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管道直飲水系統探討
 
“民以食為天,食以水為先! 管道直飲水系統在我國一經出現,就必然地引起了格外關注。盡管與國外的分質供水相比,我國目前的管道直飲水系統有著較為鮮明的中國特色,但它卻推動了飲用水的商品化進程,并從一個側面反映了國民經濟的發展和人民生活水平的提高,也印證了廣大人民群眾對健康的日益關注。 
一 管道直飲水系統的技術優勢 
  所謂管道直飲水,即采用分質供水的方式,在居民小區或公共建筑(如賓館、學校等)內設凈水站,以自來水為源水,經深度處理、加工和凈化,在原有的自來水系統外,再增設一條獨立的優質供水管道,將凈化后的優質水直接輸入至各家各戶及用水點,供人們飲用。與瓶(桶)裝水相比,管道直飲水具有更為明顯的工業化特征,是時代發展的必然趨勢。 目前,傳統的自來水系統正面臨著來自多方面的威脅: 
   1.無論是地表水源還是地下水源,受整體環境惡化,工業廢水、生活污水的不當排放等影響,已經呈現出惡化的趨勢。 
   2.傳統的“混凝—沉淀(或澄清)—過濾—加氯消毒”的水處理工藝,對水體中的溶解性有機物和低分子物質難以去除,而這些物質中有些就具有“三致”特性。 
   3.殘留在水體中的“三致”等微量有機物,經氯化消毒后,其危害性有增強趨勢,且余氯直接導致自來水出水感觀難盡人意。   4.由于城市供水管道均有相當長的歷史,各種雜質和微生物粘附在管道內壁,二次污染的可能性較大。另外,小區的蓄水池、加壓泵站、屋頂水箱及二次管網的管理等,也對自來水水質產生著不同程度的影響。 
   針對與此,管道直飲水系統在水處理工藝上,采用吸附、氧化、生物降解和膜濾等方式,經過科學組合,對原水進行深度處理,使得出水水質完全符合《飲用凈水水質標準》(CJ94—1999)。在材料選擇、設備使用上,管道直飲水系統采用綠色環保管材如無規共聚聚丙烯(PP-R)管 、交聯聚乙烯(PEX)管等,閥門、水箱等采用不銹鋼制品,從根本上杜絕了二次污染的產生。 在輸水方式上,通過采用微機變頻恒壓供水設備循環給水,管道直飲水系統實現連續調節,從而進一步保障了出水水質的安全可靠。 
二 幾種管道直飲水處理技術比較 
表一 項目 活性炭吸附技術 膜分離技術 臭氧氧化技術 紫外線消毒技術 臭氧+活性炭聯用技術 生物活性炭技術 
原理 利用發達的孔隙結構和巨大的比表面積,達到吸附作用 利用膜的微孔對水中的雜質進行篩分。 通過氧化反應改變水質并消毒,還可去除色度和嗅味。 與微生物的生命中樞DNA產生光化反應,使其死亡或失去繼續生存與繁殖的能力。 臭氧氧化消毒+活性炭吸附 1生物降解 2物理吸附 
適用范圍 對色度、嗅味及分子量在500—3000μ的有機物及憎水有機物有明顯的去除效果。 廣闊 用作預臭氧氧化(有機物和無機物)與后臭氧的滅菌、消毒、富氧 殺菌、消毒 廣闊 廣闊 
技術特點 1微孔是主要吸附區域。 
2受有機物特性影響:憎水、溶解度小、極性弱的易吸收。 1水質與膜孔徑大小有關; 
2少投甚至不投加化學藥劑; 
3占地面積小、便于實現自動化控制。 反應速度和參與反應的物質、臭氧濃度及接觸時間有關。 1安全、可靠、運行管理簡單; 
2經濟實用,無有害產物 1改善和提高了活性炭的吸附性能; 
2 延長了活性炭的使用周期; 
3運行費用相應減少。 1增強了水 中溶解性有機物的去除; 
2延長了活性炭的再生周期; 
3出水水質提高,運行費用減少。 
不足 1價格較高; 
2為保證吸附容量須定時再生或更換 1膜易受污染; 
2一次性投資和運行費用較高。 1部分有機物不易被氧化 
2易引起細菌繁殖 受光源強度,燈管壽命影響,無法實現持續滅菌。   
備注 一般與臭氧氧化、生物降解等技術聯用。 1膜的孔徑可根據介質粒徑選擇; 
2 盡量控制膜污染。 較少單獨使用 一般置于凈水常規處理后,俗稱后處理。  不與預氯化處理同時使用 

 
表二 項目 微濾(MF) 超濾(UF) 納濾(NF) 反滲透(RO) 
1膜孔徑 0.1μm~2μm之間 0.001μm~0.1μm之間 1nm~0.05μm <1nm 
2操作壓力 0.05MPa~0.3MPa 0.04MPa~0.4MPa 0.5MPa~1.0MPa 1MPa一2MPa 
3適用范圍 被作為作為超濾、反滲透或納濾的預處理或活性炭過濾的后處理設施。 大分子有機物、懸浮物、細菌、病毒和其它微生物等。 適用于硬度和有機物高且濁度低的原水。 制備純水 
4技術特點 設備簡單,操作方便,通水量大,工作壓力低,制水率高。 與微濾技術相似 可對原水部分脫鹽和軟化,去除、色度、細菌、溶解性有機物和一些金屬離子等。出水口感好,是一種適合于在優質飲用水生產中采用的膜過濾技術。 幾乎可去除水中一切雜質,包括各種懸浮物、膠體、溶解性有機物、無機鹽、細菌、微生物等。 
5不足 有機污染物的分離效果較差。 與微濾技術相似 常以微濾或超濾作預處理工作壓力較高,有一定的制水率。 工作壓力高;制水率低;能耗大。 
6備注 微濾沖洗一般可用水反沖洗,必要時可采用化學清洗。 與微濾技術相似 孔徑介于超濾膜和反滲透膜之間 生活飲用水宜進行礦化處理 

  表一、表二列出了常見的管道直飲水處理技術。對于不同的系統來說,其工藝選擇、流程設置要綜合考慮原水的水質情況、出水的水質要求,結合經濟(投資、運行費用)、管理等多方面因素,有針對性的進行科學匹配、優化設計。 
三 幾種管道直飲水系統管材比較 
  好的水質更需要優良的管材來輸送,決不允許二次污染。因此直飲水系統管材的要求可初步概括為: 
   安全可靠,便于施工,不易結垢,水力特性優良,使用壽命長,具有較好的性價比等。 
表三 管材 
項目 管材名稱 
銅管 無規共聚 
聚丙烯 
(PP-R) 聚丁烯 
(PB) 高密度聚乙烯 
(HDPE) 交聯聚乙烯 
(PEX) 鋁塑復合管 
產品規格 均有 20-125 20-110 均有 16-50 16-50 
衛生性能 較好 好 好 好 好 好 
連接方式 機械 熱熔 機械 熱熔 機械 機械 
價格比 2.7 1.0 2.0 0.85 1.3 1.6 
主要適 
用范圍 冷、熱水系統 冷、熱水系統;飲用水系統 冷、熱水系統;飲用水系統 冷、熱水系統;飲用水系統;燃氣 冷、熱水系統;地熱 冷、熱水系統 
主要布 
管方式 明、暗敷均可 明、暗敷均可 暗敷 明、暗敷均可 明、暗敷均可 明、暗敷均可 
主要特點 耐壓、低溫及高溫性能好 耐熱;水質好; 耐低溫性能差 高耐熱 耐低溫性能好;水質好 主要用于地熱系統 有一定鋼性、耐壓 
施工安全性 好 好 較好 好 較好 較好 
使用壽命 長 較長 較長 較長 長 較長 

   從表三可以看出,PP-R管、銅管的綜合性能較好,從經濟角度考慮PP-R管更有優勢。 
四 管道直飲水系統的經濟評價 
  以沈陽地區某高級商住樓(建筑面積約5萬㎡,270戶)為例: 
   管道直飲水設備及材料費約11元/㎡,總造價(含施工人工費等)約18元/㎡。該系統采用納濾膜等處理技術,按制水率70%計算,制水成本約合34元/噸(規模越大,相對成本越低)。按直飲水售價200元/噸計,則 
   利潤率=(200-34)/34×100%=488% 
   值得說明的是: 
   1.我國屬嚴重缺水的國家,自來水的水價將呈現上升趨勢,這直接影響到直飲水的制造成本。但卻并不意味著直飲水的售價也將隨之上升,管道直飲水系統正確的發展方向應該是從規模上尋求效益。 
   2.目前,直飲水的水價,尚遠低于桶(瓶)裝水的價格,對于絕大多數既要求提高飲水水質,又希望價格不太高的人來說,是可以接受的。但其利潤率高達480%?梢,直飲水系統蘊含著巨大的商機,其推廣不僅存在著社會意義,還具有較大的經濟意義。 
   3.直飲水的用水量僅占生活用水量的很小一部分,目前尚局限于飲用,烹飪等。如何擴大直飲水的使用范圍,如用于洗菜、洗浴、洗內衣等,即如何引導和擴大直飲水的消費,也是一個值得研究的課題。 
五 沈陽市的做法 
  直飲水系統的推廣,符合江澤民總書記提出的“大力發展飲水事業,改善飲水質量”的方針政策。對此,沈陽市的作法是,成立“沈陽市管道直接飲用水管理辦公室”,采取先規范后發展的措施,擬在今后的幾年中普及管道直飲水,今后凡新建的花園小區應全部采用這種供水方式,特別是中高檔花園小區更應如此。 
   為規范市場,沈陽市管道直飲水管理辦公室建立了市場準入制度,嚴格把關,層層考核,向開發建設單位提供信得過產品和施工隊伍,以確保在新建的花園小區內引入管道直飲水時不留隱患和后患。該辦公室還規定:所有住宅小區的直飲水泵站必須交由自來水總公司統一接受管理,由管道直飲水管理辦公室代表總公司授權各區營業處實行特許經營。通過專業公司的管理,確保直飲水系統的質量。
 

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