住宅二次供水設(shè)施改造設(shè)計探析

丁宇龍DING Yu-long

（深圳市水務(wù)（集團(tuán)）有限公司，深圳 518000）

0 引言

現(xiàn)代城市建設(shè)中，高層住宅數(shù)量越來越多，市政管網(wǎng)直接供水無法滿足用戶實際供水需求，二次供水設(shè)施應(yīng)用的必要性日益凸顯。但是，由于二次供水的現(xiàn)狀、運行和管理狀況存在很大的差別，致使居民飲用水“一公里”不合格的現(xiàn)象時有發(fā)生。隨著人民生活水平的提高，居民對水質(zhì)要求也不斷提高，全面開展住宅二次供水設(shè)施改造設(shè)計以提高實際供水質(zhì)量則備受人們的關(guān)注，這也是本文研究的重點所在。

1 二次供水設(shè)施現(xiàn)狀分析

20 世紀(jì)70 年代，我國開始出現(xiàn)二次供水設(shè)備。同時，伴隨著城市化建設(shè)的速度日益加快，高層住宅數(shù)量日益增加。但是，由于前期建設(shè)時對市政管網(wǎng)的相關(guān)壓力、流量等遠(yuǎn)期使用考慮不足，導(dǎo)致傳統(tǒng)供水設(shè)備無法滿足居民增長的供水需求，需要二次供水設(shè)備進(jìn)行加壓，進(jìn)而催生出二次供水市場。二次供水主要是為了補(bǔ)償城市地區(qū)供水管路壓力的缺失，保障高層住宅正常飲用水而建立。二次供水設(shè)施能否按照國家規(guī)定進(jìn)行設(shè)計、建設(shè)和工程建造的效果好壞，將直接影響著居民生活供水的水質(zhì)、水量和用水安全，與我們的人民群眾正常生活息息相關(guān)。

但相對于原水供給，二次供水水質(zhì)更容易被環(huán)境污染，尤其是部分老舊小區(qū)二次供水設(shè)施陳舊，居民末端水質(zhì)差。2015 年，四部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)城鎮(zhèn)居民二次供水設(shè)施建設(shè)與管理確保水質(zhì)安全的通知》（建城〔2015〕31 號），要求加強(qiáng)改進(jìn)二次供水設(shè)施建設(shè)與管理、解決生活供水“最后一公里”的水質(zhì)安全問題。2017 年，國家發(fā)改委、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部將城市供水安全保障工程列入“十三五”城市市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點項目，共1282萬個不符合技術(shù)、衛(wèi)生、安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的二次供水項目。2018 年，全國各地在開展城鎮(zhèn)供水規(guī)范化檢查，與此同時也全面鋪開二次供水專項檢查，但各地進(jìn)展并不樂觀。根據(jù)相關(guān)調(diào)查二次供水設(shè)施現(xiàn)狀如下：

①二次供水設(shè)備與供水方式：目前，二次供水方式以變頻泵+低位水箱、無負(fù)壓供水為主，此外還有低位水箱+工頻泵+高位水箱、高位水箱以及其他供水方式。二次給水設(shè)施及給水模式因建設(shè)的不同而不同。到了2000 年，主要采用的是下水道+工頻泵+高位水箱，變頻泵+低水箱。由于我國的發(fā)展，以及相關(guān)法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相繼推出，我國的無負(fù)壓裝置的使用日益增多。由于人們對水質(zhì)、環(huán)境、能源節(jié)約的需要，采用低壓水槽+工頻水泵+高水位罐的二次供水模式正在逐步淘汰，而變頻水泵+低壓水箱+無負(fù)壓裝置逐步成為二次供水設(shè)施的主力軍。總體上，二次供水系統(tǒng)仍然采用了頻率水泵+低水位罐，這是因為其技術(shù)成熟度高，設(shè)備成本低，應(yīng)用范圍不受城市管網(wǎng)的制約。

②池塘（箱體）和材料：大多數(shù)住宅和住宅樓都采用了池塘（箱體）。水箱是二次供水的蓄水設(shè)備，其選擇和設(shè)置是否合理，是保證“最后一公里”水質(zhì)的關(guān)鍵。二次給水的質(zhì)量受結(jié)構(gòu)設(shè)計、安裝位置等因素的制約。經(jīng)調(diào)研，絕大多數(shù)的游泳池（箱體）都是由304 不銹鋼材料制成，其中304是主要的。這是由于近些年全國相繼實施二次水系統(tǒng)的改建，很多地方都建議采用不銹鋼水箱，混凝土內(nèi)襯不銹鋼或PE 鋼板。

③二次供水設(shè)備后管材：現(xiàn)在二次供水后的管材多采用內(nèi)襯、不銹鋼等管材，特別是304 不銹鋼管材由于其快速可靠，經(jīng)濟(jì)性高，水質(zhì)優(yōu)良，使用壽命長。一些居民區(qū)仍在采用灰鑄鐵管進(jìn)行二次供水的小區(qū)外埋地管線，這種管線容易受到侵蝕，影響了管線的強(qiáng)度和給水的安全。

④滅菌狀況：按照GB50015-2019《建筑給水排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的要求，為確保二次供水的水質(zhì)和衛(wèi)生，必須在室內(nèi)安裝滅菌設(shè)施。生活飲用水池（箱）的殺菌方法要依據(jù)小區(qū)的實際情況來確定，可以選用紫外線殺菌等物理方法，也可以選用次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧等；水箱的自清潔消毒機(jī)等。二次供水的消毒方式主要有：紫外線消毒、臭氧聯(lián)合消毒、水箱自潔消毒、臭氧消毒。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，一些工程二次供水的剩余氯含量較低，若再次進(jìn)行紫外殺菌，則會使廢水中的剩余氯含量下降；所以，該裝置應(yīng)設(shè)置在正常關(guān)閉的條件下。

2 住宅二次供水設(shè)施改造設(shè)計要點

2.1 改造設(shè)計原則

目前，許多大城鎮(zhèn)居民小區(qū)供水中斷和水質(zhì)惡化是供水企業(yè)的主要問題。對此，加快住宅二次供水設(shè)施改造升級勢在必行，具體改造設(shè)計原則如下：

①全面保障用戶端的供水水質(zhì)、水量以及水壓；②改造工程期間與運行后，不得對市政自來水供水管網(wǎng)與周邊區(qū)域的正常供水產(chǎn)生影響；③改造設(shè)計應(yīng)以保證用水安全為前提，對水池（箱）內(nèi)的涉水管材進(jìn)行適當(dāng)更換，最大限度地減小對供水水質(zhì)的影響；④原則上小區(qū)原有供水方式保持不變，若是需要改變供水方式、優(yōu)化供水方案，必須獲得供水企業(yè)的同意；⑤二次供水設(shè)施改造設(shè)計中選用的管材、設(shè)施等，須符合國家與地方相關(guān)規(guī)定；⑥改造設(shè)計中應(yīng)重視現(xiàn)狀設(shè)施的利用，合理改造泵房、屋頂水箱，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

2.2 改造設(shè)計要點

根據(jù)住宅二次供水設(shè)施改造實際需求，主要改造設(shè)計要點如下：

2.2.1 泵房改造設(shè)計

在確定泵站改建計劃時，應(yīng)盡可能地使用原有的位置，對現(xiàn)有的泵站面積小、條件差的，應(yīng)在鄰近地區(qū)進(jìn)行改建或擴(kuò)大；如果位置不佳，沒有新的地方，則采取整體式綜合泵房；原水泵房與消防站共用時，必須與消防站分開。水泵房必須進(jìn)行抗震和降噪，住宅樓宇的水泵房不可與客廳、臥室相鄰，可以設(shè)置在住宅外面或者在地下2 層。

水泵房在使用時，如果管道破裂，水池（箱）水外溢，很容易造成水泵房的電氣控制系統(tǒng)損壞，造成停水故障，甚至造成安全事故。因此，在設(shè)計水泵房時，必須把電氣控制系統(tǒng)與水泵、水池（箱）等設(shè)備分開，并落實防水防潮設(shè)計。泵站必須配備保安門禁系統(tǒng)，并配備至少2 個消防設(shè)備，設(shè)置闖入報警，煙霧探頭，火災(zāi)報警，地面溢流報警。在單泵功率超過11kW 的情況下，應(yīng)在泵室中設(shè)置起重裝置。泵房內(nèi)應(yīng)設(shè)有緊急照明燈、疏散指示燈和安全出口，疏散指示燈的高度應(yīng)為500mm，安裝間隔應(yīng)不超過20m，并且不能用隔聲板遮擋；安裝的高度和照明的密度也要根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境和應(yīng)急照明的安裝位置來確定。在防火門或安全門的門框上方、樓梯拐角處等地方安裝有雙層防火緊急照明燈。

2.2.2 加壓設(shè)備選用

近些年，疊壓供水方式發(fā)展迅速，它能充分發(fā)揮管網(wǎng)水壓和防止二次環(huán)境的雙重作用，占地面積小，投資少。疊壓供水設(shè)備設(shè)計要點如下：

1○罐式無負(fù)壓供水設(shè)備優(yōu)先選擇加壓設(shè)備。疊壓供水應(yīng)符合《管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備》（GB/T 38594-2020）要求，并應(yīng)經(jīng)當(dāng)?shù)毓┧块T同意。對于當(dāng)?shù)厮畨狠^低的區(qū)域，可視具體情況選用箱型給水裝置。

2○在接近管網(wǎng)發(fā)源地、管線內(nèi)部水位變化不大、供水可靠性較好的情況下，可以選用疊壓裝置。另外，經(jīng)過一定的設(shè)備配置和變頻控制，高區(qū)水泵可以在15m 水頭范圍內(nèi)保持有效的工作，以應(yīng)對管網(wǎng)供水壓力的變化。某住宅小區(qū)二次供水改造項目加壓泵組改造前后對比如圖1 所示。

圖1 二次供水改造項目加壓泵組改造前后的對比

2.2.3 管道改造設(shè)計

住宅二次供水設(shè)施改造設(shè)計中，水泵室內(nèi)管道應(yīng)選用304 不銹鋼材料，直徑小于DN100 的管道，以卡式方式進(jìn)行接頭；管道連接方式為“橫平豎直”，管道連接設(shè)備和閥門均為法蘭式連接。水泵室的進(jìn)水口裝有直接過濾器，低阻力反流防止裝置，電磁流量計裝置入口端設(shè)置負(fù)壓探傷儀，出水管道設(shè)置余氯、濁度在線監(jiān)測儀，并預(yù)留殺菌口，根據(jù)實際情況設(shè)置消毒設(shè)備。某住宅小區(qū)二次供水改造項目管道及水表改造前后的對比如圖2 所示。

圖2 二次供水改造項目管道及水表改造前后的對比

3 工程案例

3.1 案例一

該居民樓共有23 樓，共計3899 個住戶。給水泵室在社區(qū)的一處風(fēng)景亭子下方，入口處很窄，僅容一人通過。泵站位于風(fēng)景亭下的地下，水泵室的設(shè)備在泵室內(nèi)完成后澆注，僅留下一個洞孔，泵室內(nèi)部的光線很差，難以出入。本機(jī)組各有兩個工作泵，泵的出力較大，且不能在有效區(qū)域運行，沒有后備泵；如果水泵發(fā)生故障，會造成整個住宅區(qū)的停電。水泵室內(nèi)排水管系統(tǒng)不完善，存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險。

本工程采取泵房異地重建方案，設(shè)計新建地上式生活泵房一座，在景觀亭旁邊綠化重新選址，泵房內(nèi)設(shè)備全部更換。1-4 樓采用常規(guī)壓力供水，4 樓及以上為2 次增壓供水。具體改造方案設(shè)計如下：1○加壓一區(qū)5 層~14 層共有住宅2076 戶，設(shè)計流量為189.36m3/h，該泵的輸出壓強(qiáng)為0.63MPa；二樓15 至23 樓共433 個家庭，設(shè)計總?cè)莘e57.6m3/h，水泵出口壓力為0.89MPa。2○根據(jù)層壓式進(jìn)水條件，對生活給水水泵進(jìn)行了選擇。也就是說，在一個壓力區(qū)域Q 大于189.2m3/h，H≤48m；單泵的流速Q(mào)=64m/h，揚程H=48m，泵為三用一備用。同樣，第二級增壓區(qū)域Q 為57.5m/h，H 為74m；單泵的流速Q(mào)=29m/h，揚程H=74m，泵為一臺雙用一臺備用。泵房工藝圖見圖3。

圖3 泵房工藝圖

3.2 案例二

一幢六層的住宅小區(qū)，目前的給水泵房在小區(qū)門口的門衛(wèi)室的推拉門隔間。泵房內(nèi)部空間狹窄，水泵和管路附件腐蝕嚴(yán)重，存在著很大的安全風(fēng)險。由于原有的泵站占地過小，管理和維修都很不方便，所以目前在小區(qū)沒有新的泵站。該工程建議在保安室后的綠化帶中設(shè)置一體化泵站，并對泵房進(jìn)行整體改造。

具體改造方案設(shè)計如下：

①加壓一區(qū)供水設(shè)計流量為42.624m3/h，泵的出口壓力是0.39MPa。根據(jù)層壓進(jìn)水條件，對生活給水水泵進(jìn)行了選擇。增壓一段的單泵流量Q 為22m3/h，揚程為38m，泵為兩用一備。泵房工藝圖見圖4。②在此基礎(chǔ)上，對管線進(jìn)行了設(shè)計；水泵室內(nèi)用304 不銹鋼管材全部替換；根據(jù)設(shè)計的需要，在水泵機(jī)房配有手動閥，過濾器，電磁流量計；防止逆流閥，電動閥，排氣閥等配件。③建立遠(yuǎn)程在線監(jiān)測和監(jiān)控水泵庫區(qū)的工作狀況（包括遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、在線水量監(jiān)測、余氯、渾濁等）；配備保安設(shè)施，例如：保安，警報等；泵站環(huán)境（室內(nèi)裝飾，照明，標(biāo)識，通風(fēng)和排水）。

圖4 泵房工藝圖（單位：mm）

4 結(jié)語

綜上所述，基于各地“最后一公里”二次供水設(shè)施運行設(shè)備老化、水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、水壓不穩(wěn)定等問題，做好住宅小區(qū)二次供水設(shè)施改造設(shè)計工作十分有必要。在實際改造設(shè)計工作中，泵房、加壓設(shè)備、供水管道設(shè)計是重點，嚴(yán)格根據(jù)二次供水設(shè)施實際情況制定合理的改造方案，切實保障居民供水質(zhì)量。