直飲水系統解析
直飲水系統是以市政自來水為水源，經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備系統。
直飲水系統是以市政自來水為水源，經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備系統。
2.1水污染日益加劇
隨著工業和城市建設的迅猛發展，飲用水源受到越來越多的城市污水和工業廢水的污染，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?？偩趾椭袊茖W院聯合調查數據
另據《2006年我國環境狀況公報》顯示：全國地表水總體水質屬中度污染。尤為嚴重的是，由于水中有機物的增多，通用的自來水氯化消毒工藝會產生多種氯化消毒副產物，其中鹵乙酸（HAAS）是國內外近幾年關注的重點，因其“三致”作用遠高于三鹵甲烷。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傳統自來水處理工藝落后，無法去除多種污染物
由于經濟等方面的制約，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，而無法對化學污染，如農藥、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含量的增加，常規凈化工藝已不能有效去除這些污染物：
生物性污染；
地理地質污染；
化學性污染；
境內分泌干擾物；
其他值得關注的污染物：甲基叔丁醚、藻毒素、抗生素、微生物污染。
2.3供水管網二次污染
我國現有的供水系統，供水管網陳舊落后，管網老化，滲漏嚴重。在運行壓力降低和停水維修時，外界污染物易深入管網。管材類型單調、品質低劣，基本是鑄鐵管、鍍鋅鋼管，因化學腐蝕造成污染。我國市政供水系統普遍落后于城市建設速度，例如廣州市區范圍內的供水干管*有3000km以上，如果全部更新，需要數百億的投資，而按照廣州市目前的市政投資能力，是不可能做到的。據廣東省的調查，城市生活飲用水的污染，大多是因管網系統及二次供水設備造成的，這個問題在我國其他大、中城市也經常發生。
2.4突發事件與水質事故頻發
我國突發事件與水質事故時有發生。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的腸道傳染病。2003年7月，重慶市某學校學生飲用被污染的水出現甲肝疫情，104名學生中有98名感染者，53名學生被確診為甲肝患者。山西某企業供水遭到廢水污染使得上萬人出現腹痛、嘔吐等癥狀。工業廢水污染水源而引起的飲水污染，如甲醇、汽油、苯和農藥運輸泄漏或船只傾覆等事故亦相當常見。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地居民生命安全。2005年松花江污染，導致哈爾濱市居民飲水安全在一段時間內無法保障，引起社會恐慌。我國也因此遭到周邊*指責和索賠。2006年南京六合因一取水口接近石化廠排污口，造成全鎮居民飲水受到苯超標的威脅，人們只能使用桶裝水來做飯。2007年無錫市爆發的太湖藍藻事件，更是引發了一場城市飲水危機，給當地居民造成了極大的生活生產困難。2008年3月份以來，貴陽市多所學校暴發甲肝疫情，截至4月17日累計確診336例，經流行病學調查，貴陽南明竹源天然礦泉飲料有限公司生產的桶裝水達不到衛生標準要求，造成此次甲肝暴發疫情。
3.1管道分質供水
所謂管道分質供水，是將飲用水和使用水分管道供應。管道分質供水系統起源于美國、丹麥、荷蘭等*，目前已在發達*普遍采用。在全球水質日益令人擔憂的環境下，人們將部分自來水進行深度凈化處理，去除有毒有害物質，使其達到優質飲用水的標準，再用專門的管道直接輸送給學校師生、辦公樓辦公人員、住宅小區居民等終端用戶，做到低質低用、優質優用。用戶可以直接取水直飲，也可根據需要配置適合直飲水系統的管線機，提供熱水和冰水。
管道分質供水的核心技術在于采用膜技術（主要是納濾膜和反滲透膜）對水質進行深度處理。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。管道分質供水作為一種先進的飲水方式，已被列為*綠色生態住宅配套項目、康居示范工程配套項目、中科院知識創新工程、江蘇省住宅產業化推廣項目等。
3.2管道分質供水水質控制標準
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？世界衛生組織及營養學專家通過對世界各地多個“長壽村”地區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
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。
在以上概念的基礎上，*建設部頒發了《飲用凈水水質標準》CJ94-2005，而江蘇省疾病控制中心進一步對該標準的部分指標進行限制，出臺了江蘇省《生活飲用水管道分質直飲水衛生規范》DB32/761-2005。目前管道直飲水項目的驗收主要參考這兩部標準。
水杯子直飲水系統以制取優質飲用水為目標，在深度水處理工藝設計中，采取分階段任務的形式逐步達到*終要求，即先把水處理到安全水，然后再處理成健康飲水，通過合理循環確保水的品質在管網中能夠保持不變。 整個系統包括前置系統、中置系統、后置系統、變頻泵組、循環管網以及控制整個流程的自動控制系統，具體工藝流程見下圖。
分質供水工程系統工藝流程圖
（1）前置系統
前置系統由原水箱、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
中置系統由NF膜組件、礦化及PH調節器、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調節器能夠把從膜出來的偏酸性水調節成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菌，并且能在一定的時間內抑制細菌生長，且無異味，不會破壞水的口感。
（3）后置系統
后置系統由管網回水、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。滯留在管網中的凈水一段時間后，細菌會逐漸滋生，因此水杯子專門設置了后置系統，保證管網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而成，采用變頻恒壓供水，*限度地進行節能。
（5）循環管網
循環管網由供水管和回水管組成，保證無死水段。
（6）自動控制系統
自動控制系統采用智能化設計，保障凈水的自動生產、自動循環、自動反沖、在線監測以及自動報警控制單元。
因直飲水整套處理設備工藝相對復雜，設備技術含量高，非專業人員維護難度較高，因此設備智能化設計應充分考慮維護的監控及維護的工作難度，實現無人操作、一鍵操作。設備采用國外進口的可編程控制器，根據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單元構成；從功能上劃分，主要控制單元為：凈水生產控制單元、變頻恒壓供水控制單元、定時回水再處理控制單元、設備自動反沖洗控制單元、設備人機界面及報警控制單元等。
5.1凈水生產控制單元
系統自動和手動運行狀態的無級切換；
源水閥根據源水箱水位自動開啟和關閉，保證源水供應；
組合膜系統參照凈水箱水位自動制水、停機；
膜系統開機前自動沖洗5分鐘，產水結束后自動沖洗5分鐘
殺菌系統根據膜系統產水自動運行殺菌；
源水箱安全液位時對前置系統水泵的互鎖；
成品水箱安全液位時對供水泵組和循環泵組的互鎖；
膜前高壓對制水系統的保護；
泵前低壓對于泵的保護；
整套系統實現自動化控制運行，管理簡單方便，完全實現了無人值守。
5.2變頻恒壓供水控制單元
供水泵組根據外部管網的壓力自動調節頻率恒壓供水
泵運行頻率在線顯示
供水泵組根據凈水水箱低位自鎖
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對管網進行循環再處理；
可對管網進行按序循環，并分別控制循環時間；
自動根據循環流量的大小，控制殺菌系統的抑菌劑投加量。
5.4設備自動反沖洗控制單元
自動監控機械過濾器、活性炭過濾器進出口壓力值；
自動監控凈水水箱液位；
當前后壓力值超過0.05MPa，且水箱處于高水位，自動進入預處理系統反沖洗狀態；
自動關閉產水閥門，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設備人機界面及報警控制單元
設備水質水量采用在線顯示儀表控制，裝配有電導儀、pH儀、余氯、壓力表、流量計等；
設備配有日本三菱觸摸屏，對系統流程進行全模擬顯示，對閥門、泵開關運行狀態的監視控制，對系統各設備的故障進行顯示報警；
自控系統設有遠程通信接口，可實現遠程控制；
在線電導儀、pH儀、余氯監測儀設有限值，當產水水質超標，系統自動進行顯示報警；
系統設缺相、短路、過載等情況的保護和停機；
紫外燈失靈報警停機。
通過相關傳感器檢測相關信息，并顯示在LED或LCD面板上。主要監測如下水質指標：電導率、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）歷史數據存儲與分析；
（3）遠程通信功能。
7.1管網材料的選擇
對于自來水而言，其水質的不穩定主要一個因素是管網帶來的“二次污染”，為克服這個問題，在直飲水管道設計中，應選用衛生要求高、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。
7.2管網布置形式
流水不腐，水質保持新鮮的*根本是保證管網內的水能夠循環。但循環不能簡單地理解為布置成環狀管網*可以。為確保實際的循環效果，任何一點都不存在滯水現象，建議采用同程布置，確保水力平衡。對于管網復雜、龐大的系統，如因建筑的高差不等、管道的長度不同等原因，難于通過調節閥門平衡的，應進行人為的分區，設置多個供水分區。對這些分區進行分時段單獨循環，則可避免水力不均衡帶來的不利點水質超標的現象。
7.3循環回水管及循環流速的確定
在熱水系統中，循環管的作用主要是為了補償熱量的損失，因此管道相對較小。直飲水的設計規范如參考過去的熱水系統，則存在干管過小，循環時支管幾乎沒有流量的現象，容易造成細菌的滯留、繁殖。因此，應考慮在循環時每個支管均能獲得0.5米/秒以上的流速，破壞細菌的生存環境，把回水干管管徑放大。雖然帶來工程造價的增加，但水質穩定性更高。
7.4施工中的細節
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存水放空。如果再次出現細微的破壞，將無法發現，*終導致滲漏點出現污染和浪費。因此直飲水管道的施工過程中，應對管網進行分段保壓，保證管網無任何滲漏。
施工完畢后，除用自來水進行沖洗外，還應采用濃度不低于3ppm的二氧化氯溶液進行48小時浸泡消毒。然后再用設備產水進行沖洗干凈，水質化驗合格后，方可投入使用。
7.5運行過程中的節能問題
飲用水與一般自來水在使用上稍有區別，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，*應該考慮分為幾臺小泵并聯方式，由其中一臺或幾臺變頻供水，*限度進行節能。
以水杯子中央凈水設備為例，整套直飲水系統經多項工程驗證，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%，水質甘甜可口，可直接生飲。其工程技術特點如下：
（1）根除了源水中有毒有害物質，多項毒理性指標，如三鹵甲烷、四氯化碳、苯系物、多環芳烴、農藥、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。檢測的毒理性指標達到美國飲水MCL的標準，部分指標達到美國飲水MCLG標準。
（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
相關閱讀：管道直飲水發展前景
