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建筑水系统微循环重构关键技术研究与应用

时间:2019-01-16 10:11

来源:给水排水

作者:赵锂等

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对建筑水系统进行全方位梳理,针对现状问题寻找具有针对性的技术解决方案。开展建筑水系统的水质安全(冷水、热水)、用水舒适度、排水性能、管材及设备、管理模式等方面的技术研究,衔接建筑供水与排水系统中用水的结合点,重新构建完整的建筑水系统,完成建筑水系统“重构”过程。看“小系统”如何解决大问题。

前言:十九大报告指出“推进资源全面节约和循环利用,实施国家节水行动,降低能耗、物耗,实现生产系统和生活系统循环链接”,“循环”成为提高资源利用效率的重要途径。建筑水系统既是城镇供水系统的终端,也是城市排水系统的始端,是生活用水从“供”转向“排”的转折节点,是水资源在城市水系统循环的重要节点。在传统的建筑水系统中,生活用水的流转过程,为“建筑给水系统”到“建筑排水系统”的单向流转,水从建筑给水系统经过生活用水过程排入建筑排水系统,再经城镇排水管网进入自然水系的过程。为响应国家“推进资源循环利用”的号召,提升水资源利用效率,住建部原副部长、国务院参事仇保兴提出城镇水务绿色转型的新理念:“重建微循环”的概念,将原来建造大型的基础设施的理念改为建设小型适宜的设施。在建筑中,污废水再利用的技术路线,除采用市政再生水或集中建筑中水系统技术外,通过将住宅户内的废水简单处理和户内就地回用的技术,体现了微循环的理念,提高水资源利用效率。建筑水系统也是城镇供水系统中最接近百姓生活的部分,建筑水系统的运转情况,对百姓生活产生最直接的影响。当前,我国建筑水系统的各环节,包括二次供水水质、二次供水运营管理模式、生活热水水质标准及安全、排水系统卫生安全性能等,还存在诸多人民群众不满意的地方,亟需对建筑水系统进行全方位梳理,针对现状问题形成具有针对性的技术解决方案。开展建筑水系统的水质安全(冷水、热水)、用水舒适度、排水性能、管材及设备、管理模式等方面的技术研究,衔接建筑供水与排水系统中用水的结合点,重新构建完整的建筑水系统,完成建筑水系统“重构”过程。

1 基于终端水质安全的建筑给水水质保障技术

城镇供水应保证从水源到用户龙头的全过程水质保障。城镇供水末端(建筑及小区内)是市政供水的最后一公里,其污染日趋严峻,水质安全状况堪忧,全国各地饮用水事故接连不断。因水质、水量及二供水设施安全方面的问题造成的居民生活风险加剧。地下供水管线受到污水渗水井污染,导致大肠杆菌超标引起饮用水污染;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。饮用水从水源至用户的过程中,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。针对城镇供水末端最后一公里的用水水质安全问题,应从技术保障和管理保障两个方面,建立基于终端水质安全的建筑给水水质保障技术,建立生活热水的水质标准及技术保证,将二次供水水质安全保障率提升到100%,即通过二次供水设施后的用户处的水质符合《生活饮用水卫生标准》GB 5749的要求。解决最后一公里的水质安全的保障技术。

从技术保障上,构建了物理屏障、化学屏障、水龄保障、涉水材料保障等方面的多级屏障体系。在物理屏障上,针对建筑供水系统的水质污染特性,提出基于终端用户关注度(感官指标、生物指标及化学指标)的水质污染控制模式,建立了以滤、活性炭吸附为核心的建筑给水系统的物理屏障系统。在化学屏障上,形成了二次消毒和冲击消毒技术。一方面,评价了氯、二氧化氯、银离子、紫外线、高级氧化(光催化氧化)等以及不同复合形式的常用二次消毒技术在建筑给水系统的微生物灭活效能和副产物生成量及变化规律,构建出基于原位消毒与系统持续消毒相结合的复合消毒技术,解决采用生活水池(箱)供水的水质安全保障。验证了物化消毒方式在建筑给水和生活热水的二次消毒过程中消毒效能和适用性,构建出基于水力条件与消毒效果的建筑给水安全消毒技术;另一方面,明确了氯、二氧化氯、银离子、紫外线、热力等以及不同复合形式的冲击消毒方式的微生物灭活效能和副产物生成量及变化规律,构建出基于原位消毒方式与系统持续消毒方式相结合的复合冲击消毒技术。评价了常规消毒与物化消毒方式相结合的微生物灭活效果与影响因素,建立了建筑给水和生活热水安全消毒技术及控制方法。制定了《生活热水水质标准》(CJ/T 521-2018),填补了我国在生活热水水质标准中的空白,对保障人民生活健康提供了技术措施。对二次供水系统中的水箱、管道,提出至少每3个月冲洗和消毒一次的技术建议。在水龄保障上,提出了建筑给水管路系统改进措施,建立了建筑给水管道的水力循环系统。水泵供水干管的水在供给用水点后再回到水池(箱),经消毒设施消毒后再供给用水点;建筑室内给水管道通过双承口弯头,环状布置,连接用水点处无支状管道,消灭死水区,防止细菌超标。明确了建筑内给水管路系统内部回流的水质和水力优化特性,优化了水力条件和水力停留时间,改善了建筑给水系统的水力运行特性。在材料保障上,优化了管道材质,控制生物污染。通过对管材类型进行筛选,降低溶出污染物,提高管道使用寿命。提出了二次供水常用管材和主要设备综合评价方法。

从管理保障上,构建了二次供水管理技术与模式和二次供水信息管理系统。在二次供水管理模式上,提出了成立专业的二次供水管理单位进行“统建统管”模式,由供水企业组织人员进行市场化运作,管理范围由用户总水表至用户分表的二次供水设施,包括设施日常运转、养护、维修、更换,提出了新建和既有二次供水设施产权和管理职能移交的具体方式。构建了二次供水系统监控与管理平台,由监控中心和各个设备监测点组成,数据采集终端可监测二次供水系统各项数据,并传输汇集至监控中心,解决自来水公司对二次供水设备的数据采集、监控以及管理问题,实现了子站运行监控、巡检维护监控、救险抢修指挥、热线客服平台等功能。

基于终端水质安全的建筑给水水质保障技术,形成了多项标准规范,将研究成果进行了推广。包含国家标准《建筑给水排水设计规范》GB 50015(报批稿)、国家标准《数字集成全变频控制恒压供水设备》(报批稿)、行业标准《生活热水水质标准》(CJ/T 521-2018)、《二次供水工程技术规程》CJJ 140(报批稿),中国工程建设协会标准《集中生活热水水质安全技术规程》(T/CECS 510-2018)、《二次供水运行维护及安全技术规程》(T/CECS 509-2018),住宅科技产业技术创新战略联盟标准《二次供水设备与材料用与评价指南》(AFH-103-2018)以及《二次供水工程设计手册》、建筑给水排水设计人员的经典工具书《建筑给水排水设计手册》(第三版)。

编辑:王媛媛

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