住宅二次供水设施改造设计探析

2022-09-01丁宇龙DINGYulong

价值工程 2022年25期

丁宇龙DING Yu-long

（深圳市水务（集团）有限公司，深圳 518000）

0 引言

现代城市建设中，高层住宅数量越来越多，市政管网直接供水无法满足用户实际供水需求，二次供水设施应用的必要性日益凸显。但是，由于二次供水的现状、运行和管理状况存在很大的差别，致使居民饮用水“一公里”不合格的现象时有发生。随着人民生活水平的提高，居民对水质要求也不断提高，全面开展住宅二次供水设施改造设计以提高实际供水质量则备受人们的关注，这也是本文研究的重点所在。

1 二次供水设施现状分析

20 世纪70 年代，我国开始出现二次供水设备。同时，伴随着城市化建设的速度日益加快，高层住宅数量日益增加。但是，由于前期建设时对市政管网的相关压力、流量等远期使用考虑不足，导致传统供水设备无法满足居民增长的供水需求，需要二次供水设备进行加压，进而催生出二次供水市场。二次供水主要是为了补偿城市地区供水管路压力的缺失，保障高层住宅正常饮用水而建立。二次供水设施能否按照国家规定进行设计、建设和工程建造的效果好坏，将直接影响着居民生活供水的水质、水量和用水安全，与我们的人民群众正常生活息息相关。

但相对于原水供给，二次供水水质更容易被环境污染，尤其是部分老旧小区二次供水设施陈旧，居民末端水质差。2015 年，四部委联合发布《关于加强和改进城镇居民二次供水设施建设与管理确保水质安全的通知》（建城〔2015〕31 号），要求加强改进二次供水设施建设与管理、解决生活供水“最后一公里”的水质安全问题。2017 年，国家发改委、住房和城乡建设部将城市供水安全保障工程列入“十三五”城市市政基础设施建设的重点项目，共1282万个不符合技术、卫生、安全防护标准的二次供水项目。2018 年，全国各地在开展城镇供水规范化检查，与此同时也全面铺开二次供水专项检查，但各地进展并不乐观。根据相关调查二次供水设施现状如下：

①二次供水设备与供水方式：目前，二次供水方式以变频泵+低位水箱、无负压供水为主，此外还有低位水箱+工频泵+高位水箱、高位水箱以及其他供水方式。二次给水设施及给水模式因建设的不同而不同。到了2000 年，主要采用的是下水道+工频泵+高位水箱，变频泵+低水箱。由于我国的发展，以及相关法规和行业标准的相继推出，我国的无负压装置的使用日益增多。由于人们对水质、环境、能源节约的需要，采用低压水槽+工频水泵+高水位罐的二次供水模式正在逐步淘汰，而变频水泵+低压水箱+无负压装置逐步成为二次供水设施的主力军。总体上，二次供水系统仍然采用了频率水泵+低水位罐，这是因为其技术成熟度高，设备成本低，应用范围不受城市管网的制约。

②池塘（箱体）和材料：大多数住宅和住宅楼都采用了池塘（箱体）。水箱是二次供水的蓄水设备，其选择和设置是否合理，是保证“最后一公里”水质的关键。二次给水的质量受结构设计、安装位置等因素的制约。经调研，绝大多数的游泳池（箱体）都是由304 不锈钢材料制成，其中304是主要的。这是由于近些年全国相继实施二次水系统的改建，很多地方都建议采用不锈钢水箱，混凝土内衬不锈钢或PE 钢板。

③二次供水设备后管材：现在二次供水后的管材多采用内衬、不锈钢等管材，特别是304 不锈钢管材由于其快速可靠，经济性高，水质优良，使用寿命长。一些居民区仍在采用灰铸铁管进行二次供水的小区外埋地管线，这种管线容易受到侵蚀，影响了管线的强度和给水的安全。

④灭菌状况：按照GB50015-2019《建筑给水排水设计标准》的要求，为确保二次供水的水质和卫生，必须在室内安装灭菌设施。生活饮用水池（箱）的杀菌方法要依据小区的实际情况来确定，可以选用紫外线杀菌等物理方法，也可以选用次氯酸钠、二氧化氯、臭氧等；水箱的自清洁消毒机等。二次供水的消毒方式主要有：紫外线消毒、臭氧联合消毒、水箱自洁消毒、臭氧消毒。经过调研发现，一些工程二次供水的剩余氯含量较低，若再次进行紫外杀菌，则会使废水中的剩余氯含量下降；所以，该装置应设置在正常关闭的条件下。

2 住宅二次供水设施改造设计要点

2.1 改造设计原则

目前，许多大城镇居民小区供水中断和水质恶化是供水企业的主要问题。对此，加快住宅二次供水设施改造升级势在必行，具体改造设计原则如下：

①全面保障用户端的供水水质、水量以及水压；②改造工程期间与运行后，不得对市政自来水供水管网与周边区域的正常供水产生影响；③改造设计应以保证用水安全为前提，对水池（箱）内的涉水管材进行适当更换，最大限度地减小对供水水质的影响；④原则上小区原有供水方式保持不变，若是需要改变供水方式、优化供水方案，必须获得供水企业的同意；⑤二次供水设施改造设计中选用的管材、设施等，须符合国家与地方相关规定；⑥改造设计中应重视现状设施的利用，合理改造泵房、屋顶水箱，实现社会、经济效益的最大化。

2.2 改造设计要点

根据住宅二次供水设施改造实际需求，主要改造设计要点如下：

2.2.1 泵房改造设计

在确定泵站改建计划时，应尽可能地使用原有的位置，对现有的泵站面积小、条件差的，应在邻近地区进行改建或扩大；如果位置不佳，没有新的地方，则采取整体式综合泵房；原水泵房与消防站共用时，必须与消防站分开。水泵房必须进行抗震和降噪，住宅楼宇的水泵房不可与客厅、卧室相邻，可以设置在住宅外面或者在地下2 层。

水泵房在使用时，如果管道破裂，水池（箱）水外溢，很容易造成水泵房的电气控制系统损坏，造成停水故障，甚至造成安全事故。因此，在设计水泵房时，必须把电气控制系统与水泵、水池（箱）等设备分开，并落实防水防潮设计。泵站必须配备保安门禁系统，并配备至少2 个消防设备，设置闯入报警，烟雾探头，火灾报警，地面溢流报警。在单泵功率超过11kW 的情况下，应在泵室中设置起重装置。泵房内应设有紧急照明灯、疏散指示灯和安全出口，疏散指示灯的高度应为500mm，安装间隔应不超过20m，并且不能用隔声板遮挡；安装的高度和照明的密度也要根据现场的环境和应急照明的安装位置来确定。在防火门或安全门的门框上方、楼梯拐角处等地方安装有双层防火紧急照明灯。

2.2.2 加压设备选用

近些年，叠压供水方式发展迅速，它能充分发挥管网水压和防止二次环境的双重作用，占地面积小，投资少。叠压供水设备设计要点如下：

1○罐式无负压供水设备优先选择加压设备。叠压供水应符合《管网叠压供水设备》（GB/T 38594-2020）要求，并应经当地供水部门同意。对于当地水压较低的区域，可视具体情况选用箱型给水装置。

2○在接近管网发源地、管线内部水位变化不大、供水可靠性较好的情况下，可以选用叠压装置。另外，经过一定的设备配置和变频控制，高区水泵可以在15m 水头范围内保持有效的工作，以应对管网供水压力的变化。某住宅小区二次供水改造项目加压泵组改造前后对比如图1 所示。

图1 二次供水改造项目加压泵组改造前后的对比

2.2.3 管道改造设计

住宅二次供水设施改造设计中，水泵室内管道应选用304 不锈钢材料，直径小于DN100 的管道，以卡式方式进行接头；管道连接方式为“横平竖直”，管道连接设备和阀门均为法兰式连接。水泵室的进水口装有直接过滤器，低阻力反流防止装置，电磁流量计装置入口端设置负压探伤仪，出水管道设置余氯、浊度在线监测仪，并预留杀菌口，根据实际情况设置消毒设备。某住宅小区二次供水改造项目管道及水表改造前后的对比如图2 所示。

图2 二次供水改造项目管道及水表改造前后的对比

3 工程案例

3.1 案例一

该居民楼共有23 楼，共计3899 个住户。给水泵室在社区的一处风景亭子下方，入口处很窄，仅容一人通过。泵站位于风景亭下的地下，水泵室的设备在泵室内完成后浇注，仅留下一个洞孔，泵室内部的光线很差，难以出入。本机组各有两个工作泵，泵的出力较大，且不能在有效区域运行，没有后备泵；如果水泵发生故障，会造成整个住宅区的停电。水泵室内排水管系统不完善，存在严重的安全风险。

本工程采取泵房异地重建方案，设计新建地上式生活泵房一座，在景观亭旁边绿化重新选址，泵房内设备全部更换。1-4 楼采用常规压力供水，4 楼及以上为2 次增压供水。具体改造方案设计如下：1○加压一区5 层~14 层共有住宅2076 户，设计流量为189.36m3/h，该泵的输出压强为0.63MPa；二楼15 至23 楼共433 个家庭，设计总容积57.6m3/h，水泵出口压力为0.89MPa。2○根据层压式进水条件，对生活给水水泵进行了选择。也就是说，在一个压力区域Q 大于189.2m3/h，H≤48m；单泵的流速Q=64m/h，扬程H=48m，泵为三用一备用。同样，第二级增压区域Q 为57.5m/h，H 为74m；单泵的流速Q=29m/h，扬程H=74m，泵为一台双用一台备用。泵房工艺图见图3。

图3 泵房工艺图

3.2 案例二

一幢六层的住宅小区，目前的给水泵房在小区门口的门卫室的推拉门隔间。泵房内部空间狭窄，水泵和管路附件腐蚀严重，存在着很大的安全风险。由于原有的泵站占地过小，管理和维修都很不方便，所以目前在小区没有新的泵站。该工程建议在保安室后的绿化带中设置一体化泵站，并对泵房进行整体改造。

具体改造方案设计如下：

①加压一区供水设计流量为42.624m3/h，泵的出口压力是0.39MPa。根据层压进水条件，对生活给水水泵进行了选择。增压一段的单泵流量Q 为22m3/h，扬程为38m，泵为两用一备。泵房工艺图见图4。②在此基础上，对管线进行了设计；水泵室内用304 不锈钢管材全部替换；根据设计的需要，在水泵机房配有手动阀，过滤器，电磁流量计；防止逆流阀，电动阀，排气阀等配件。③建立远程在线监测和监控水泵库区的工作状况（包括远程视频监控、在线水量监测、余氯、浑浊等）；配备保安设施，例如：保安，警报等；泵站环境（室内装饰，照明，标识，通风和排水）。