管道直饮水系统分析与工程应用

（中铁建工集团建筑安装有限公司，北京 100070）

1 管道直饮水背景和定义

1.1 管道直饮水产生的背景

在人们对生活舒适性要求不断提升的背景下，饮用水作为维持基体健康的基础条件，衍生出了多种发展模式。其中管道直饮水技术从20世纪末应用至今，在各个大中型城市住宅小区中得到了应用推广，这也是未来饮用水发展方向之一。但该技术在应用过程中依然存在一些需要解决的技术性问题。

1.2 管道直饮水的定义

管道直饮水全称是管道优质直接饮用水，以分质供水的方式在建筑小区内设置净水站，并采用现代高科技生化和物化技术进行自来水深度净化处理，去除水中的有机污染物、细菌、病毒等，保留对人体身体健康有益处的微量元素和矿物质。通过构建独立的循环式管网，使得净化后的水源被有序稳定地送到用户端，用户打开水龙头便能直接饮用。在管道直饮水系统运行中，将饮用水和生活其他用水分开输送可避免水源高质低用的浪费问题，也避免了水源的污染。

管道直饮水使用市政管网中的自来水作为水源，利用水泵将市政自来水输送到小区进水设施中，随后按照要求对其进行处理后才可以作为生活用水供给区域内居民进行使用。为提升供水工作的便捷性，在小区内建立独立管网系统，在该系统运行期间，系统核心是进水处理设施，该设施的处理效果和居民用水情况有直接关联。从目前的使用情况来看，管道直饮水系统在工作时，其内容主要包括以下几个阶段：（1）预处理阶段，该环节的主要工作内容是清除水中的大颗粒悬浮物，预处理具体方式中主要使用机械处理法，比如砂率、无烟煤过滤等。（2）核心处理阶段，该阶段的主要工作内容是对水体内杂质进行深入处理，如利用活性炭、过滤膜将小分子杂质过滤掉，借此降低水体浊度，提升水体的安全性。（3）后续处理阶段，该阶段的主要工作是对处理后水体进行消毒，对残留病菌、病毒进行消灭，进一步提升水质等级和饮用安全性，目前常用的处理方法包括臭氧消毒、紫外线消毒等。

2 管道直饮水系统工程设计的建议

2.1 引导民众认识管道直饮水系统供水概念和意义

现阶段，在进行管道直饮水的推广过程中，许多民众并不清楚管道直饮水的概念，更不了解建立管道直饮水的意义，许多人错误认为自来水的安全性出现问题，所以要建立管道直饮水，没有意识到构建管道直饮水是为了缓解城市供水中水污染和水资源浪费的问题。所以在推广和建设管道直饮水的同时，也应该加强宣传，使民众了解管道直饮水的概念和意义，理解构建管道直饮水是采用相应的物理、化学、生物措施，避免饮用水在运输和使用过程中被有机污染物、细菌、病毒等污染。加强对管道直饮水的宣传力度也有利于提高民众对直饮水的信任和认知度。

2.2 明确建设管道直饮水工程的可行性

在管道直饮水建设的过程中，建设过程和该区域的规划紧密相连，也和民众的生活紧密相关。管道直饮水在建设前应明确住宅小区或学校等建设区域是否具备构建管道直饮水的条件，部分旧住宅小区需要经过改造才能引入管道，如果在不合适的区域设置直饮水系统，该系统无法发挥作用。其次，直饮水管网的布置是否满足用户的入户需求，也需要在进行管道设计时进行全面分析。在管道直饮水建设中，管网的布置比设备安装的难度更大，若不能满足管网布置的条件就无法引入管道直饮水工程。此外，还需要考虑项目的资金投入，做好项目建设资金可行性分析，建设过程必须满足用户需求，同时也要满足项目投资效益的要求。对于住宅区域而言，前期投资成本不能太高，后期直饮水运行成本也不能太高，必须合理控制建设和运营成本，满足用户开户率才能确保整个系统的稳定运行。对于办公楼而言，业主更关注后期的运营成本，前期投入资金一般有限，但是后期运行维护的成本是否得到稳定控制将直接影响该项目的效益。因此，做好前期管道直饮水设计施工的可行性分析，对于确保项目顺利完成、提高直饮水项目运行成效、降低整体成本具有显著的意义。

2.3 做好水质安全管控

管道直饮水采用的是分质供水的形式，经过小型的净水站处理后使水处于无菌无污染的状态中，可有效确保饮用水应用健康。在系统消毒单元的设计中，应加强对水质的消毒处理，处理后的无菌水不能再添加其他任何化学消毒剂，确保管网末端消毒杀菌的能力。管道直饮水管网循环回水系统可及时消除系统各种的污染物，缩短了水在配送管网中的时间，从而有效抑制微生物繁殖，以确保水质。在多年实践中发现，在进行直饮水系统设计时常用臭氧消毒方式或紫外线杀毒，以满足长效杀菌的要求。对于管网以及末端水质的安全，应采用全封闭循环模式，循环的周期不能超过8 h，循环会使在二次消毒处理以后才能进入无菌净水箱中。另外，应尽可能地缩短直观的管道长度，做好末端阀门的设计，有效避免无菌水滋生细菌，确保水质的安全。在设计过程中，还应加强对消毒单元设计进行完善，有效控制后期系统运行中的水质，以满足居民对健康、安全无污染管道直饮水的需求[1]。

2.4 管道直饮水系统设备和管网耗材的选用

设备选型是管道直饮水设计的重要组成部分，在一些工程中，为减少资金投入或受于现场条件限制，不能有效容纳大型组合设备，只能使用集中处理的小型机械。虽然可节约成本，但后期运行维护难度较大，系统设备某个设备或零件出现问题会直接影响后期维护修理，使运维成本增加。因此，在条件允许的情况下应尽量使用分离式进水处理系统，将系统动力部分、前置预处理部分分开设置，可方便后期耗材更换和维护。关于管道直饮水系统的管网耗材选用，常见的有不锈钢管、PPR管、不锈钢复合管和铝塑复合管等，可结合工艺和使用条件的需要选择不同管材、管件等，系统管材选用也和净水工艺有一定联系，如果净水工艺采用反渗透膜，系统管道则不能使用铜管。从经济角度分析，宜选择PPR管，为延长管道的使用寿命，宜选择不锈钢管和其他复合型管道，不锈钢管后期运行维护难度较小、操作方便。

3 工程概述和具体应用对策

3.1 工程概述

某高端住宅小区引入了管道直饮水供水工程，该工程共覆盖服务2 000人，设计供水量为0.8 m3/h，日供水工作时间按照12 h计算。该直饮水系统采用的净水工艺：原水箱→原水泵→石英砂过滤器→活性炭过滤器→保安过滤器→高压泵→反渗透膜→直饮水水箱→紫外消毒器→供水泵→用水点。在管道输送中，针对直饮水管道的二次污染问题设置了循环管，可以使回水返回到净水工艺环节进行消毒处理。为避免难溶性盐析出结垢和堵塞，可通过反渗透膜的设置在过滤器中加入复合组垢剂。需要注意的是，过滤器可使用不锈钢壳，内置PP材质的滤棒，选择不锈钢管材并使用氩弧焊连接可避免在接口位置出现二次污染。为使直饮水水质达标，应在净水环节配置水质检测仪，对出水水质的pH值、余氯、水文等指标进行监测。本工程采用管道直饮水系统设计和应用后，该直饮水系统出水水质达到饮用水水质的标准要求且系统的运行比较稳定。

3.2 直饮水应用对策分析

随着对直饮水应用范围的增大，越来越多的小区或学校、体育馆、商场、金融中心等单位机构建筑开始使用直饮水供水方式。该方式具有缓解水污染和水资源浪费的作用，关于直饮水系统在其运行过程中存在的卫生问题和运行成本问题也受到了广泛的关注。饮用水量占日常生活用水量的10%左右，将所有生活用水量全部按照直饮水标准处理会加大直饮水处理成本。而且直饮水系统运行在初期建设资金投入、仪器设备购置以及中后期运营管理上也存在较大的差别，部分工程投入量巨大但取得的效果一般，输出和投入不正比就会给工程方带来巨大的经济损失，继而影响后期的运营管理，直接影响直饮水的卫生保障问题，影响用户对直饮水的认可度[2]。从目前的运行情况来看，存在卫生设施完善度较差、管理体系缺失、处理工艺不适用等问题，这也在很大程度上制约了直饮水系统的推广效果。基于此，需要结合目前存在问题，拟定针对性措施对其进行处理，同时提高企业管理能力的要求，并对水质监测仪器先进性、相关人员综合素养提出新要求，定期开展企业资质审核工作，督促企业综合能力的持续改进，确保所建设的管道直饮水系统的质量和运行的安全稳定，确保管道直饮水的水质。此外，有必要建立和完善供水信息公开制度，督促相关企业不断完善自身的直饮水供水技术和服务，提升公民的参与感，建立群众监督机制，加强对直饮水工程建设运营的监督控制。最后还要提高用户对直饮水的正确认识，加强小区直饮水宣传的力度，并以信息公开、定期监测和设备维护等方式来确保直饮水的水质，提高直饮水市场利用率与开通率。

4 结语

综上所述，管道直饮水是新型的饮水供水方式，具有污染低、能耗低、卫生安全有保障、运行节能环保、应用健康且便捷的优势。在城市生活住宅建筑、生产商用建筑中推行该安全饮水系统，有利于优质健康供水工程的应用发展。但是在引入直饮水系统的过程中，初期存在投入资金大、效果不明显以及运营和维护上的问题，若没有加强维护检查可能发生二次污染，所以还需要不断开发新型处理技术以促进直饮水工程健康、持续发展。