二次供水存在的問題、現(xiàn)有解決措施及未來發(fā)展
作者：王亞蘭
引言:
隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，高層樓宇拔地而起，城市建筑的數(shù)量以及高度也在不斷增加，二次供水日益增多也得到廣泛的應(yīng)用。同時隨著人民生活水平的提高，健康意識的增強，對水質(zhì)、水壓的要求越來越高，如何保證居民飲用水的安全是關(guān)注民生的大事，也是公共衛(wèi)生的一件大事。因此，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展進步，已有很多有識之士對二次供水中存在的問題與對策作了深層次的調(diào)查研究和分析。在這里收集有關(guān)調(diào)查研究與分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合二次供水的現(xiàn)狀調(diào)查、研究分析的進展和思路，簡單對于二次供水中存在的問題與對策，為確保二次供水的衛(wèi)生安全研究提供可靠依據(jù)，現(xiàn)有的解決措施以及未來的發(fā)展談?wù)勔恍┧伎肌?br />
二次供水知識普及
什么是二次供水?一般建筑可以直接使用城市自來水管網(wǎng)對最終用戶供水，但是一些高層建筑或者管網(wǎng)末端自來水壓力不能保證給末端用戶供水，這時就要對自來水進行加壓，所以這種方式又叫二次加壓，這就是二次供水。目前,二次加壓供水已經(jīng)成為城市供水的主要方式。據(jù)統(tǒng)計,北京市具備二次供水設(shè)施的高層建筑有xxxx余戶,分布在13個區(qū)、縣,占供水總數(shù)的90％以上。
一、二次供水存在的問題及現(xiàn)狀
在我國城市化不斷發(fā)展的過程中，二次供水系統(tǒng)在高層建筑中的應(yīng)用越來越普遍。而由于構(gòu)建以及運維管理等方面的原因，在二次供水中依然存在污染嚴重等問題，需要進一步對二次供水系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。
一)、二次供水水質(zhì)污染的現(xiàn)狀
二次供水存在的主要問題是水質(zhì)問題，表現(xiàn)在供水水質(zhì)問題，在供水水質(zhì)色度、渾濁度、鐵、錳、氨氮、微生物等指標超標。二次供水系統(tǒng)的污染點主要是蓄水池和水箱，其中的主要污染物質(zhì)有：
1、紅蟲和細菌等微生物
水箱（池）內(nèi)的水經(jīng)過較長時間的累積，積累有各種有機物，提供了紅蟲和細菌等微生物繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)；池內(nèi)水體停留一段時間以及對流較小，以致水中含氧不足；池內(nèi)溫度適合紅蟲和細菌等微生物生長及繁殖的條件；離水廠遠端水池余氯的消降等均為紅蟲和細菌等微生物生存提供了條件。它們常寄生在水箱的積污泥、粗糙的水箱（池）的表面、水管內(nèi)的水垢以及藻類之中。
2、濁度及色度
二次供水中濁度及色度明顯高于管網(wǎng)水、出廠水，這是二次供水設(shè)施（水池及供水管道）二次污染所致。
3、氨氮等有機物
調(diào)查表明，管網(wǎng)水和二次供水中氨氮的含量分別為0.02mg/L、0.07mg/L，二次供水中氨氮的含量明顯高于市政供水；耗氧量、總氮二次供水也高于管網(wǎng)水。
4、加氯消毒副產(chǎn)物
二次供水設(shè)施清洗消毒時，使用過量的氯消毒容易造成氯消毒副產(chǎn)物氯仿、四氯化碳等指標超過國家標準的現(xiàn)象發(fā)生。
二）、二次供水設(shè)備對水質(zhì)的影響
1、上世紀90年代中，全國各地的高層如雨后春筍拔地而起，主要是機組工頻樓頂水池供水方式，也就是在樓下設(shè)置水池水水池后由水泵機組抽到樓頂水池，再從樓頂水池設(shè)置出水管，進入各家各戶。諸如恒速泵直接汲水方式，這種供水方式分兩種情況:一種是市政管網(wǎng)的水首先流入蓄水池，然后水泵直接從蓄水池中抽水加壓送往用戶的方式;另一種是無蓄水池，水泵直接從市政管網(wǎng)中抽水的疊壓供水方式，很多情況下沒有無負壓穩(wěn)流罐等保護設(shè)施，這種供水方式會嚴重影響市政供水管網(wǎng)的供水壓力穩(wěn)定，甚至?xí)斐晒艿榔屏选?/span>
同時恒速泵供水方式，水泵全天不停運轉(zhuǎn)，有的甚至夜間也不間斷運行，電能浪費嚴重。恒速泵汲水供水方式結(jié)構(gòu)簡單、造價較低，但是能源利用率低、并且有可能對供水管道造成損壞、水壓波動較大，因此供水質(zhì)量比較差。
2、大范圍被應(yīng)用的變頻水箱存在被污染的隱患
二次供水中的變頻水箱是目前用水高峰自來水壓力不能滿足多層及高層建筑用水情況下的一種補救供水方式。通過對二次供水的民用住宅及公建水箱進行檢查，首先發(fā)現(xiàn)經(jīng)常是消防用水和飲用水共用一個水箱，其次是水箱材質(zhì)使用不合理，屋頂水箱陳舊，急需改造，或池內(nèi)水體循環(huán)時間過長導(dǎo)致池內(nèi)水質(zhì)惡化。其主要缺點是：延長了自來水廠至末梢的輸水時間，無防護措施，輸水過程中增加了與空氣暴露的環(huán)節(jié)；增加了水中余氯丟失和二次污染機會。
3、水設(shè)施設(shè)計及安裝不合理
在設(shè)計施工及安裝中，上、下水管道配置不合理，上水管道設(shè)在污水管的下面，并與水管道并行或交叉，兩管間無防護措施。生活用水管與非生活用水管相連。蓄水池安裝溢流管，并與污水井相通。水箱三孔（人孔、通氣孔、溢流管）封口處理不當；或溢流管、放空管直接與下水管相連，導(dǎo)致蚊蟲鼠蟻或其它異物進入水管；水池池體結(jié)構(gòu)不合理，池內(nèi)出現(xiàn)死水區(qū)。這些情況的出現(xiàn)都會影響二次供水水質(zhì)。
二、 二次供水技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)有解決措施
二次供水設(shè)備技術(shù)的發(fā)展過程經(jīng)歷了水塔、高位水箱、氣壓供水設(shè)備、變頻供水設(shè)備、無負壓供水設(shè)備。新開發(fā)的智聯(lián)供水設(shè)備使二次供水更加可靠安全有保障。
一）、二次供水技術(shù)的發(fā)展歷程中的供水形式
傳統(tǒng)的供水方式必須建水池或設(shè)水箱，自來水全部放入水池或水箱中，再二次加壓供水。新型的二次供水設(shè)備不僅可以利用水箱進行二次供水，還可以將市政管網(wǎng)的水進行加壓，直接輸送給用戶，達到節(jié)能的作用，避免水在經(jīng)過二次供水的時候遭受二次污染。與傳統(tǒng)的二次供水方式相比，二次供水設(shè)備的出現(xiàn)迎來了供水行業(yè)技術(shù)革新。新型的二次供水設(shè)備獨有的智能、降耗、環(huán)保等眾多優(yōu)點，成為供水行業(yè)屆被推崇者�？偫ㄆ饋�，二次供水設(shè)備分類有水塔重力供水、高位水箱、氣壓供水設(shè)備、變頻供水設(shè)備、接力式供水設(shè)備、無負壓供水設(shè)備等。
1、水塔重力供水：將水抽到水塔，再由水塔借重力重力供水，水泵由液位控制
2、高位水箱：水泵機組從水源取水，經(jīng)加壓后由供水管網(wǎng)輸送至高位水箱，再由高位水箱向用戶管網(wǎng)供水，水箱控制單元通過通訊設(shè)施與中央控制器聯(lián)絡(luò)，中央控制器還連接有監(jiān)控模塊，用于實現(xiàn)遠程監(jiān)控
3、氣壓供水：將水通過水泵打入氣壓罐，再由氣壓罐壓到用戶，水泵控制室由壓力差控制。
4、變頻（恒壓供水或變壓供水）：水泵機組調(diào)速運行，能夠較好地適應(yīng)供水管網(wǎng)水壓和用戶水量的變化�？刂萍夹g(shù)可分為PLC控制、微機控制、智能控制。
5、無負壓供水形式
當前國家推動節(jié)能減排的大背景下，無負壓供水設(shè)備便應(yīng)運而生。無負壓供水設(shè)備能夠直接連接城市自來水公司管網(wǎng)，其水循環(huán)系統(tǒng)為閉環(huán)系統(tǒng)，最大程度的切斷了污染源，保證了清潔的水質(zhì)和負壓的產(chǎn)生。從而取消了水池、水箱等，是一種具有節(jié)能、節(jié)資、節(jié)地、節(jié)水和無水質(zhì)污染和方便安裝、維護等優(yōu)點的節(jié)能省地型住宅配套的新型二次供水設(shè)備。
無負壓供水在原來的技術(shù)基礎(chǔ)上，精益求精，取其精華，研發(fā)了穩(wěn)壓補償式無負壓供水設(shè)備為代表的，以及行業(yè)標準認定的幾款真正意義上的無負壓供水設(shè)備（主要有：穩(wěn)壓補償式罐式無負壓供水設(shè)備、箱式無負壓供水設(shè)備、疊壓高位調(diào)蓄無負壓供水設(shè)備、城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)加壓泵站無負壓供水設(shè)備等）。核心技術(shù)功能是設(shè)備與自來水管網(wǎng)直接串接，可充分利用自來水管網(wǎng)原有的壓力，差多少，補多少。管網(wǎng)壓力滿足用戶壓力要求時，設(shè)備就自動停止運行，節(jié)能效果極其顯著，節(jié)電可達50%—90%以上。供水設(shè)備可以實現(xiàn)停電不斷水的功能，即停電時系統(tǒng)自動切換為市政自來水壓力供水。設(shè)備三重防負壓技術(shù)，高品質(zhì)智能型微電腦控制，智能保護市政管網(wǎng)的安全。實際意義上講就是根據(jù)項目類型以及適用范圍來確定適合的供水設(shè)備類型。
適用范圍比如：民用生活用水：自來水廠、高層建筑、居民小區(qū)、別墅等；商用大廈：如賓館、辦公寫字樓、百貨商場等；公共場所：醫(yī)院、學(xué)校、體育館、球場、機場、會展中心、公共浴室等；制造業(yè)：食品加工廠、工廠、洗滌裝置等；灌溉：公園、游樂場、果園、農(nóng)場等；其它：水池及供水改造、消防用水、以及各種循環(huán)水系統(tǒng)等。特別說明：可以應(yīng)用無負壓的供水領(lǐng)域，可以實現(xiàn)對水質(zhì)要求特別嚴格的供水場合。
二）、供水質(zhì)量以及節(jié)能情況分析
1、供水質(zhì)量：傳統(tǒng)方式將純凈的自來水全部放入水池中，各類雜物極易進入水池，嚴重污染水源，被污染的水經(jīng)過加壓后供給住戶飲用，如果沒有對水池定期清理，嚴重影響其身體健康。利用新型二次供水設(shè)備自來水經(jīng)過設(shè)備加壓后直接供到用戶，設(shè)備本身為密閉結(jié)構(gòu)，與管網(wǎng)密封連接，水源沒有任何污染，水質(zhì)質(zhì)量好，用戶可以喝到符合衛(wèi)生標準的飲用水。
2、節(jié)能情況：
傳統(tǒng)方式自來水全部放入水池，再從零開始加壓供水，管網(wǎng)原有的壓力白白被浪費掉。例如：某小區(qū)樓高為6層，用水高峰期管網(wǎng)壓力可以供到4層，低峰期可以供到6層，若采用水池供水方式，原有的管網(wǎng)水壓全部浪費掉，設(shè)備必須從1層到6層全部加壓，一旦停電，用戶就停水。并且水池水箱的跑、冒、滴、漏、蒸發(fā)造成的損失以及定期清洗、消毒費用等，都是一筆不小的開銷。
三）、技術(shù)設(shè)計：
為了提高二次供水設(shè)備的性能，設(shè)計領(lǐng)域的專家同仁進行很多的諸如優(yōu)化設(shè)計方法針對二次供水設(shè)備的設(shè)計有指導(dǎo)意義的研究。以優(yōu)秀模型統(tǒng)計資料為基礎(chǔ)的速度系數(shù)優(yōu)化法、以水力損失最小為目標的損失極值優(yōu)化法、以某一指標為目標函數(shù)的準則篩選優(yōu)化法等。另外，CFD先進技術(shù)的問世，采用CFD計算流體力學(xué)分析技術(shù)，從產(chǎn)品設(shè)計之初就開始引入，一直到設(shè)備的功能化設(shè)計的時候都運用了這樣的一個技術(shù)，這樣的技術(shù)的好處，第一是，分析流體在設(shè)備內(nèi)的流態(tài)，減少局部阻力損失，另外一個作用就是優(yōu)化局部設(shè)計，提高產(chǎn)品本身的一些性能。
傳統(tǒng)供水方式需要人工進行控制，新型二次供水設(shè)備智能操作進行控制。利用互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺進行實時監(jiān)控供水設(shè)備，。一切盡在掌握中。。依托工業(yè)互聯(lián)技術(shù)，可以選取一個位置，在一段時間內(nèi)對該地的用水數(shù)據(jù)進行一個分析。并且將數(shù)據(jù)上傳給平臺。那么平臺可以分析出壓力波動的區(qū)間，這樣可以給予有實際應(yīng)用數(shù)據(jù)的支撐。在運營環(huán)節(jié)結(jié)合工業(yè)互聯(lián)技術(shù)，對收集到的數(shù)據(jù)進行一個分析。那么應(yīng)用到產(chǎn)品和項目的實際應(yīng)用中，不僅是對于工程的安全性起到了關(guān)鍵性作用。有時這種合理的調(diào)整也能節(jié)省后期運營的一個運行成本和管理成本。
三、未來發(fā)展方向
一）、智慧供水開啟供水工業(yè)互聯(lián)時代（智聯(lián)無負壓供水設(shè)備）
國家最高級別的戰(zhàn)略級科研課題十二五水專項的新型二次供水設(shè)備的研制和產(chǎn)業(yè)化子課題，研究任務(wù)集中在保障改善水質(zhì)和節(jié)能兩個點。即研發(fā)了一款智聯(lián)無負壓供水設(shè)備，智慧供水開啟供水工業(yè)互聯(lián)時代。
智聯(lián)供水不僅在高效節(jié)能、水質(zhì)保障與改善、水質(zhì)在線監(jiān)測監(jiān)控等方面技術(shù)植入，并且通過工業(yè)互聯(lián)的解決之道，融合多個行業(yè)技術(shù)成果，將智能機器、數(shù)據(jù)分析決策、人員進行實時連接，有效的提高了決策質(zhì)量、管理效率、設(shè)備的安全性能以及有限資源的利用率。
設(shè)備層：通過應(yīng)用人工智能、機器通訊、網(wǎng)絡(luò)傳感器和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)軟件等技術(shù)使制造出的設(shè)備本體具備了自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)的功能，同時還可以通過系統(tǒng)平臺與控制中心和其他在同一平臺上的供水設(shè)備保持實時通訊，隨時進行數(shù)據(jù)傳輸和控制，協(xié)同工作。
網(wǎng)絡(luò)層：
信息和數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)準確、快速的無縫傳遞，確保更高效的數(shù)據(jù)處理過程。同時，依據(jù)所有設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的位置和狀態(tài)，通過拓撲計算和路由優(yōu)化能夠找到更有效的設(shè)備協(xié)同解決方案。
管理層
越來越多的設(shè)備和人員通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，在系統(tǒng)內(nèi)通過互相協(xié)作，優(yōu)化管理流程，提高運營效率，實現(xiàn)了資源的優(yōu)化，提高了系統(tǒng)的安全性。在市政管網(wǎng)供水不足的情況下，通過設(shè)備調(diào)蓄能力的調(diào)節(jié)實現(xiàn)錯峰供水和管網(wǎng)進行調(diào)度，降低水務(wù)公司的運營成本。工業(yè)互聯(lián)系統(tǒng)的一個主要目標就是在資源受限的前提下提高資源的使用效率。
二）、關(guān)注供水的未來
其實最后關(guān)注的重點是“未來”，在不久的未來我們的供水設(shè)備呈現(xiàn)的樣子，和很多用戶進行了探討，和業(yè)內(nèi)的專家學(xué)者一起研究，不僅僅是產(chǎn)品外觀和結(jié)構(gòu)的提升，而是在產(chǎn)品理念和客戶價值上所帶來的創(chuàng)新型的突破。在改善水質(zhì)和在線監(jiān)測上，在二次供水終端使用超濾技術(shù)，使超濾膜與市政管網(wǎng)、無負壓設(shè)備直接對接后達到安全和節(jié)能效果。二次供水系統(tǒng)在線監(jiān)控技術(shù)研究方面利用在線顆粒監(jiān)測技術(shù)，在實際運用中為超濾膜裝置的有效運行和優(yōu)質(zhì)水的生產(chǎn)提供安全保障。
隨著產(chǎn)品技術(shù)標準化實施和市場不斷規(guī)范，二次供水設(shè)備的精細化精品化不斷地呈現(xiàn)產(chǎn)品工藝、材料、性能、質(zhì)量等級、外觀等方面力求精益求精的高品質(zhì)。
1、向?qū)Ｓ没较虬l(fā)展。針對不同的供水系統(tǒng)、用水性質(zhì)、使用環(huán)境和用戶需求等提供不同規(guī)格及性能的無負壓供水產(chǎn)品，以適應(yīng)產(chǎn)品多樣化、專用化的市場需求。比如，用于生活供水系統(tǒng)(包括居住小區(qū)、住宅、辦公、商場等)必須為衛(wèi)生、節(jié)能和壓力穩(wěn)定的生活二次供水設(shè)備；用于學(xué)校應(yīng)為能適應(yīng)集中用水量變化的學(xué)校專用二次供水設(shè)備；用于城鎮(zhèn)中途提升加壓應(yīng)為高性能、節(jié)能省地和多功能控制的水廠泵站專用二次供水設(shè)備；用于超高層建筑應(yīng)為承壓安全、節(jié)能和節(jié)資的超高層建筑專用無負壓專用供水設(shè)備。采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計和智能化控制，使整套設(shè)備體積緊湊、占地小、重量輕、安裝快，并且高性能和靈活方便。
2、向多元化方向發(fā)展。二次供水設(shè)備應(yīng)滿足其進水量、進水壓力及水質(zhì)的要求，當不能滿足時應(yīng)與其他設(shè)施配套使用。比如，可采用雙路有壓水源進水、自備井及不銹鋼水箱備用水量來彌補進水量不足或事故斷水的問題；當進水的水質(zhì)濁度、色度、硬度等不能達到使用要求時，可在進水管上設(shè)置水處理設(shè)施等。
1、向?qū)Ｓ没较虬l(fā)展。針對不同的供水系統(tǒng)、用水性質(zhì)、使用環(huán)境和用戶需求等提供不同規(guī)格及性能的無負壓供水產(chǎn)品，以適應(yīng)產(chǎn)品多樣化、專用化的市場需求。比如，用于生活供水系統(tǒng)(包括居住小區(qū)、住宅、辦公、商場等)必須為衛(wèi)生、節(jié)能和壓力穩(wěn)定的生活二次供水設(shè)備；用于學(xué)校應(yīng)為能適應(yīng)集中用水量變化的學(xué)校專用二次供水設(shè)備；用于城鎮(zhèn)中途提升加壓應(yīng)為高性能、節(jié)能省地和多功能控制的水廠泵站專用二次供水設(shè)備；用于超高層建筑應(yīng)為承壓安全、節(jié)能和節(jié)資的超高層建筑專用無負壓專用供水設(shè)備。采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計和智能化控制，使整套設(shè)備體積緊湊、占地小、重量輕、安裝快，并且高性能和靈活方便。
2、向多元化方向發(fā)展。二次供水設(shè)備應(yīng)滿足其進水量、進水壓力及水質(zhì)的要求，當不能滿足時應(yīng)與其他設(shè)施配套使用。比如，可采用雙路有壓水源進水、自備井及不銹鋼水箱備用水量來彌補進水量不足或事故斷水的問題；當進水的水質(zhì)濁度、色度、硬度等不能達到使用要求時，可在進水管上設(shè)置水處理設(shè)施等。
3、打造全生命周期規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營、運維體系，支持多方共贏的商業(yè)模式。產(chǎn)品不僅僅是一款設(shè)備，而是一個整體的概念。保證整個制造過程的高品質(zhì)，工業(yè)4.0的生產(chǎn)標準智能化標準化的生產(chǎn)方式，把相關(guān)資料精度提到最高，經(jīng)過了十幾年的沉淀，對于行業(yè)的理解和實際調(diào)研對于整個二次供水設(shè)備的設(shè)計、研發(fā)、以及制造工藝的改進從功能級到智能級的跨越。提供更加全面的系統(tǒng)方案，服務(wù)精準精確到位。為用戶為管理運營者提供切實的價值。
結(jié)束
隨著人民生活水平的提高，健康意識的增強，對水質(zhì)、水壓的要求越來越高。因此，加強對二次供水的管理，保證用戶用到符合國家水質(zhì)水壓標準的水，已成為政府和供水企業(yè)必須解決的問題。近年來國家城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展，城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)及供水條件有了極大的改善，同時國家也積極提倡節(jié)約能源低碳經(jīng)濟，無負壓供水設(shè)備以其衛(wèi)生、環(huán)保、節(jié)能、省地的絕對優(yōu)勢得到廣泛認可，因此在市場上得到極大的推廣與應(yīng)用。但是在整個產(chǎn)業(yè)鏈上需要各責任主體合作共贏來保障用水的品質(zhì)。就像“生命保”方案應(yīng)運而生。它是專門應(yīng)用于建筑樓宇中保護居民生命健康安全的一個綜合解決方案。能夠為樓宇提供飲用水處理、水質(zhì)保障與在線監(jiān)測，室內(nèi)空氣過濾與在線監(jiān)測服務(wù)。并且通過手機APP，小區(qū)居民便可以時時看到自己居住的室內(nèi)的水質(zhì)和空氣質(zhì)量，放心的喝到健康純凈的水，呼吸到新鮮純凈的空氣。威派格為“生命保”項目提供了國家十二·五重大專項——水專項的研究成果基礎(chǔ)之上的智能水處理技術(shù)、水質(zhì)在線監(jiān)測，以及咨詢、管理等服務(wù)。為水質(zhì)安全健康保駕護航。
