優質飲用水供水系統設計探討
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Qh=Kh×Qd/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(zuo)流程(cheng)圖(tu)如圖(tu)1所(suo)示。
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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。
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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≥hp+hx+hj
式中：hp－循環流量通過供水管路的水頭損失；
hx－循環流量通過回水管路的水頭損失；
hj－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(zhi)(zhi)飲用水系(xi)統”的(de)(de)開(kai)發推廣，做到(dao)設計先進合理，優質(zhi)(zhi)施工安裝(zhuang)，安全正常運行(xing)，精(jing)心維護(hu)管理，則必將對人們(men)的(de)(de)日常生活帶(dai)來便利，提高(gao)生活質(zhi)(zhi)量。同時，也會帶(dai)來良(liang)好的(de)(de)社(she)會效益和(he)經濟(ji)效益。
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