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直飲水系統(tǒng)解析
直飲水系統(tǒng)是以市政自來水為水源，經(jīng)過核心的膜工藝深度處理，通過恒壓變頻供水，利用食品級管道輸送到每個用水點，提供給用戶直接飲用水的成套設(shè)備系統(tǒng)。
直飲水系統(tǒng)是以市政自來水為水源，經(jīng)過核心的膜工藝深度處理，通過恒壓變頻供水，利用食品級管道輸送到每個用水點，提供給用戶直接飲用水的成套設(shè)備系統(tǒng)。
2.1水污染日益加劇
隨著工業(yè)和城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，飲用水源受到越來越多的城市污水和工業(yè)廢水的污染，給水源帶來了難以或不能生物降解的有機污染物。
2001年國土資源部、*環(huán)保總局和中國科學(xué)院聯(lián)合調(diào)查數(shù)據(jù)
另據(jù)《2006年我國環(huán)境狀況公報》顯示：全國地表水總體水質(zhì)屬中度污染。尤為嚴(yán)重的是，由于水中有機物的增多，通用的自來水氯化消毒工藝會產(chǎn)生多種氯化消毒副產(chǎn)物，其中鹵乙酸（HAAS）是國內(nèi)外近幾年關(guān)注的重點，因其“三致”作用遠(yuǎn)高于三鹵甲烷。目前，自來水中存在對人體健康潛在危害的有機污染物，已不能單靠煮沸成開水*能去除了。
2.2傳統(tǒng)自來水處理工藝落后，無法去除多種污染物
由于經(jīng)濟等方面的制約，我國自來水廠對水源水的處理只停留在沉淀、過濾、消毒等傳統(tǒng)制水工藝，只能對物理污染和微生物污染進行凈化處理，而無法對化學(xué)污染，如農(nóng)藥、殺蟲劑、合成洗滌劑、重金屬、各種有機和無機化合物及其他有害毒素進行深度處理。隨著水源水受污染程度的加劇，水源水中有機物和氨氮及有毒物質(zhì)含量的增加，常規(guī)凈化工藝已不能有效去除這些污染物：
生物性污染；
地理地質(zhì)污染；
化學(xué)性污染；
境內(nèi)分泌干擾物；
其他值得關(guān)注的污染物：甲基叔丁醚、藻毒素、抗生素、微生物污染。
2.3供水管網(wǎng)二次污染
我國現(xiàn)有的供水系統(tǒng)，供水管網(wǎng)陳舊落后，管網(wǎng)老化，滲漏嚴(yán)重。在運行壓力降低和停水維修時，外界污染物易深入管網(wǎng)。管材類型單調(diào)、品質(zhì)低劣，基本是鑄鐵管、鍍鋅鋼管，因化學(xué)腐蝕造成污染。我國市政供水系統(tǒng)普遍落后于城市建設(shè)速度，例如廣州市區(qū)范圍內(nèi)的供水干管*有3000km以上，如果全部更新，需要數(shù)百億的投資，而按照廣州市目前的市政投資能力，是不可能做到的。據(jù)廣東省的調(diào)查，城市生活飲用水的污染，大多是因管網(wǎng)系統(tǒng)及二次供水設(shè)備造成的，這個問題在我國其他大、中城市也經(jīng)常發(fā)生。
2.4突發(fā)事件與水質(zhì)事故頻發(fā)
我國突發(fā)事件與水質(zhì)事故時有發(fā)生。從已公布的材料可知，*主要的水性傳染病是水源受到污染而爆發(fā)的腸道傳染病。2003年7月，重慶市某學(xué)校學(xué)生飲用被污染的水出現(xiàn)甲肝疫情，104名學(xué)生中有98名感染者，53名學(xué)生被確診為甲肝患者。山西某企業(yè)供水遭到廢水污染使得上萬人出現(xiàn)腹痛、嘔吐等癥狀。工業(yè)廢水污染水源而引起的飲水污染，如甲醇、汽油、苯和農(nóng)藥運輸泄漏或船只傾覆等事故亦相當(dāng)常見。2003年7月，廣西南寧16噸硫酸車翻車，強硫酸流入水庫危害當(dāng)?shù)鼐用裆踩?005年松花江污染，導(dǎo)致哈爾濱市居民飲水安全在一段時間內(nèi)無法保障，引起社會恐慌。我國也因此遭到周邊*指責(zé)和索賠。2006年南京六合因一取水口接近石化廠排污口，造成全鎮(zhèn)居民飲水受到苯超標(biāo)的威脅，人們只能使用桶裝水來做飯。2007年無錫市爆發(fā)的太湖藍(lán)藻事件，更是引發(fā)了一場城市飲水危機，給當(dāng)?shù)鼐用裨斐闪藰O大的生活生產(chǎn)困難。2008年3月份以來，貴陽市多所學(xué)校暴發(fā)甲肝疫情，截至4月17日累計確診336例，經(jīng)流行病學(xué)調(diào)查，貴陽南明竹源天然礦泉飲料有限公司生產(chǎn)的桶裝水達不到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，造成此次甲肝暴發(fā)疫情。
3.1管道分質(zhì)供水
所謂管道分質(zhì)供水，是將飲用水和使用水分管道供應(yīng)。管道分質(zhì)供水系統(tǒng)起源于美國、丹麥、荷蘭等*，目前已在發(fā)達*普遍采用。在全球水質(zhì)日益令人擔(dān)憂的環(huán)境下，人們將部分自來水進行深度凈化處理，去除有毒有害物質(zhì)，使其達到優(yōu)質(zhì)飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，再用專門的管道直接輸送給學(xué)校師生、辦公樓辦公人員、住宅小區(qū)居民等終端用戶，做到低質(zhì)低用、優(yōu)質(zhì)優(yōu)用。用戶可以直接取水直飲，也可根據(jù)需要配置適合直飲水系統(tǒng)的管線機，提供熱水和冰水。
管道分質(zhì)供水的核心技術(shù)在于采用膜技術(shù)（主要是納濾膜和反滲透膜）對水質(zhì)進行深度處理。膜可以將對人體有毒有害的無機物、有機物、重金屬離子、放射性粒子及各種病毒有效去除，達到對原水深度凈化的目的。管道分質(zhì)供水作為一種先進的飲水方式，已被列為*綠色生態(tài)住宅配套項目、康居示范工程配套項目、中科院知識創(chuàng)新工程、江蘇省住宅產(chǎn)業(yè)化推廣項目等。
3.2管道分質(zhì)供水水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)
目前人們飲用的水有自來水、純凈水、礦泉水、太空水、磁化水等等，那么到底哪一種水更符合人體健康要求？世界衛(wèi)生組織及營養(yǎng)學(xué)專家通過對世界各地多個“長壽村”地區(qū)的飲水進行檢驗研究，提出了健康飲水的概念：
不含對人體有害的物質(zhì)
硬度適中，含有適量的金屬元素，硬度在150mg/L左右
水中含一定量的溶解氧
水中含微量碳酸（或二氧化碳）
水的pH值呈弱堿性，7.0-8.5之間，7.3為*
水分子團小，水的滲透能力及生理功能強。
在以上概念的基礎(chǔ)上，*建設(shè)部頒發(fā)了《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ94-2005，而江蘇省疾病控制中心進一步對該標(biāo)準(zhǔn)的部分指標(biāo)進行限制，出臺了江蘇省《生活飲用水管道分質(zhì)直飲水衛(wèi)生規(guī)范》DB32/761-2005。目前管道直飲水項目的驗收主要參考這兩部標(biāo)準(zhǔn)。
水杯子直飲水系統(tǒng)以制取優(yōu)質(zhì)飲用水為目標(biāo)，在深度水處理工藝設(shè)計中，采取分階段任務(wù)的形式逐步達到*終要求，即先把水處理到安全水，然后再處理成健康飲水，通過合理循環(huán)確保水的品質(zhì)在管網(wǎng)中能夠保持不變。 整個系統(tǒng)包括前置系統(tǒng)、中置系統(tǒng)、后置系統(tǒng)、變頻泵組、循環(huán)管網(wǎng)以及控制整個流程的自動控制系統(tǒng)，具體工藝流程見下圖。
分質(zhì)供水工程系統(tǒng)工藝流程圖
（1）前置系統(tǒng)
前置系統(tǒng)由原水箱、機械過濾器或疊片過濾器、活性炭過濾器和精密過濾器組成，能有效去除原水中的懸浮物、鐵銹和部分有機物，延長膜的使用壽命。
（2）中置系統(tǒng)
中置系統(tǒng)由NF膜組件、礦化及PH調(diào)節(jié)器、保安過濾器、*氧化殺菌器、紫外殺菌器和凈水箱組成。
NF膜組件既能徹底去除對人體有毒有害的無機物、有機物、重金屬離子、放射性粒子及各種病毒，又能保留對人體有益的K、Na等微量元素；礦化及PH調(diào)節(jié)器能夠把從膜出來的偏酸性水調(diào)節(jié)成PH值呈中性偏堿性的水，更適合于人體飲用；*氧化殺菌器能夠有效地殺滅細(xì)菌，并且能在一定的時間內(nèi)抑制細(xì)菌生長，且無異味，不會破壞水的口感。
（3）后置系統(tǒng)
后置系統(tǒng)由管網(wǎng)回水、后置保鮮器、后置保安過濾器、后置紫外殺菌器、后置*氧化殺菌器和凈水箱組成。滯留在管網(wǎng)中的凈水一段時間后，細(xì)菌會逐漸滋生，因此水杯子專門設(shè)置了后置系統(tǒng)，保證管網(wǎng)中的水定時回收并且進行再處理，做到“流水不腐”。
（4）變頻泵組
變頻泵組由多臺小泵并聯(lián)而成，采用變頻恒壓供水，*限度地進行節(jié)能。
（5）循環(huán)管網(wǎng)
循環(huán)管網(wǎng)由供水管和回水管組成，保證無死水段。
（6）自動控制系統(tǒng)
自動控制系統(tǒng)采用智能化設(shè)計，保障凈水的自動生產(chǎn)、自動循環(huán)、自動反沖、在線監(jiān)測以及自動報警控制單元。
因直飲水整套處理設(shè)備工藝相對復(fù)雜，設(shè)備技術(shù)含量高，非專業(yè)人員維護難度較高，因此設(shè)備智能化設(shè)計應(yīng)充分考慮維護的監(jiān)控及維護的工作難度，實現(xiàn)無人操作、一鍵操作。設(shè)備采用國外進口的可編程控制器，根據(jù)工藝流程編制程序進行運行管理，其物理單元主要由CPU單元和I/O單元構(gòu)成；從功能上劃分，主要控制單元為：凈水生產(chǎn)控制單元、變頻恒壓供水控制單元、定時回水再處理控制單元、設(shè)備自動反沖洗控制單元、設(shè)備人機界面及報警控制單元等。
5.1凈水生產(chǎn)控制單元
系統(tǒng)自動和手動運行狀態(tài)的無級切換；
源水閥根據(jù)源水箱水位自動開啟和關(guān)閉，保證源水供應(yīng)；
組合膜系統(tǒng)參照凈水箱水位自動制水、停機；
膜系統(tǒng)開機前自動沖洗5分鐘，產(chǎn)水結(jié)束后自動沖洗5分鐘
殺菌系統(tǒng)根據(jù)膜系統(tǒng)產(chǎn)水自動運行殺菌；
源水箱安全液位時對前置系統(tǒng)水泵的互鎖；
成品水箱安全液位時對供水泵組和循環(huán)泵組的互鎖；
膜前高壓對制水系統(tǒng)的保護；
泵前低壓對于泵的保護；
整套系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制運行，管理簡單方便，完全實現(xiàn)了無人值守。
5.2變頻恒壓供水控制單元
供水泵組根據(jù)外部管網(wǎng)的壓力自動調(diào)節(jié)頻率恒壓供水
泵運行頻率在線顯示
供水泵組根據(jù)凈水水箱低位自鎖
5.3定時回水再處理控制單元
以西門子LOGO時間可編程控制器為核心，定時開啟回水電動閥；
在夜間1：00~4：00對管網(wǎng)進行循環(huán)再處理；
可對管網(wǎng)進行按序循環(huán)，并分別控制循環(huán)時間；
自動根據(jù)循環(huán)流量的大小，控制殺菌系統(tǒng)的抑菌劑投加量。
5.4設(shè)備自動反沖洗控制單元
自動監(jiān)控機械過濾器、活性炭過濾器進出口壓力值；
自動監(jiān)控凈水水箱液位；
當(dāng)前后壓力值超過0.05MPa，且水箱處于高水位，自動進入預(yù)處理系統(tǒng)反沖洗狀態(tài)；
自動關(guān)閉產(chǎn)水閥門，開啟反沖洗閥門，對機械過濾器進行反沖洗、正沖洗3次，然后再對活性炭過濾器進行反沖洗、正沖洗各3次。
5.5設(shè)備人機界面及報警控制單元
設(shè)備水質(zhì)水量采用在線顯示儀表控制，裝配有電導(dǎo)儀、pH儀、余氯、壓力表、流量計等；
設(shè)備配有日本三菱觸摸屏，對系統(tǒng)流程進行全模擬顯示，對閥門、泵開關(guān)運行狀態(tài)的監(jiān)視控制，對系統(tǒng)各設(shè)備的故障進行顯示報警；
自控系統(tǒng)設(shè)有遠(yuǎn)程通信接口，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；
在線電導(dǎo)儀、pH儀、余氯監(jiān)測儀設(shè)有限值，當(dāng)產(chǎn)水水質(zhì)超標(biāo)，系統(tǒng)自動進行顯示報警；
系統(tǒng)設(shè)缺相、短路、過載等情況的保護和停機；
紫外燈失靈報警停機。
通過相關(guān)傳感器檢測相關(guān)信息，并顯示在LED或LCD面板上。主要監(jiān)測如下水質(zhì)指標(biāo)：電導(dǎo)率、余氯含量和PH值。主要完成以下三個功能：
（1）實時檢測與控制；
（2）歷史數(shù)據(jù)存儲與分析；
（3）遠(yuǎn)程通信功能。
7.1管網(wǎng)材料的選擇
對于自來水而言，其水質(zhì)的不穩(wěn)定主要一個因素是管網(wǎng)帶來的“二次污染”，為克服這個問題，在直飲水管道設(shè)計中，應(yīng)選用衛(wèi)生要求高、不易腐蝕、難于降解和水解的管材。建議使用SUS304薄壁不銹鋼管道或進口原料的PPR管。所有管材和配件均要達到同等品質(zhì)。
7.2管網(wǎng)布置形式
流水不腐，水質(zhì)保持新鮮的*根本是保證管網(wǎng)內(nèi)的水能夠循環(huán)。但循環(huán)不能簡單地理解為布置成環(huán)狀管網(wǎng)*可以。為確保實際的循環(huán)效果，任何一點都不存在滯水現(xiàn)象，建議采用同程布置，確保水力平衡。對于管網(wǎng)復(fù)雜、龐大的系統(tǒng)，如因建筑的高差不等、管道的長度不同等原因，難于通過調(diào)節(jié)閥門平衡的，應(yīng)進行人為的分區(qū)，設(shè)置多個供水分區(qū)。對這些分區(qū)進行分時段單獨循環(huán)，則可避免水力不均衡帶來的不利點水質(zhì)超標(biāo)的現(xiàn)象。
7.3循環(huán)回水管及循環(huán)流速的確定
在熱水系統(tǒng)中，循環(huán)管的作用主要是為了補償熱量的損失，因此管道相對較小。直飲水的設(shè)計規(guī)范如參考過去的熱水系統(tǒng)，則存在干管過小，循環(huán)時支管幾乎沒有流量的現(xiàn)象，容易造成細(xì)菌的滯留、繁殖。因此，應(yīng)考慮在循環(huán)時每個支管均能獲得0.5米/秒以上的流速，破壞細(xì)菌的生存環(huán)境，把回水干管管徑放大。雖然帶來工程造價的增加，但水質(zhì)穩(wěn)定性更高。
7.4施工中的細(xì)節(jié)
在管道施工完畢后，為了撿漏一般會進行壓力試驗，試驗合格后又重新將管道內(nèi)存水放空。如果再次出現(xiàn)細(xì)微的破壞，將無法發(fā)現(xiàn)，*終導(dǎo)致滲漏點出現(xiàn)污染和浪費。因此直飲水管道的施工過程中，應(yīng)對管網(wǎng)進行分段保壓，保證管網(wǎng)無任何滲漏。
施工完畢后，除用自來水進行沖洗外，還應(yīng)采用濃度不低于3ppm的二氧化氯溶液進行48小時浸泡消毒。然后再用設(shè)備產(chǎn)水進行沖洗干凈，水質(zhì)化驗合格后，方可投入使用。
7.5運行過程中的節(jié)能問題
飲用水與一般自來水在使用上稍有區(qū)別，其用水時間相對更加集中，因此必須采用變頻恒壓供水，甚至如果供水泵流量大于2.5m3/h，*應(yīng)該考慮分為幾臺小泵并聯(lián)方式，由其中一臺或幾臺變頻供水，*限度進行節(jié)能。
以水杯子中央凈水設(shè)備為例，整套直飲水系統(tǒng)經(jīng)多項工程驗證，對水中病菌、有毒重金屬、放射性核素、有機微污染物去除率分別高達99.99%、95%、99%及95%，水質(zhì)甘甜可口，可直接生飲。其工程技術(shù)特點如下：
（1）根除了源水中有毒有害物質(zhì)，多項毒理性指標(biāo)，如三鹵甲烷、四氯化碳、苯系物、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥、酚類、以及鉛、汞、鈹、鉻、鎘、鈾、鉈等其它放射性核素均在檢測限以下。檢測的毒理性指標(biāo)達到美國飲水MCL的標(biāo)準(zhǔn)，部分指標(biāo)達到美國飲水MCLG標(biāo)準(zhǔn)。
（2）針對管道直供飲水的特點，采用*科研成果——*氧化殺菌，根除了飲用水中消毒副產(chǎn)物，改善了水的口感。
（3）凈化水PH值在7.0~7.5，呈中性-弱堿性，更有益于人體健康，水口感好。
參見：直飲水方案
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