某小学建筑直饮水系统设计要点分析

陈茜

1.概述

长期以来，如何解决学生在校期间饮水问题，一直是全社会共同关注的焦点，传统的开水器、桶装水或者学生自带水、饮料等饮水方式，对学生的成长存在着极大安全健康隐患。并且受整体环境恶化的影响，传统的“混凝——沉淀（或澄清）——过滤——加氯消毒”水处理工艺，对水体中有害的溶解性有机物和低分子物质难以去除[1]。随着人们对日常饮用水水质要求的提高，在我国沿海城市及发达地区的学校也启动了直饮水计划，直饮水与校园饮水的传统方式相比具有明显的优势和发展前景，但同时也存在着诸多亟待解决的问题[2、3]。

2.工程概况

某小学位于福建省，学生人数约1600 人，由教学楼（已建）、体艺楼及教学综合楼组成，其中终端直饮水设置在教学综合楼，为多层公共建筑，地下室功能为设备用房及机动车停车场，直饮水设备用房设置在教学综合楼的地下室。饮用水供应的特点：供水高峰时间集中在下课休息时间，夜间基本无供水。

3.管道直饮水处理工艺

3.1 管道直饮水系统

系统由供回水管道、水处理设备与供水设备及终端饮水机组成。

3.2 管道直饮水系统工艺

管道直饮水系统主要以市政自来水为水源，包括预处理工艺、主体工艺和后处理工艺。

3.2.1 预处理

预处理是为了去除水中的颗粒物质、溶解性胶体和部分无机离子，可保护过滤膜免受污染，延长过滤膜的使用寿命，同时可减少在消毒过程中产生的消毒副产物。预处理包括原水箱、原水泵、过滤器（可选多介质过滤器、活性炭过滤器、树脂软化器或普通精密过滤器、自洁式过滤器、根据实际工况进行工艺选择），自来水经过预处理后可以有效去除自来水中残留的泥沙、悬浮物等物质，降低浊度和部分有机物，延长设备的使用寿命，保证出水水质。

3.2.2 主体工艺

主体工艺有反渗透、纳滤、超滤和微滤。微滤的特点是水通量大，当原水中胶体与有机污染物少时采用。超滤是以压力为推动力的膜分离技术，主要采用中空纤维过滤新技术，配合三级预处理过滤清除原水中的杂质，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。反渗透对水中的有机、无机污染物都能有效去除，但缺点是有益人体的无机离子去除率较高。纳滤分离性能介于反渗透和超滤之间，可将相对分子质量较小的物质，如无机盐或葡萄糖、蔗糖等小分子有机物从溶剂中分离出来，适用于原水有机污染严重，小分子可溶性有机质含量较多的情况，对有机物截留率很高。

3.2.3 后处理工艺

后处理工艺的主要目的是防止二次污染，包括净水箱、净水泵、消毒（臭氧发生器、紫外线杀菌器和精密过滤器等）。对在净水箱和管道中存留的净水进行进一步的处理，确保供水水质。后处理可以改善饮水口感，方法有温度调节、矿化过滤、pH 调节、电磁化等。

4.学校饮用水处理工艺流程选择及直饮水系统设计概述

4.1 饮水系统设计原则

以建筑给水排水设计标准（GB50015-2019）[4]、图集《建筑管道直饮水工程》（07SS604）、《饮用净水水质标准》CJ 94-2005 和《建筑与小区管道直饮水系统技术规程》（CJJ/T110-2017）[5]等相关规范为依据。

4.2 设计概述

4.2.1 水源

从校区市政给水管引入一根DN32给水管，作为直饮水原水水箱的补水管，综合考虑原水水质情况和用户对水质的要求，采用反渗透为主体工艺。

4.2.2 工艺流程

采用市政给水管→原水水箱→预处理→深度净化处理（反渗透）→直饮水水箱（后处理）＋恒压变频供水设备→用水点的下行上给供水方式（图1）。

图1 工艺流程示意图

4.2.3 设计用水量

设计水量是影响工程经济及技术性的重要指标，直饮水量应根据师生的人数，和《建筑与小区管道直饮水系统技术规程》（CJJ/T110-2017）中规定的定额计算，本工程直饮水设计标准为2.0L/人·d，饮用人数1600 人，设计最大日用水量3.2m3/d。原水箱容积按储存最高日2h～4h 小时用水量确定。成品水箱储存处理后的水，直饮水水箱容积按日用水量的30%～40%考虑。

4.2.4 终端用水

直饮水应采用直饮水专用水嘴，（1）最低工作压力不宜小于0.03MPa。（2）额定流量0.04 L/S～0.06L/S（工作压力为0.03 MPa～0.O5MPa）[6]。直饮水饮水机均设置在便于取用的公共位置，教学楼综合楼每层预留七个直饮水专用水嘴。

4.2 供水及循环回水

根据经验，教学楼这种特殊的民用建筑，用水高峰期一般出现在课间10min 的休息时间，最大时用水量的60%～90%出现在这一时段，即0.5h 内。经过概率法和百分数法比较，按照现有条件，百分数法比较能反映教学楼集中密集式供应直饮水的情况，根据水嘴个数和同时使用百分数来确定管径及供水设备参数。同时根据净水及供水设备和贮水箱的大小、供水管管径计算循环流量。本工程配水支管长度均未超过6m，采用干管循环。为使各供水环路循环时间基本一致，管道回水采用同程布置。用水量小或夜间无人用水时，整个管网采用定时循环，保证供配水管道直饮水停留时间不超过10h。本工程回水采用紫外线消毒及臭氧消毒，臭氧相比其他消毒剂，氧化能力强、投加少、反应快、效果好，对水温、pH 值等适应面广，为了确保管网末梢水在使用过程中不滋生细菌，要保证成品水中剩余臭氧量不小于0.1mg/L，且出水水质应满足《饮用净水水质标准》（CJ 94-2005）的规定[7]。本工程供水采用下供上回形式，系统示意图如图2。

图2 下供上回式管道真饮水系统

4.3 管道直饮水净水机房及直饮水系统的水质检查

4.3.1 管道直饮水净水机房布置

净水机房应满足生产工艺的卫生及相关规范要求。饮用净水化学处理剂应符合现行国家标准《饮用水化学处理药剂卫生安全性评价》（GB17208）的规定。

4.3.2 管道直饮水系统

日常供水水质检验、管道直饮水控制系统、管道直饮水系统清洗和消毒均应符合《建筑管道直饮水工程》（07SS604）、《建筑与小区管道直饮水系统技术规程》（CJJ/T110-2017）的规定。

4.4 管材

管材选用应符合现行国家标准、产品标准，选用不锈钢管时，应注意其耐水中氯离子浓度的能力。本工程采用反渗透膜工艺，不能采用铜管。本工程直饮水管道明设采用双卡压式薄壁不锈钢管及管件，管件应符合《不锈钢卡压式管件组件 第1 部分：卡压式管件》（GB19228.1）要求。嵌墙安设、埋地管采用塑覆双卡压薄壁不锈钢管。直饮水管道采用压力等级为P1.0MPa 的薄壁不锈钢管及管件，给水管道应采用与管材相适应的管件。管材选用应符合相应的现行国际标准的规定，并应达到《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》（GB/T 17219）的要求。

5.结语

目前，传统的自来水系统面临着来自多方面的威胁，城市的供水管道已经有很长的历史，附着在管道内壁的杂质和各种类型的微生物、小区的水池等给水构筑物可能存在的二次污染，对水质的影响很大。现行氯化消毒处理技术的消毒副产物又可能产生危害性。管道直饮水存在自身的优势机遇，但建筑管道直饮水的设计，不仅要结合用户对水质的要求及原水的水质特点，还要考虑造价、能耗、利用率，并且后期的运行管理，定期对滤膜及管道进行清洗、消毒以及对水质安全的持续监测更是对这个系统的严峻挑战。