進行沖洗、試壓，檢查管道是否滲漏。當(dāng)整個系統(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，檢測水質(zhì)是否達標，管網(wǎng)進行試運行。在運行過程中，調(diào)節(jié)管網(wǎng)平衡，檢測設(shè)備運行狀況，監(jiān)測水質(zhì)穩(wěn)定，測定用戶用水情況。在各項數(shù)據(jù)達標，系統(tǒng)達到供回水穩(wěn)定，并積累一定的管理經(jīng)驗之后，報政府部門監(jiān)管，將系統(tǒng)投入正式運營。

6 社會效益和經(jīng)濟效益

　　經(jīng)測算，一個上述規(guī)模的純凈水處理站，在滿負荷生產(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(chǎn)后1a就可收回成本。
　　由此看來，“優(yōu)質(zhì)飲用水系統(tǒng)”的開發(fā)推廣，做到設(shè)計先進合理，優(yōu)質(zhì)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(zhì)量。同時，也會帶來良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻：
[1]李玉榮．優(yōu)質(zhì)宜飲水設(shè)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。