天津某高校宿舍楼管道直饮水系统设计分析

天津某高校宿舍楼管道直饮水系统设计分析

刘聪

天津大学建筑设计规划研究总院有限公司，300073

摘要：以天津市某高校学生宿舍楼为例，以城镇自来水为原水，根据学生对直饮水的需求及用水特点，对管道直饮水系统的水质处理、管网敷设、运行成本等进行分析，以保证系统供水的安全性、合理性，为类似管道直饮水工程设计提供参考。

关键词：高校；管道直饮水；水处理；运行

1 引言

我国城市生活饮用水通过自来水供水管网获得，自来水的主要水源为地表水和地下水，由于地表水和地下水均有不同程度的污染，自来水厂传统的混凝、沉淀、过滤处理工艺很难去除某些危害人体健康的溶解性有机物[1-2]，且自来水在管网输送过程中仍会存在二次污染。随着人们生活质量的改善、健康意识的提高，对生活饮用水达到直饮水的需求也在不断增加，因此分质供水成为一种发展趋势。

直饮水的供水方式有分散式和集中式。分散式适用于直饮水用水量较小或较分散的场所，系统设备简单、输送管道短、维护管理灵活方便，但设备效率低、制水成本高。集中式适用于直饮水用水量大、用水集中的场所，该系统处理和加压设备布置集中、便于维护管理、制水成本低、但系统和设备复杂、初期投资较大。集中式主要指管道直饮水系统。

管道直饮水系统，即城镇自来水或符合生活饮用水卫生标准的原水经深度净化处理达到标准后，通过管道供给人们直接饮用的供水系统[3]。目前已广泛应用于住宅小区、高级宾馆、办公建筑、学校等场所。

近年来，高校在给学生创造舒适的学习环境的同时，也致力于提供更为优质的饮用水，学校具有用水量大、用水场所集中的特点，因此管道直饮水系统与传统的校园供水方式（如桶装水、电开水器等）相比具有明显的优势，可合理调配、优化利用水资源，保证校园的用水安全。

2 工程概况

天津市某高校现有在校生25000余人，总占地面积约190万平方米，总建筑面积85万平方米，其中学生宿舍楼22栋。为提升学生的生活品质，确保饮用水安全， 保障学生身心健康，对学生宿舍楼进行分质供水的改造，增设管道直饮水系统。以宿舍楼为单位在首层设置独立的直饮水净水机房并严禁兼做它用，机房不毗邻宿舍且上方未设置卫生间、浴室、盥洗室。净水机房内设净水设备和直饮水供水泵（兼作循环泵），各层楼道饮水处设终端机，通过管道为宿舍楼提供直饮水。

3 管道直饮水系统设计

3.1 管道直饮水系统简介

直饮水系统水源为市政自来水，水质符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的要求，水压为0.22MPa。经净水机房内净水设备处理并满足《饮用净水水质标准》CJ94-2005的要求后，由加压供水设备和管道输送至各层用水点，终端机具备加热功能，提供热水和常温水，水嘴额定流量为0.04~0.06L/s，最低工作压力不小于0.03MPa。该系统采用同程式供回水管网，并设机械循环，使供配水系统中直饮水停留时间不超过12h。

根据学校提供的年水量监测数据，学生饮水定额为1.5 L/人·d，最高日用水量为37.5 m³/d。由于各宿舍楼规模和住宿人数大致相同，经计算各净水机房采用一台处理能力为500 L/h的净水设备。

3.2 直饮水处理工艺

本系统采用预处理+深度处理（核心工艺为反渗透）+后处理工艺，处理设备需具备全自动运行控制，可实现无人看管，连续运行，具备在线监测并显示水质、流量、压力的功能。直饮水处理工艺流程见图3-1。

图3-1 直饮水处理工艺流程图

3.2.1 预处理

预处理的目的是要去除原水中大量的杂质（如泥沙、粘土、有机物、微生物、机械杂质等），使原水经预处理后符合反渗透膜组件的进水水质要求，从而保证反渗透系统的安全、稳定运行。预处理所包含的设备有：原水箱、原水泵、石英砂过滤器、活性碳过滤器、保安过滤器、管道阀门联接件等。

3.2.2 深度处理

本工程深度处理的核心工艺为反渗透，反渗透的核心部件为反渗透膜，孔径小于1nm，脱盐率高、对低分子量有机物去除率高。反渗透以压力差为推动力，可将预处理难以去除的大部分溶解性有机物、无机盐、重金属离子、细菌、病原微生物等。反渗透系统需配置一套反冲洗系统，本系统采用化学清洗，主要是在反渗透膜表面被污染时，对反渗透膜进行化学清洗，将膜表面的一些沉积物冲掉，恢复膜的性能，提高产水量，并延长膜的寿命。

3.2.3 后处理

后处理是指膜处理后的保质或水质调整处理。为了保证管道直饮水水质的长期稳定性，通常采用消毒等一定的方法进行保质，常用的方法有：臭氧、紫外线、二氧化氯或氯消毒。此外，在一些工程中需要对膜产品水进行水质调整处理，以获得饮水的某些特殊附加功能，常用方法有pH值调节、温度调节、矿化过滤、磁化等[3]。后处理的主要设备有：净水箱、消毒装置。

3.3 净水机房

净水机房独立设置，净水设备按工艺流程进行布置，同类设备相对集中布置。机房上方不应设置厕所、浴室、盥洗室、厨房、污水处理间等，25 m范围内不可有垃圾间等有毒有害气体等污染源。除生活饮用水以外的其他管道不得进入净水机房。

净水机房应保证通风良好，通风换气次小于8次/h，进风口加装空气净化器，空气净化器附近不得有污染源。机房内设采暖设施，机房内的环境温度不低于5℃。

净水机房设良好的采光及照明，工作面混合照度不小于200 lx，检验工作场所照度不小于540 lx，其他场所照度不小于100 lx。

净水机房必须满足生产工艺的卫生要求。地面、墙壁、吊顶采用防水、防腐、防霉、易消毒、易清洗的材料铺设。地面设间接排水设施。门窗应采用不变形、耐腐蚀材料制成，应有锁闭装置，并应设有防蚊蝇、防尘、防鼠等措施。

净水机房配备空气消毒装置，紫外线空气消毒的紫外线灯应按1.5 W/m3吊装设置，距地面为2 m。

净水机房设置更衣室，配置衣帽柜、鞋柜及洗手盆。

净水机房设置化验室，化验室内配备有水质检验设备，并在制水设备上安装在线实时检测仪表。

4 运行收入、成本分析

在校生人数25000人，全年在校时间为270天，人员在校率按90%计，直饮水量为1.5 L/人·d，其中常温水为0.5 L，直饮开水1.0 L。收费标准为常温水0.35元/L，开水为0.4元/L，经计算，直饮水年收入为349.31万元。

运行过程中，系统的能源运行成本包含两部分：系统正常运行和终端设备加热的电力成本、水处理过程中的自来水成本。经计算系统加热所需的年耗电量为570240 kW·h，电价为0.51元/ kW·h，则年运行电费为29.08万元。制备直饮水所需的自来水13669t/年，自来水单价为5.5元/t，则年运行水费为7.52万元。综上，系统每年能源运行成本为36.6万元。

5 结论

目前自来水水质虽符合国家生活饮用水的标准要求，但无法满足人们直饮的需求。为保证校园饮用水安全，提高饮用水标准，集中管理方便，管道直饮水系统已成为一种必然的发展趋势。但管道直饮水系统初期投资大，对系统设计的合理性要求高，此外，为避免发生直饮水二次污染、保障供水安全，学校在后期运行管理、水质监测方面也面临巨大的挑战。

参考文献：

[1] 袁志彬, 王占生, 傅文华. 全面提高小区生活饮用水水质的建议[J]. 给水排水, 28(12),2002.

[2] 苏利明. 某小区直饮水系统设计与经济效益分析[D]. 哈尔滨工业大学, 2020.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑与小区管道直饮水系统技术规程[S]. 北京：中国建筑工业出版社, 2017.