上海锦华苑小区分质供水工程的设计

金 伟，李 忆，李怀正，范瑾初
(同济大学 环境科学与工程学院，上海 200092)

　　摘　要：详细介绍了锦华苑住宅小区分质供水系统的设计方案，包括集中处理设备、供水管网方式、管网水力计算等，为分质供水提供了可参考的设计经验。
　　关键词：分质供水；管网；设计
　　中图分类号：TU821
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)10-0052-03

　　上海浦东新区锦华苑小区的分质供水系统于1999年通过验收并投入试运行，于2000年6月通过上海市卫生防疫部门的验收，水质指标达到建设部《饮用净水水质标准》(CJ94—1999)。该项目是上海最早投入使用的住宅分质供水工程之一。
　　锦华苑小区占地为11.4hm²，住宅建筑面积为9.39×10⁴m²，小区住户为668户(原设计住宅建筑面积为13.46×10⁴m²，住户为908户)。
　　系统采用先集中处理再由分质供水管网进行输送、分配的供水方式。系统流程见图1。

1 系统设计

1.1 净水流程
　　针对市政自来水的水质特征，处理系统采用除铁除锰、两级活性炭过滤、涂膜过滤及紫外线和微电解杀菌消毒组合净水的工艺流程，其目的是降低水中的铁、锰、有机物含量，消除自来水中的色度、余氯等，微电解杀菌技术与紫外线杀菌器的联合使用可以产生具有很强杀菌能力的羟基自由基(·OH)，强化了杀菌效果并解决了传统加氯消毒的副产物问题，同时具有一定的持续杀菌、抑菌作用。
1.2 处理水量
　　锦华苑居住区原设计生活用水量为950m³/d(调整后为700m³/d)，一般饮水量仅为生活用水量的2%～2.5%，因此将锦华苑最大饮水总量设计为24m³/d。
　　共设净水设备2套，每套最大产水能力为1.5m³/h，而实际饮用水量只在5m³/d左右，开启1台净水设备即可满足要求，这其中有几方面的原因：其一是锦华苑实际入住率为70%左右；其二是有部分饮水量是居民在工作单位消耗的；其三是分质供水难以方便地提供饮用热水，部分用户仍使用家庭饮水机。
1.3 供水方式
　　小区内设置多层供水和小高层供水两套独立运行的饮水管网，这样可以尽早供应一期入住户，也有利于降低管网的运行压力。供水水泵也分为两组，多层管网采用2台CHI2-50型(连续运转，定时切换)和1台JQ4变频水泵联合供水，供水能力为1.5～2.5m³/h，利用JQ4变频泵进行小幅度流量和压力校正以维持恒压(343kPa)；小高层管网采用2台CRN2-80型高压泵(1用1备)供水，供水能力为0.8～1.5m³/h，压力为637kPa。
　　供水方式为24h不间断供水，采用全回流方式进行管网循环，通过变频水泵或循环回水管网阀门来调节供水管网压力以保证用水点的供水压力。

2 供水管网设计

　　优质饮用水管网与一般市政给水管网的设计有所不同，其特点是流量小、使用时间集中，配水系统不宜产生滞水管段，管道系统须严密、无泄漏以保证供水安全、可靠，同时必须保证足够的水量、水压和新鲜、合格的优质饮水。因此供水方案采用全回流循环方式。
2.1 小高层供水管网
　　小高层管网设计采用枝状管网供水形式，入户立管采用上行下给制，在6～7层间加装减压阀以进行分区，下行管道出水通过回水总管回流至设备间。
2.2 多层供水管网
　　多层住宅区占地面积较大且单元数较多，为降低管网的运行压力并避免管道内饮水滞留时间过长而引起的水质恶化，因此采用环状管网供水形式，入户支管采用上行上给制(单管，未设回水管)，部分入户管由于水压较高，采用底层减压后再分配给各楼层点的形式，室外环状管网在流量最小节点以及压力最小节点进行回水并通过回水管网流到设备间。
2.3 环状供水管网水力计算
　　环状供水管网的水力计算采用管网平差计算得出各管段的管径、流速以及水头损失并以此确定回水点位置，确定原则是取压力最不利点和流速最不利点。在本项目中多层供水管网共计81个管段，确定的回水点有3个(其中两个回水点是压力最不利点，1个为管网平差计算中得到的流速最小点)。同时根据多种流量组合进行试算，包括0.6 L/s(无回水)、0.75L/s(回水为0.15L/s)、1.15L/s(回水为0.40L/s)，管道流速控制在0.3m/s以上。

3 设计要点

3.1 处理工艺及水量
　　先集中处理再通过管网分配的方式已被小区分质供水系统普遍采用，处理出水水质达标已不成问题，但应重点考虑管网输送过程中水质是否稳定以及各用水点的水质(特别是微生物指标)是否合格。
　　住宅小区分质供水的总用水量可以依据住宅人口生活用水量或人均生活用水量计算。依据锦华苑中档小区的特点，最大饮水量选择为10m³/d较为合适(约占设计生活用水量的1.5%)，因此建议中、低档小区选择较小的饮水量比例(1.2%～1.5%)，而高档社区或外籍人口比例较大的社区应采用较高的比例(2.2%～2.5%)。
3.2 供水管网
　　锦华苑的实践经验表明，环状供水管网能提高水循环效率且有利于保证管网水质，若有条件还可在入户立管上也采用回水循环方式，这样更有利于整个管网末端的水流动。
　　采用全回流环状管网时，管网供水水泵的输送能力应为设计流量与循环回水量之和。其中设计流量有两种计算方式，一是采用时变化系数(取值为3～4)进行计算，二是按照给水管道设计秒流量进行计算。锦华苑设计的K时取值为4，得到qy=0.42 L/s=1.5m³/h(未包括循环回水流量)。而循环回水量一般依据环状管网的平差计算，边界条件约束为循环回水量是设计计算流量的15%～50%，同时需满足各计算管段的流速＞0.3m/s。

4 处理效果

　　锦华苑分质供水工程自1999年6月试运行以来共检测300余个水样，结果表明除微生物指标外，其余各项水质指标在输送过程中均无明显变化，可满足饮用净水水质标准。
　　对微生物的检测表明，处理设备出水中的细菌总数＜5个/mL，在正常的使用条件下管网中各用水点的微生物指标(细菌总数)均有所增加，但可以控制在标准规定的20个/mL以内，表明供水管网的水质变化主要体现在微生物指标方面，因此对分质供水系统的设计应重点考虑如何减少水在管网内的滞留时间并有效地抑制管网中微生物的生长。

5 经济效益分析

　　锦华苑项目的投资为220万元，实际用水量为5m³/d，依此计算的系统成本见表1。

表1 锦华苑分质供水系统成本分析 项 目 费用 总成本(万元/a) 基本折旧费 14.08 修理费 4.40 工资及福利费 3.00 电费 5.26 耗材费 3.00 管理费 1.57 合计 31.30 单位成本(元/m³) 171.52 经营成本(万元/a) 17.22 单位经营成本(元/m³) 94.36

　　表1表明，在总成本中折旧费所占比例最大(约占总成本的50%)，而投资商一般已将投资消化在房价内(锦华苑分质供水系统单位建筑面积的投资为23.4元/m²，约占房产销售单价的0.5%～0.6%)，并不要求投资回报；同时由于表1中的计算是以实际用水量为依据的，因此房产公司或物业公司在制定水价时应充分认识到鼓励居民用水对削减成本的作用，以锦华苑小区为例，若实际用水量达到10m³/d则运行成本＜50元/m³，同时单位成本也将在100元/m³以内。锦华苑小区采用的供应水价为级差方式，即用水量越大则单位水价越便宜，以此鼓励居民用水，平均水价为0.12元/L。

6 结语

　　住宅小区的分质供水已经受到房地产开发商的推崇而越来越普及，它既能提高房产品位、促进房产销售，又可为住户提供安全、卫生、健康、新鲜的饮水，是一个双赢的投资项目。
　　随着技术的进步，集中供水设备已经不是分质供水在技术上的制约因素，而如何经济、合理地设计管网以保证住户饮水点的水质指标(特别是微生物指标)则应成为重点关注的问题。

参考文献：

　　［1］李忆，范瑾初.上海浦东新区锦华苑小区管网分质供水系统设计特点［J］.给水排水，1997，23(4)：15-17.

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　　收稿日期：2002-02-25