管道直饮水变频恒压分质供水设计方案

崔静华¹，崔佳美旋²
（1奇迪电器集团有限公司饮水科技事业部，浙江 宁波315324 2富士康科技集团，深圳 518109）

　　摘 要：管道直饮水，采用纳滤膜特有的选择透过性性能，可脱除自来水中有机物、细菌和病毒，保留水中有益于人体的微量元素，是对“自来水饮用水的深度处理”，经臭氧、紫外线、变频恒压输出至用户可直接生饮的水。
　　关键词：臭氧；纳滤膜；管道；变频；直饮水（符合建设部《饮用净水水质标准（CJ94-1999）》）。

Piped Direct-Drinking Water Supply Project with constant pressure, frequency conversion and water quality segmentation

CUI Jing-hua¹，CUI Jia-Meixuan²
（1. Qidi Eleetric Appliance Group Co., Ltd.，Ningbo 315324,China；2.Foxconn Group.，Shenzhen 518109，China）

　　ABSTRACT：Through nanofiltration membrane with its superior filtration selection capability, piped direct-drinking water can effectively eliminate harmful organic particles, bacteria and virus contained in normal drinking water while preserving desired microelements, hence is referred to as “deeply treated tap water”, which, after ozone and UV treatment and through constant pressure frequency converter, is delivered to household users as drinking water.
　　KEY WORDS：OZONE, nanofiltration membrane, pipe, frequency conversion, direct-drinking water (In according with the <Purified Drinking Water Standards> of the Ministry of Construction CJ94-1999)

0 前言

　　小区生活饮用水管道分质供水实现了人们对随时饮用净水的渴望。卫生安全的饮用净水也象生活用电，电话，宽带，中央空调，管道煤气一样，人们在家就可直接饮用到符合国家《生活饮用水卫生规范》^[1]的有关规定和建设部〈饮用净水水质标准（CJ 94-1999）〉^[3]的水。管道直饮水不仅比瓶（桶）装纯净水卫生安全、使用方便、即开即饮，其价格比瓶（桶）装纯净水便宜，国家康居工程推广小区生活饮用水管道直饮水的最大好处，就是防止饮用水的二次污染，保证饮用水的卫生安全，提高人民生活质量

1 管道分质供水系统术语和定义

1.1分质供水
　　分质供水是指根据生活中人们对水的不同需要，由市政提供的自来水为生活饮用水，采用特殊工艺将自来水进行深度加工处理成可直接饮用的纯净水，然后由食品卫生级的管道输送到户，并单独计量。这种直接饮用的纯净水分纯水或净水，即按照中华人民共和国GB 17323《瓶装饮用纯净水》，以符合生活饮用水卫生标准的水为原料，通过反渗透膜（Revvrse Osmosis Element/RO）净化处理后，称为纯水。按照建设部CJ 94《饮用净水水质标准》^[3]，用同样符合生活用水卫生标准的水为原料，通过纳滤膜（Nanofiltration Element/NF）或法国卡提斯（ＣＡＲＴＩＳ）载银活性炭净化处理后，称为净水。
　　国家《生活饮用水管道分质直饮水卫生规范（讨论稿）》^[2]要求管道直饮水用户龙头出水任何时间必须符合《饮用净水水质标准（CJ 94-1999）》^[3]规定要求。管道分质直饮水系统的设计生产必须符合《管道直饮水系统技术规程（讨论稿）》^[4]，在法规上给予了严格的行业规范和强有力的卫生行政执法依据，真正确保每一个小区管道分质直饮水用户的饮水卫生安全与饮用健康，这便是新一代的高效、绿色环保、节能型水质处理供水装置。
1.2直饮水
　　以上纯水或净水经臭氧气液混合后密封于容器中且不含任何添加物，再通过紫外线照射，经电子（场）水处理器(微电解杀菌器)流经的水在微弱的电场中产生大量具有极强和广谱杀生能力的活性水，由食品卫生级管道供每家每户直接饮用，可供直接饮用的水叫直饮水。
1.3直饮机
　　管道直饮机，是在饮水机的基础功能上增加进水自动控制器，使用时只需将管道直饮机与饮用水管道直接联接，实现自动进水，可直接饮用的饮水机。是现代住宅小区、写字楼供水的终端饮水设备。
1.4管道分质供水系统
　　管道分质直饮水及直饮机是将水处理装置与供水管网、管道直饮机有机的结合，在处理工艺上都有严格要求和卫生规范，工艺中除沉淀、吸附、过滤常规方式外，采用新的水处理材料及工艺，用铜锌滤料（ＫＤＦ）替代石英砂；用臭氧（Ozone/Ｑ_３）与颗粒活性炭（Grancule Activated Carbon/GAC）结合成生物-活性炭法（Biological Activated Carbon/BAC）消毒方式替代普通活性炭（Activated Carbon/AC）；用钛金属滤芯（ＨＤＦ）替代聚丙烯（ＰＰＦ）；用超滤膜（Ultrafiltration Element/UF）作为预处理；用纳滤膜（Nanofiltration Element/NF）或卡提斯（ＣＡＲＴＩＳ）替代通常的逆渗透膜（Revvrse Osmosis Element/RO），将水的利用率提高；将电量的消耗减少，产品水主要采用臭氧加紫外线杀菌器的最佳组合，增加电子（场）水处理器(微电解杀菌器)，是管道分质供水系统管网循环杀菌的理想产品。对管网进行定期循环，经卡提斯（ＣＡＲＴＩＳ）处理过的水溶氧量大，增加了水的活性，能抑制细菌生长，可持续保鲜，有效保证管网内水的新鲜与饮用卫生安全。系统的供水量严格遵守每天的按用水需求量设计，再加上管道直饮机内储存水容量不会大于３升（家用型）、30升（单位型），保持随时饮用随时补充新鲜水。国家《生活饮用水管道分质直饮水卫生规范（２００２）》^[2]标准（讨论稿）要求管道直饮水用户龙头出水任何时间必须符合《饮用净水水质标准（ＣＪ９４－１９９９）》^[3]。由于直饮水水质纯净，口感甜润，每天的产水每天饮用完，管网系统每天定时用臭氧、紫外线杀菌、电子（场）水处理器消毒保鲜，水中含氧量的提高能预防直饮水的二次污染，使每天的直饮水新鲜可口。给水采用恒压变频水泵输送，满足高层建筑要求。分质供水非常适应于现代城市住宅小区管道直接饮用水的需求，从而提高人民生活质量。
1.5预处理装置
　　预处理装置是将自来水经臭氧氧化、活性炭吸附、5μm精度多级过滤，使原水达到初级净化的装置。其由臭氧水处理仪、原水罐、增压泵、铜锌沉淀过滤、活性炭吸附过滤、金属钛棒微孔精密过滤，经预处理后的水满足超滤膜净化处理，提供给予后置反渗透膜或纳滤膜进水要求。
1.6水质深度处理装置
　　水质深度处理装置是将经预处理后的水，由高压泵加压作用于反渗透膜（简称RO）或反渗透膜纳滤膜(简称NF)的反渗透功能达到纯净水的目的^[9]，电导率检测仪、臭氧装置、紫外线消毒杀菌器、和微电脑控制电器组合而成。通过去除水中有机物（如三卤甲烷中间体、胶体、悬浮物、微生物、细菌、藻类、霉类等）、热源、病毒、异色异味等，经处理的水质符合卫生部《生活饮用水卫生规范》^[1]的有关规定和建设部《饮用净水水质标准（CJ 94-1999）》^[3]。
1.5净水的制造方法：纳滤膜渗透法（简称NF）
　　纳滤渗透膜技术是介于反渗透膜与超滤膜性能之间的承前启后膜技术，作为一种新型分离技术，纳滤膜在其分离应用中表现出下列三个显著特征^[7]：一是其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间，为150～2000 Å；二是纳滤膜对无机盐有一定的截留率，因为它的表面分离层是由聚电解质所构成，对离子有静电相互作用。三是超低压大通量，即在超低压下（0.1MPa）仍能工作，并有较大的通量。也是最先进、最节能、效率最高的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的压力下，借助于只允许水分子透过纳滤渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶济分离，从而达到净化水的目的。纳滤渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚洗胺合成纳米纤维素组成的。它的孔径为0.001微米（相当于大肠肝菌大小的百分之一，病毒的十分之一）。利用纳滤渗透膜的分离特性，可以有效的去除水中的溶解盐、胶体、有机物、细菌和病毒等，纳滤膜比反渗透膜优异之处，在于除去有害物质相同之下，纳滤膜保留了水分子中人体所需生命元素。有纯净水的口感，矿泉水的微量元素。

2 工艺流程与处理单元

2.1生物活性碳(Biological Activated Carbon)
　　臭氧活性碳技术是目前国际上最先进的水处理工艺，在日、美、欧等发达国家已广泛采用，目前我国采用臭氧消毒处理是水处理消毒的发展趋势。臭氧与颗粒活性炭相结合的臭氧生物活性炭净水处理工艺（BAC法），包括三个过程：臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解。BAC法能高效去除水中的有机物，延长活性炭使用寿命。
　　活性炭（Carbon）是一种经特殊处理的炭，每克活性炭的表面积为500～1500平方米。活性炭有很强的“物理吸附”和“化学吸附”功能，解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。活性炭能够滤除水中化学有机物、重金属、色度、异味、氯离子等，主要功能改善口感。
　　生物活性炭^[8]，臭氧和活性炭处理的结合，一种电解自由基氧化、生物活性炭水处理技术，将需要处理的原水进入处理单元的电解部分，首先经过阳极产生的羟基自由基的氧化和阴极产生的氢自由基在阴极表面的催化加成，使有机物降解脱毒；同时阳极产生的分子态氧供给下一步生物活性炭利用，经降解脱毒后的处理水再经过生物活性炭处理后，有机污染物进一步去除，达到深度处理的目的。使用该技术处理水源水，可以使原水中的挥发性有机物由原来的11种降解至7种，TOC减少85%以上。可以使生活污水的COD减少75%以上。是一种新型的给水或有机废水深度处理的技术，在饮用水深度处理与难降解有机废水处理领域有着广阔的应用前景。生物活性炭的运行周期一般都达3至4年（使用寿命与水源水质有关）。
2.2铜锌介质沉淀过滤器（KDF）
　　铜锌KDF滤料^[5]是一种颗粒状高纯度合金，表面有着极强的抗氧化能力，近几年来流行的新型水处理过滤材料^[3]。KDF滤料通过离子的氧化还原反应来工作。这种离子交换使许多有害物质成为无害物质，如使氯成为氯化物，重金属等附着在凯得菲KDF滤料上，从而降低了有害物质的含量，用KDF滤料进行水处理是一种简单、低消耗的方法，对于微滤、超滤、纳滤、反渗透膜、离子交换树指、颗粒活性碳等，KDF滤料介质能够保护这些昂贵的水处理组件不受氯、微生物、矿物质结垢的影响，提高系统的使用寿命。此外，KDF滤料能去除水中高达98%的可溶性重金属，如铅、汞、铜、镍、镉、砷，锑、铝等，因此可用于饮用水或其他水处理中重金属的超出的治理。另外，借助沉淀在KDF滤料上发生的氧化还原反应还可以降低水中的碳酸盐，硝酸盐、硫酸盐等。约10年内不用更换滤料（使用寿命与水源水质有关）。
2.3钛金属微过滤器（HD）
　　钛棒过滤芯是以粉沫钛烧结而成，具有抗化学腐蚀，耐高温、耐氧化、寿命长，易清洗， 可再生的特点，最近两年广泛地应用在水处理领域，是一种水的过滤中 比较理想的滤芯，钛棒过滤器操作简单，拆卸方便，可在线完成清洗。采用5微米HD钛棒芯过滤，拦截大于5微米的物体，耐臭氧，主要功能延长膜的寿命，约2年内不用更换滤料（使用寿命与水源水质有关）。《循环管网回水用钛金属微过滤器，采用0.45微米HD钛棒芯过孔径大小滤，拦截大于0.45微米的物体，耐臭氧，约3年内不用更换滤料》。
2.4超滤（UF）膜净化处理器^[6]超滤膜是一种具有超级“筛分”分离功能的多孔膜。它的孔径只有几纳米到几十纳米，也就是说只有一根头发丝的1‰！就能筛出大于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2～20纳米的颗粒。超滤以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及与孔径大小的小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的的净化、分离和浓缩的目的，可有效去除水中的微粒、胶体、细菌垫层及高分子有机物质，达到保护纳滤膜的功效。
2.5纳滤（NF）膜深度处理器^[5]高压水泵（单泵，也可备一用），提供纳滤膜透过水的工作压力。促进水的渗透，保持产水率。
　　膜的分离孔径在10-6cm-10-7cm，能除去水中有机物（如三卤甲烷中间体、胶体、悬浮物、微生物、细菌、藻类、霉类等）、热源、病毒等物质，流体经前五级预处理后的水经反渗透RO膜或纳滤NF膜主机深层分离处理后，使有益于人体健康的水通过，不利于人体健康的水排除，脱盐率60-98%。，纳滤膜在产水过程中会截留大量的小于5微米的微粒，如不及时冲洗，在压力的作用下附着在膜表面形成污垢，严重影响膜的渗透。通过电脑定时对电磁阀的控制能及时冲洗膜表面附着的微粒，阻止膜表面污垢的形成，延缓膜的衰减，延长膜的寿命，约3年内不用更换膜元件（使用寿命与水源水质有关）。纳滤膜是超低压，大通量膜，较反渗透膜节电50%，节水10%。
2.6卡提斯（CARTIS TM）载银活性炭技术
　　卡提斯粉末中共价键的银对活性碳起到保护和防止污染物腐蚀作用及抑制溶解化合物的毒性析出；粉末吸附余氯和溶解的化合物、重金属,细菌;每克卡提斯粉末面积相当于1500一2000㎡的足球场，卡提斯粉末使吸附的细菌不再变化，卡提斯粉末中共价键的银对于活性碳中细菌起到抑制其滋生作用，就是使其不在繁殖或增加细菌。卡提斯处理后的水在封闭管道里含有相似天然的催化能力；此时的灭菌功效靠卡提斯水中数以千计的微电磁场与水中矿物质相互作用和卡提斯粉末产生的其它方面等等的相关作用对水进行灭菌；同时强大的微电磁场可对输水管道进行清洗和减少结垢现象。因此卡提斯水在封闭管道和容器中的持续灭菌时间会更长。
　　经过大量的测试显示：卡提斯设备处理后的水，溶解氧可提高30%左右。卡提斯设备处理后的水，将对其水中的致病病菌（厌氧菌）非常有效地进行灭菌并抑制其繁殖。因此在一定的时间内，卡提斯粉末处理后的水口感和卫生指标都是最好的，充分发挥了卡提斯技术的功效。简单试验可以看出：卡提斯处理后的水会产生氧化作用，广泛应用于家庭和社区团体的直饮水、管道分质供水，满足所有对高质量用水的需求。

3 电导率显示仪

　　在线随时动态显示净水生产的水质状态。

4 高频臭氧水处理仪

4.1臭氧的杀菌特点^[12]臭氧处理生活饮用水，其主要的目的为消毒并降低生物耗氧量（BOD）和化学耗氧量（COD），去除亚硝酸盐、悬浮固体及脱色，已达到全面生产应用的水平。饮用水的处理在使用臭氧设备时，臭氧的投加量一般在1-3mg/L，接触时间10-15分钟即可，可作为选型时根据用水量计算参考。化学耗氧量（锰法）（COD－Mn），溶解性有机物（DOC），紫外消光值（SAC-254nm）。臭氧的投加量的单位为PPm=mg/L。臭氧主要功能是能氧化微生物细胞的有机物或破坏有机体链状结构而导致细胞死亡。因此，臭氧对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。此外，臭氧在杀伤微生物的同时，还能氧化水中的各种有机物，去除水中的色、嗅、味和酚等能抑制微生物的繁殖起到净化水的作用；延长CD活性炭、HD钛棒芯、UF膜、NF膜的使用寿命。
　　当臭氧水中的臭氧浓度达到灭菌浓度0.3mg/L时，消毒和灭菌作用瞬间发生，水中剩余臭氧浓度达0.3mg/L时，在0.5～1分钟内就可以100%的致死细菌，剩余臭氧浓度达到0.4mg/L时，1分钟内对病毒的灭活率达100%^[10]。
　　臭氧氧化其它物质和有机质，最终生成无害的氧气、水和二氧化碳，剩余臭氧在常温下半衰期为20～50分钟，数小时后全部分解，还原为氧气。因而臭氧发生器也成为所有矿泉水、纯净水生产企业必选的先进杀菌消毒设备。纯氧气经电解生成臭氧气，经气液混合泵混合于水箱水中, 臭氧气溶水效率达98%，增加了水中的活性氧。臭氧装置由制氧机、臭氧发生器、气液混合泵、储水罐组成。供水系统为了防止纯净水的二次污染，延长纯净水的存放时间，由微电脑通过气液混合泵自动完成臭氧气与净化水的混合，臭氧投加量为1-5mg / L , 接触时间为4-10min，维持臭氧气在水中浓度0.5-1mg / L剩馀臭氧浓度。仅30秒起到最佳杀菌功效，杀菌率可达100%。臭氧杀菌不产生有害气体物质、无污染、无残留物，环保节能等优点；臭氧溶于水中，臭氧在水中分解时，所产生氢氧基具有强大的氧化力，可将水中的杂质如铁、锰、臭味、细菌、病毒等迅速清除，并将水分子变小，使水的味道甘甜。且自来水中的氯或卤代有机物也可完全消除。（详情请参照《臭氧对水质处理之特性》专栏）。并产生负离子。臭氧在水中约20分钟至30分钟会分解一半，因此臭氧在水中静止1小时后很快就會還原成氧氣。臭氧是无毒物质安全气体，在浓度高于1.5mg/L以上时，人员须离开现场，原因是臭氧刺激人的呼吸系统，严重会造成伤害，为此，臭氧工业协会制定卫生标准：
　　国际臭氧协会：0.1mg/L，接触10小时
　　美 国：0.1mg/L，接触8小时
　　德、法、日等国：0.1mg/L，接触10小时
　　中 国：0.15mg/L，接触8小时
　　以上是人在臭氧化气体环境下的安全卫生标准，其浓度与接触时间的乘积可视为基准点。“应用臭氧一百多年来，世界没有发生一起臭氧中毒事件”。
　　臭氧浓度以重量百分比表示，分别取0～2.0之间八个数值，通过接触装置反应五分钟后的数据。

表1　臭氧水浓度与臭氧浓度对照表为：

臭氧浓度

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.5

2.0

臭氧水浓度

0.35

0.55

0.75

0.85

1.15

1.65

2.15

　　以上结果表明，臭氧水的浓度与臭氧浓度成线性正比关系，制备高浓度的臭氧水必须先产生出高浓度的臭氧。因此，在现场使用过程中，很多单位采用了氧气作为气源来产生臭氧。在实验中当臭氧浓度(重量百分比)达到3.0时，臭氧水的浓度可达到15mg/L以上。

表2　国内外公认的臭氧灭菌消毒的实验数据

臭氧消毒

投放浓度

投放时间

病毒、病原体种类

杀灭效率

10mg/m³

20分钟

乙型肝炎表面抗原
（HbsAg)

99.99%

0.5mg/L

5分钟

甲型流感病毒

99%

0.13mg/L

30秒

脊髓灰质炎病毒I型
（PVI）

100%

40µg/L

20秒

大肠杆菌噬菌体
ms2

98%

0.25mg/L

1分钟

猿轮状病毒SA-H
和人轮状病毒2型

99.60%

4mg/L

3分钟

艾滋病毒
（HIV）

100%

8mg/m³

10分钟

支原体（Mycoplasma)、
衣原体（Chlamydia)等
病原体

99.85%

5 恒压变频装置（单泵，也可一备一用或二备一用）

　　由微处理器、压力传感器、运算放大器、变频器、断路器、液位传感器、可编程序控制器、触摸显示屏人机操作界面组成。水泵按设定的压力变频运行，保证管网压力恒定不变，不用水时自动停机，用水时自动补水，维持管网流量恒定。变频器电子保护功能：过载保护、高低电压保护、瞬间跳电保护、逆转保护、过热保护、漏电保护、欠相保护、无水停机保护等， 均可达到运动功能的显示， 查找故障原因，并能达到自动复位的功能。恒压变频装置控制器应用的最大优势是，恒压、节电。

6 紫外线杀菌器^[10]

　　利用紫外线C波段《T253.7nm (240－260nm)》对细菌、病毒等致病微生物具有高效、广谱杀灭的能力，就是以紫外线破坏及改变微生物的组织结构(DNA-核酸),使其丧失复製、繁殖的能力。抑制微生物活动力以达到杀菌作用的杀菌力取决于紫外线输出量的大小，紫外线输出量不低于300000μW／cm²时（在此强度下消毒时间不超过0．8秒），在额定水流量内瞬间杀菌灭各种细菌、病毒。杀菌率可达99%～99.99%。具有保鲜效果的富氧水再经紫外线杀菌器输出，不改变水的性状、原色、原味，不产生任何消毒副产物，能确保饮用水原汁原味，卫生安全，灯管寿命约10000小时，实际装置的设计照射量相当于D10×4，即50mw.s/cm²以上。
　　紫外消毒的杀菌原理是利用紫外线光子的能量破坏水体中各种病毒、细菌以及其它致病体的DNA结构，使各种病毒、细菌以及其它致病体丧失复制繁殖能力，达到灭菌的效果。
　　通常，水消毒用的紫外线灯的中心辐射波长是253.7nm。显然，紫外线的杀菌效果取决于紫外线的辐射强度和照射时间的乘积，即辐照剂量。表1列出了微生物不同杀灭率需要的紫外线辐照剂量值，试验水样染菌1×105cfj/L，水深2cm。　　　　　　　　　　　

表3　微生物不同杀灭率需要的253.7nm紫外线副照剂量/µW/cm²

微生物

90%

99%

99.99%

100%

　大肠杆菌
　伤寒杆菌
　枯草杆菌芽胞
　金黄色葡萄球菌
　白喉杆菌
　结核杆菌
　黑曲霉孢子
　流感病毒
　破伤风病毒
　溶血性链球菌
　大肠杆菌噬菌体

3 000
4 000
10 000
3 000
5 000
5 100
150 000
1 000

6 000
3 000
20 000
6 000
10 000
10 000
300 000
2 000

12 000
16 000
40 000
12 000
20 000
20 000
600 000
<5 000

6 600
22 000
5 500
6 600

　　在饮用水紫外线消毒的实际应用中，考虑到消毒器的构造结构、水流分布、灯管使用过程中辐射强度的变化、进水水质、电源特性、环境条件，以及必要的安全系数，消毒器内最初的紫外线辐射强度和所能提供的辐射剂量应留有余量。

7 电子（场）水处理仪

　　电子（场）水处理器(微电解杀菌器)利用特殊金属电极，产生高频振荡，使流经水处理器的水在微弱的电场中产生大量具有极强和广谱杀菌能力的活性中间物质(如羟基自由基、初生态O和H₂O₂等活性氧)，并在电场、催化和氧化等协同作用下杀灭水中的病毒、细菌，其单程杀菌效果＞99.99%，属于纯物理方式的杀菌方法，杀菌过程不添加任何化学物质，占地小、使用方便、安全且没有任何副作用。杀菌过程中不改变水的化学及物理性能，处理后的水还具有很强的持续杀菌能力，是管道分质供水系统管网循环杀菌的理想产品。

8 微电脑自动控制系统

　　住宅小区分质恒压供水装置系统由一台电脑监控器（需特别定购）、一台可编程序控制器、一台触摸式操作显示屏、一台变频调速水泵控制装置管理全部设备的启动、冲洗、补水、臭氧混合。恒压变频控制装置能按设定的压力自动进行恒压供水。系统会自动将管网内的水进行循环，由主机生产的净水存于饮用净水箱和臭氧保鲜罐内，每天制水期间，将饮用净水箱的水用气液溶解95%以上气液混合泵，将臭氧吸入泵内加压混合，使臭氧微细气泡20～30μm溶解于饮用净水中达到最佳气液混合效果，维持臭氧气在水中浓度0.5mg/L，用以每天22点后，用气液溶解95%以上气液混合泵，将臭氧吸入泵内加压混合，使臭氧微细气泡20～30μm溶解于饮用净水中达到最佳气液混合效果，维持臭氧气在水中浓度0.5-1mg/L，在臭氧混合的同时启动循环泵，循环时间避开高峰用水时间，选择凌晨零点开始循环。对管网及管网内的存水重新经臭氧水、紫外线、电子（场）水处理器循环消毒处理1～4小时，保证供水管网无菌、卫生、安全。由于是在零点前后完成臭氧气液混合，管网循环，到了给水供水时，臭氧水存放了约2个小时，臭氧的分解速度更快。臭氧在水中约20分钟至30分钟会分解一半，分解后的副产品主要是氢氧基及氧气，并将水分子变小，使水的味道甘甜，保证良好的口感。补水时经臭氧气液混合泵补水，确保供水系统的水为新鲜饮用净水且无臭氧气味。系统有水压检测、水位检测、水质检测，能自动对各水箱进行补水。能对水处理设备的运行、冲洗自动管理。恒压变频器压力设定调整简单，不用水时自动停机，有缺水失压保护，过载过热保护，高低电压保护、漏电保护、缺相保护，运行状态由屏幕显示中文提示一目了然，人机介面十分友好，全套系统无人操作，设备无需人员值班，免日常维护（需定期维护还是必要的），安全可靠。节省运行成本，还能与上位机（计算机电脑监控器）通讯，亦可配合IC卡预付费净水表先收费后用水，便于物业管理。

9 设计方案及技术要求（案例：建筑面积50万平方米；5幢住宅楼，楼层15层，楼高50米，有377户，1300人）

9.1总量测算
　　按小区5幢住宅楼计算总人数，约有1300人。根据中华人民共和国国家标准（GB 15-88），住宅饮用水按照每人每日两升计算，再加上洗刷、淘米、烧汤等间接用水，考虑到不确定因素，以每人每日6升净水用水量基准，则净水总用水量为8.0m³/d，拟建1套QD-HY065N纳滤膜（简称NF）渗透净水机组，每小时产直饮净水1.0m³/hr，一个2 m³臭氧保鲜储水箱，一个6 m³富氧直饮净水给水储水箱，设备每天工作10小时，每一天总共供直饮净水量为8.0 m³/d，每小时最大给水15 m³/hr，每秒水流量为4.17L，保证每天饮用净水的供应和每天都是新鲜饮用净水。
9.1.1实施方法
　　根据小区建设布局情况以及工艺要求，采用集中净化处理，主管延伸，分支独立入户供水，循环回水集合返回的闭环方式。即在小区园内建一个洁净，有地沟排水设置、含室内紫外线空气消毒杀菌、空气通风净化装置，面积10米×6米=60平方米的中央处理水站，用于净化水的深度加工处理，原水水罐的沉淀，直饮净水水箱储存，臭氧消毒保鲜，流经紫外线杀菌后，由变频恒压输出。
9.1.2厨房内的直饮净水龙头位置与自来水及热水龙头装于同一水平水槽内。
9.1.3直饮净水供水管道不得与生活用水管道直接相连。
9.1.4接管道直饮机的出水接口（½）可引至室内任一位置。
9.2管道直饮水工程给水系统图
（见小区管道直饮水恒压工程给水系统图，附件1）；
9.3设计卫生规范要求
　　作为特殊商品的管道直饮用水，涉及到市民的身体健康，其卫生标准很严格，工艺流程严谨，自动化程度高，非专业部门往往难以胜任。国家对实施管道分质供水的单位实行“资质证书”管理制度，卫生监督部门对管道分质供水系统竣工后的验收和抽检是解决健康饮用水的根本，是长远大计，同时国家建设部康居工程推广应用生活饮用水管道分质直饮水，对不具备管道分质供水装置卫生许可证的设备制造商，无饮用水化验、监控等日常管理能力的施工安装单位一律不予以生产与施工，以确保广大市民拧开龙头就能喝水无忧。
9.3.1水质标准要求
　　设计、设备生产、施工必须符合中华人民共和国卫生部《生活饮用水卫生监督管理办法》；《生活饮用水水质卫生规范》；《生活饮用水管道分质直饮水卫生规范（讨论稿）》，建设部《饮用净水水质标准（CJ 94-1999）》；《管道直饮水系统技术规程（讨论稿）》。
9.3.2分质供水管网管材要求
　　所有净水管道必须符合国家标准《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准（GB/T17219-1998）》，供水管及室内管宜布置在用水量大的或不允许间断供水处。主供水管预埋，应避免布置在可能受重物压坏或受震动损坏处，预埋前必须做压力测试。管道一般宜管道井明设，力求短而直。户外裸露管道应作保温处理。在阀门处应设有检修孔。管道穿越承重墙和基础时，应预留洞口并加套管。管材采用符合国家食品卫生标准的SUS304不锈钢管或三型聚丙烯PP-R管，管道耐压必须满足最大压力限度。水压实验压力应为系统工作压力的1.5倍不得小于0.6MPa，稳压1小时补压后15分钟内压力降不超过0.05MPa为合格。

10 水站

10.1电力要求，进户线必须大于设备输入功率14kW，进户线必须接漏电保护断路器，有保护接地线，电源采用3相380V/50Hz电压，必须安装漏电断路保护器。
10.2水站的位置应尽量靠近水源供水主管道。
10.3室内医用紫外线杀菌灯功率应不小于3盏30W，紫外线杀菌灯装置离地面不得大于2米，有消毒杀菌、空气通风净化装置。
10.4室内要求洁净，水站内地面、墙壁表面必须贴卫生瓷砖，地面瓷砖应防滑。墙壁表面贴卫生瓷砖离地面不得低于2米。
10.5地沟排水设置出水口应装漏网，出水口直径应大于DN63，NPT2″。
10.6水站可设在地下室，面积需要10米×6米=60平方米。
10.7水处理设备采用国际最先进的纳滤NF渗透膜净水机组，核心部件如：超滤膜、纳滤渗透膜、水泵、臭氧、紫外线及自动控制仪器均采用美国、日本、德国、上海、北京、广州等专业公司名牌产品。系统的所有功能及操作都能实现自动化，具有自动冲洗、自动生产净水、有水源断水停机、水箱水满停机、水箱缺水补水、输出压力恒定、不用水停机、水泵的转数是随用水量而变化、产水中自动加臭氧保鲜、管网定时自动循环杀菌消毒等功能。以保证生产出的直饮净水保持国家饮用净水标准。SUS304不锈钢储水箱安装有空气过滤器和水位控制器，保障净水不受空气污染，并具有良好的密闭性、优越的防腐性和水位储存的可靠性。

11 投资估算

　　系统投资由建设投资和设备、管道、IC卡预付费水表费用组成。
11.1建设投资
　　建设投资分为水站用房建设费用和管道敷设费用。水站用房60平方米建设费用约30万元（由建筑设计单位提供）；
11.2设备费用（包括工艺设备、水站内部管线、阀门、电器设备和监控仪表）及进口关税、制造费、运输费、调试安装费、设计费、税费、管理费等项（见全套设备配置一览表，附件2）；
11.3管网材料及管道敷设费用（包括工艺设备、水站外部管线、管件、截止阀门、减压阀、排气阀、电动球阀）及制造费、运输费、调试安装费、设计费、税费、管理费等项（见管道配置一览表，附件3）；
11.4 IC卡水表费用（包括电子净水表、读写卡器、数据管理软件包、数据管理电脑）及调试安装费、设计费、税费、管理费等项（见IC卡水表配置一览表，附件4）；
11.5设备、管道、IC卡水表工程项目总造价：2586620元

12 设备投资成本分析

　　设备工程投资1336744元；管道工程投资859021元，IC卡水表系统工程投资390854元，合计总投资2586620元。计每套房子平均建筑面积300平方米，则338套共计10万平方米。如将设备总投资平摊到建筑面积上，每平方米约26元。则每户增加房款7800元，相对于目前的房价而言，所占比例非常小，可以在售楼过程中打入房价收回投资。
12.1供水参数，纳滤NF渗透膜净水机组每小时产水1.0m³/hr，每天工作10小时,日产水8.0m³/d。
　　恒压变频供水装置每小时给水15m³/hr，每分钟给水250L/min，每秒钟给水4.17 L/sec。设备按使用寿命20年计算。
12.2每天运行8小时为1工作日，20年运行总计57600个工作日的滤材损耗费用
　　㈠臭氧水处理仪
　　臭氧发生器寿命8000小时，更换1次500元/台，2台1千元，需更换9次计9千元；
　　㈡铜锌沉淀过滤
　　铜锌滤芯寿命20年，每kg120元，更换1次240kg计2万8千8百元；
　　㈢活性炭吸附过滤
　　活性炭滤芯寿命1年，每kg30元，更换1次100kg，更换20次计6万元；
　　㈣金属钛棒微孔精密过滤
　　金属钛棒滤芯寿命3年，每支1000元，更换1次10000元/10支，更换7次计7万元；
　　㈤超滤膜净化处理
　　超滤膜寿命2年，每支1200元，更换1次7200元/6支，更换10次计7万2千元；
　　㈥纳滤膜深度处理
　　纳滤膜寿命3年，每支3000元，更换1次12000元/4支，更换7次计8万4千元；
　　㈦紫外线消毒杀菌器
　　紫外线灯管寿命1万小时，每更换1次4000元，更换6次计2万4千元。
　　总计20年运行的滤材损耗费用19万1千8百元，每月滤芯消耗费用：大约为1500元/月。

13 运行费用（按NF净水机组，每小时1.5m3/hr原水产净水1.0m3/hr，计算水电费用）
13.1自来水费：3.0元/m³×1.5m³/hr×8hr =36元/d；36元/d×30天=1080元/月。
13.2电费：1.5元/度×14 kw×8 h/净水机=168元/d；168元/d×30天=5040元/月。
13.3水电费用合计：1080元＋5040元=6120元/月。
13.4管理费用2000元/月。
13.5每月运行费用：1500元（滤芯）＋6120元（水电）＋2000元（工资）=9620元/月；

14 每立方米水费生产成本，每月处理净水240m3 /月，每立方米水费生产成本为：

　　9620元/月÷240m³ /月=40元/ m³
14.1每升净水水费成本， 40元/ m³÷1000 m³ =0.04元/L；

15 收益分析

15.1居民收益
　　直饮水如定价0.10元/升，每户按4人计算，每天每人饮用6升水，则每户每天饮用净水24升，每月计饮用直饮净水720升，每户每月水费核算为：0.10元/升×720升/户=72元/月，按照当今居民的生活水平，每户每月72元的直饮水水费完全负担得起。14.2与桶装水比较装水，桶装水平均8元/桶，每桶18.9升；720升÷18.9L/桶=38桶；
　　38桶×8元/桶=304元；304元－72元=232元，直饮水与同等数量桶装水相比要便宜232元。
15.2物业管理者收益
15.2.1每月小区用水量，720升/户×338户=240 m³；收取直饮水水费为：72元/月×338户=24336元；
15.2.2每月毛利润，每月收取直饮水水费减去每立方米水费生产成本：24336元－9620元/月=14716
15.2.3每月税后利润
　　每月纳税金为：14716×8%=1177.3元；
　　每月管理费为：14716×3%=441.5元；
　　税金＋管理费：1177.3＋441.5=1618.8元；
　　每月税后利润：14716－1618.8=13097.2元。
15.3每月物业管理者税后利润收益为13097.2元。

16 结论

　　综上所述，建筑小区（居民小区）优质水供给系统与设备，管道直饮水的初期投资额度小，投资回报高，由于管道直饮水饮用方便卫生，市场需求旺盛，消费支出低等特点，足以促成管道直饮水的全面推广和普及。
　　建设部推广康居工程，小康住宅建设是我国下世纪初城市建设的一个重点内容。优质饮用水是小康住宅建设的一个重要组成部分。目前一些城市已开始对自来水进行深度净化处理，将优质饮用水与城市自来水进行分质供应。这种方式叫做管道直饮水工程，可以在短期内满足用户对优质饮用水的使用需求。管道直饮水目前尚在启蒙阶段，但不久的将来一定会象民用电、市政自来水、电话、有线电视、管道液化气、宽带网络、中央空调一样得到推广和普及，终将成为住宅建设的标准配置。

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崔静华：奇迪电器集团有限公司饮水科技事业部经理　华厦水务科技开发有限公司总工程师

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