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赵锂:建筑与小区生活给水水质保障管道系统的发展

上海钢联资讯科技有限公司主办,上海期货交易所、鞍钢联众(广州)不锈钢有限公司、广西北港新材料有限公司协办,中国特钢企业协会不锈钢分会、中国建筑装饰装修材料协会金属装饰材料分会合作,广东双兴新材料集团有限公司、金锠国际金属交易广场、佛山市钢汇宝进出口贸易有限公司、佛山市至顺金属科技有限公司、阳江市联昌金属科技有限公司、四川长鑫管业有限公司、广东益家管业有限公司、广州昕曦冶金设备科技有限公司赞助的「春晖」2021年(第三届)不锈钢产业链峰会于2021年4月20-23日在佛山保利洲际酒店隆重举行。

会上,中国建筑设计研究院集团有限公司副院长、教授级高级工程师 赵锂 作了题为《建筑与小区生活给水水质保障管道系统的发展》专题演讲:

首先,赵锂先生介绍了研究的背景:

一、研究背景

  1. 城镇化率逐年提升,根据国家统计局数据目前我国城镇化约为53%到2035年,中国的城镇化率将达到70%。
  2. 由于中国人口总数为14亿,为节约土地资源,我国城镇建设了大量的高层建筑及超高层建筑。
  3. 市政供水管网难以满足当下压力、流量要求,需要对市政管网供水调整,二次加压与调蓄供水已经成为城镇市政供水系统在建筑与小区的最主要方式。建筑用水末端是保障饮用水质安全的重要环节
  4. 因加压、调蓄过程及二次加压与调蓄设施管理方面的问题造成居民生活风险加剧,二次加压与调蓄供水运营管理模式也还存在争议。
  5. 地下供水管线受到污水渗水井污染,建筑与小区内的生活饮用水管道与再生水管道混接,导致大肠杆菌超标引起饮用水污染。
  6. 自来水出现浑浊、发黑的现象,还带有臭味,居民饮用后出现呕吐、腹泻症状。
  7. 饮用水从水源至用户的过程,在不同介质和界面尺度上发生着复杂的水质物理、化学、生物及其协同作用,导致水质转化,并最终产生健康风险。

二、二次加压与调蓄供水系统方式

2.1二次加压与调蓄的方式

1.二次加压设备和高位水池(箱)联合供水

2.低位水池和二次加压变频调速水泵联合供水

3.叠压供水(无负压供水)

4.气压供水

(1)建筑与小区的二次加压与调蓄供水设施数量巨大——多为屋顶水箱与低位水池合用类型,也有部分低位水池与变频加压供水泵合用的类型

(2)老旧建筑与小区——使用的末端二次加压与调蓄供水设施已经很难满足现在对供水水质的要求,老旧建筑与小区水箱(池)的材料基本为混凝土、瓷砖和钢板材质,少部分为不锈钢,加上使用年份长,腐蚀严重,致使出水水质降低。

(3)供水水质不达标与水箱材质及供水管道老化现象密切相关,是二次供水引发传染病隐患的源头

2.2供水方式选择

1.水池(箱)可采用拼装或焊接装配。若采用焊接装配,焊接材料应与设备同材质,焊缝应进行抗氧化处理。

2.水池(箱)的进水管道与出水管道在布置时不得产生水流短路,对于有效容积在200m³及以上的水池(箱),宜在水池(箱)内设导流装置。

2.3超高层建筑中间转输水箱

1.水箱容积:中间转输水箱的容积由供水部分和转输部分水量之和确定。供水水量的调节容积,不宜小于供水服务区域楼层最大时用水量的 50%;转输水量的调节容积,按3min~5min 的流量提升水泵确定;当中间水箱无供水部分生活调节容积时,转输水量的调节容积宜按提升水泵 5min~10min 的流量确定

2.水泵流量:转输水泵流量是按照最高日最高时进行设计的,但最高日最高时的用水量在全年中出现的概率非常小,仅约为0.01%,其他时段用水量所占比例则高得多,如低于平均日平均时用水量的时段在全年用水中出现的概率约为50%。

3.停留时间:在绝大多数的时间内,二次供水在中间转输水箱中的水力停留时间会更长,造成余氯在输配水管道和中间转输水箱中衰减情况更加严重。对于水力停留时间过长的二次加压与调蓄供水系统,应考虑在余氯过低供水区或中间转输水箱处设置补氯设施。

三、管道的材质与布置

3.1. 管材的选用

1.主要困境

(1)生活饮用水在加压输送、调蓄储存过程中,发生管道及水箱的腐蚀及沉积反应。老旧建筑与小区的室外、室内给水管道大部分采用的镀钢管或铸铁管,由于使用时间年份长久,腐蚀严重。

(2)当自来水水质发生变化时,如北京市部分城区供水水源采用南水北调水源后,自来水PH值降低,自来水将管壁腐蚀层溶解,进而与管壁基体金属发生电化学反应,导致龙头处的出水色度、浊度、金属浓度(如、锌、铁等)升高。

2.二次供水正确选用给水管材是保证龙头水质达标的关键

(1)建筑室内的给水管道,应选用耐腐蚀和安装连接方便可靠的管材,可采用不锈钢管、铜管、塑料给水管、塑料和金属塑料复合管及经可靠防腐处理的钢管。高层建筑给水立管不宜采用塑料管。《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019。

(2)管材应选用不锈钢、铜管等符合食品级要求的优质管材《建筑与小区管道直饮水系统技术规程》CJJ/T110-2017 。

(3)鼓励在建筑内供水管道优先选用不锈钢管材等耐久性强、接头效能好的优质管材。

(4)将不锈钢管、铜管作为优先选用予以推荐。

(5)采用塑料管道时,必须符合相关管材的现行国家产品标准的规定。

3.连接方式:应采用卡压、环压式、承插焊接、螺纹等连接方式。在引入管、折角进户管件、支管接出处,与阀门、水表、水嘴等连接,应采用螺纹转换接头或法兰连接,严禁在薄壁不锈钢水管上套丝。

4.尺寸表达方式:薄壁不锈钢管的管径应采用外径x壁厚的表示方式,采用公称直径时应给出对应的外径、壁厚(如DN50的管道对应有外径50.8mm、46.6mm、59mm壁厚有1.2mm、1.5mm规格)。

5.防腐蚀要求:一般不宜和其他材料的管材、管件、附件相接;若相接应采取防电化学腐蚀的措施(如转换接头等)。

6.敷设:嵌墙敷设的管道宜采用覆塑薄壁不锈钢管,管道不得采用卡套式等螺纹连接方式。

7.热水系统要求:采用S30408材质时,管道及管件均应要求管道作热处理(固熔),应给出采用的密封元件的材质要求,一般采用氯化丁基橡胶或三元乙丙橡胶,给水系统也可以采用硅橡胶。

3.2管道的布置-室外给水管道布置

1.国家标准:《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019,由城镇管网直接供水的小区室外给水管网应布置成环状网,或与城市给水管连接成环状网。环状给水管网与城市给水管的连接管不应少于2条。

2.行业标准:《二次加压与调蓄供水工程技术标准》(报批稿),小区二次加压与调蓄供水主干管网应布置成环状,与二次加压与调蓄供水管网连接的加压泵出水管不应少于两条,环状管网应分段。二次加压与调蓄供水的干管布置成环状既可提高供水的安全性,也可少支状管网供水末端由于长时间不用水而造成水龄增加,水质指标降低的问题。

室内给水管道布置

1.枝状管网单向供水,如用水点一段时间内不用水,此支管段中的水是不流动的,水龄将过长,水质变坏,不能符合生活饮用水水质标准的要求。

2.支管琏状或环状供水将解决支管水不能流动,水龄长、水质指标降低的问题。

支管环状供水,是指建筑内用水器具处采用双承弯供水且供水管道布置成环状,任一用水点3.用水时均可使管道内部存水流动的供水方式。

四、二次加压与调蓄供水系统的水质监测

1.在线水质监测:

为保证二次加压与调蓄供水系统的水质符合《生活饮用水卫生标准》GB5749的要求,应在二次加压与调蓄供水设施的泵房内设置水质在线监测仪表,宜设置余氯(总氯)、浊度、pH等水质在线监测仪表。

在线监测仪表的数据上传至智慧水务管理系统,通过GIS和BIM相结合构建二次加压与调蓄供水系统的实时在线管道模型系统,对水质实时监测与控制,动态控制水质变化。

2.定期公示水质

建筑与小区的二次加压与调蓄供水系统的水池(箱)应定期清洗消毒,周期不得超过半年,清洗消毒后应对水质进行检测,检测结果应符合现行国家标准《生活饮用水卫生标准》GB 5749的规定。

水池(箱)清洗消毒后的水质检测项目至少应包括:色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、pH、总大肠菌群、菌落总数、余氯。

二次加压与调蓄供水设施的管理者应结合水池(箱)清洗消毒后的水质检测及在线的水质监测,至少每6个月向用户公示水质一次,使用户对水质的状况具有知情权,接受公众的监督。

五、设施管理与智慧信息管理系统

5.1 管理模式目前已形成:

(1)深圳市、宁波市的统一管理模式:全面整合市政供水与二次加压与调蓄供水,由供水企业全面负责,统一运营管理供水;

(2)天津市的管养分离模式:供水企业先接管,再将二次加压与调蓄供水养护作业外包给专业公司;

(3)重庆市的市场化模式:二次加压与调蓄供水与市政供水运营分离,新建或改建的由专业公司管理,专业运营实行有限准入,建管一体化制度,老旧设施由供水企业改造和管理;

(4)沈阳市的双轨制模式:供水企业与物业公司并存。

二次加压与调蓄供水管理是全国性的共性问题,上述城市先行先试,开创了一些运维与管理模式并取得了一定的经验与教训,值得我们总结借鉴、综合考虑并发展与创新。

5.2 智慧信息管理系统

该系统是对超过市政供水的高层建筑供水设施进行数据采集、远程监控以及运维管理的供水智能辅助平台。该平台通常由下位信息采集系统、网络通讯系统和上位监控调度系统等子系统组成。系统可实时感知二次加压与调蓄供水系统的运行状态,采用可视化的方式有机整合运行管理职能,形成二次加压与调蓄的供水物联网,并将海量供水信息进行及时分析与处理,辅助决策建议,构建智能感知、智能仿真、智能诊断、智能预警、智能调度、智能处置、智能控制、智能服务、智能评价为一体的功能平台体系。

最后赵锂先生觉得:保障饮用水安全是关系到国计民生的重要问题,也是全面建设小康社会的重要考核指标。为满足人民群众渴望打开龙头就能直接饮用的美好需求,在城镇供水系统中,“从源头到龙头”饮用水水质安全的体系中,城镇供水末端系统-建筑与小区的二次加压与调蓄供水设施是饮用水水质安全保障必不可缺的重要组成部分。二次加压与调蓄供水系统的水质污染是不容忽视的关键问题,必须予以充分重视并从技术与管理等方面全面解决。通过完善二次加压与调蓄供水系统的技术及标准,建立智慧信息管理系统,建立专门的维护与管理体系,规范二次加压与调蓄供水管道系统和终端用户设备等,形成二次加压与调蓄供水水质综合保障系统,有效保障终端龙头处的水质,提高人民群众的获得感与生活水平。

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