给水排水 |公用终端直饮水设备应用技术研究
慧聪净水网直饮水与人们的日常生活密切相关，但是直饮水的供应方式尚不够科学，更缺乏规范化的技术标准。对现有终端直饮水设备的应用技术进行分析和研究，并对相应的技术应用提出建议。在确立直饮水健康、安全保障的指导思想和基本原则的前提下，完善我国直饮水保障体系、管理体制和基本制度。
1研究背景
在水源受到污染威胁的情况下，由于传统净水工艺的局限、城市管网过长、一次加氯、二次污染等，饮用水水质安全性难以保证，使得终端直饮水设备得到了较为快速的发展。由于直饮水质量关系到人民的健康和生命安全，所以为了促进终端直饮水行业的健康发展，正确合理地设计直饮水终端系统与选用设备，为了科学地进行施工与设备的维护管理，加强和提高直饮水的卫生安全性，非常有必要推进公用终端直饮水设备应用技术的规范化。
2应用技术研究
公用终端直饮水设备是指设置于公共场所服务大众的能直接饮用冷热水的装置，一般由若干个饮用水处理内芯、杀菌装置及加热装置组成的能深度处理和提升水质，且出水水质符合现行国家《生活饮用水卫生标准》的装置。该类设备一般采用驻立式设置方式；可设置于独立的茶水间内或较为宽敞的敞开区域；外壳材料宜采用厚度不小于1.0mm的S30408不锈钢材质；应显示热水温度、累计净水量和滤料更换提示等功能；应有专人管理或设有专用解锁按钮等防烫伤措施。
2.1公用终端直饮水设备的水处理工艺
目前国内直饮水给水处理的工艺主要存在超滤膜过滤、纳滤膜过滤和反渗透膜过滤3类。这3类处理工艺均是以压力差为推动力的膜过滤，它们一般根据膜层所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小进行区分，但区分的界限并不清晰。通常以膜的额定孔径范围作为区分标准时，可参考如下数据：
超滤膜(UF)膜孔径在0.01～0.1μm，最小能截留0.01μm的颗粒和杂质。
纳滤膜(NF)膜孔径在0.001～0.01μm，最小能截留物质的大小约1nm，其截留物质区间介于超滤(UF)与反渗透膜(RO)之间，主要截留二价以上的离子和其他颗粒，可透过的只有水分子和一些一价的离子(如钠、钾、氯离子)，能有效截留、去除部分的溶解性盐，出水中仍保留一定的离子等部分矿物质和微量元素，同时达到净化水质效果，较适合直饮水设备水处理工艺的要求。
反渗透膜(RO)膜孔径0.0001～0.001μm，平均脱盐率95%～98%，是最精密的液体分离技术，它基本接近截留、去除100%的溶解性盐，水中的绝大部分矿物质微量元素都已去除，只能允许水分子透过。
但是根据研究发现，长期饮用的直饮水如采用反渗透膜过滤工艺，因水中对人体有益的矿物质和微量元素均被去除，对人体的健康会有影响。特别是长期饮用淡化海水的海军官兵或远洋运输的船员，均需在海水淡化工艺处理后，投加一定配方比例的矿物质和微量元素，以期接近城镇自来水的组成成分。因此，公用终端直饮水设备应采用超滤膜或纳滤膜过滤的水处理工艺，而不应采用反渗透膜过滤工艺。另外，反渗透膜过滤工艺的耗水量大，也不符合国家节水环保的要求。
2.2水质标准的确定
2.2.1进水水质标准
目前，公用终端直饮水设备对进水水质明确要求采用城镇自来水。从给水处理的分类看，直饮水的处理工艺属于给水深度处理工艺，即提供品质更优的直饮水。尽管该设备自身带有完整的深度处理设施，也能够处理进水水质低于城镇自来水的原水，但是公用终端直饮水设备属于公共场所通用型使用设备，一般均布置于城镇人员密集的使用场所（不同于无城镇自来水供应的偏远山区），因此不应采用其他水质不明或水质难以控制的水源作为进水，再则我国对城镇自来水水质标准规定清晰，从全国范围看，除了少量指标，如水质的硬度指标等略有偏差，整体比较统一和稳定，所以对后续出水水质的达标和稳定有利。
2.2.2出水水质标准
公用终端直饮水设备的出水水质应符合现行国家《生活饮用水卫生标准》及相应水处理工艺出水水质标准的要求。由于公用终端直饮水设备采用超滤膜过滤、纳滤膜过滤2种处理工艺，而经过这2种处理工艺处理后的出水水质标准有较多不同点，因此需要明确不同的适用标准。其中《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范—一般水质处理器》主要用于超滤工艺的出水水质检测，《饮用净水水质标准》主要用于纳滤工艺的出水水质检测。
公用终端直饮水设备的出水水质标准中一般不需要规定消毒剂余量，这主要是因为该设备采用了即时消毒即时饮用的方式。
2.3设计和计算
2.3.1设计问题的解决
作为技术的应用，其设计的规范化和计算的准确性就显得格外重要。针对现行国家标准《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003，2009年版）中的内容看，有一些较为特殊的建筑物没有单独列出，如会展中心、航站楼、火车站、客运站和部队营房等的设计参数，包括其用水时数。为此，对相关建筑进行了类比、分析和补充，例如：会展中心一般参观的时间较长，因此参观人员的饮用水量会增加，按照体育场及影剧院饮水定额的一倍进行估算是合理的；而航站楼等考虑到误点等时间的因素，人员的用水时段会介于两者之间，因此饮水定额也介于两者之间；部队营房因为军人训练强度较高的原因，饮水定额参照了热车间。增补后的饮水定额估算情况见表1。
表1中的用水时数、小时变化系数等设计参数基本沿用了现行国家标准《建筑给水排水设计规范》中的数据，但是设备在实际计算和选型的过程中发现，按照最大时饮水量的计算结果很小，与实际使用情况明显不符，分析认为：这主要是因为分母采用的用水时数并不符合设备实际使用的工况。根据统计，设备并非在用水时数内均匀使用，使用量集中的时段比较明显，并且实际盛水的时间仅为用水时数的1/5～1/10。为了确保公用终端直饮水设备在集中用水期间的连续供水能力，因此在表1中提出了集中盛水时数的概念，该数据也可以根据卫生部门颁发的涉及饮用水卫生安全产品许可批件中水嘴的出水流量及设备的供水能力推算确定。
2.3.2关于计算方法和步骤
公用终端直饮水设备的计算一般可分为以下几个步骤：
第一，最高日饮水额定总量的计算见式（1）：
qd=mq（1）
式中m——饮水人数，人；
q——饮水定额,L/(人·d)；
qd——最高日饮水额定总量,L/d。
第二，最大时饮水量的估算见式（2）：
qh=qdTKh（2）
式中qh——最大时饮水量,L/h；
T——集中盛水时数,h；
Kh——小时变化系数。
第三，设备净水流量的计算见式（3）：
qg=qhnk（3）
式中qg——单台设备净水流量,L/h；
n——设备数量，台；
k——供应安全系数，k取1.2～1.5。
2.3.3关于设备滤材更换周期的确定
为加强对公用终端直饮水设备的维护和管理，一般认为：其过滤材料不适合在使用期间内频繁更换，从而造成设备维护的困难。根据目前的市场调研，设备滤料的更换周期大多在6个月~1年；如采用具有反冲洗功能的滤料时，其重复使用的寿命一般也限制在1年以内，所以采用不小于6个月的更换周期是适宜的。而在学校等特定建筑物内，因存在放假长期不用的情况，其1年按照寒暑假的更换周期配置也是恰当的。此外，更换周期或更换周期内的额定总净水量只要有一个数据达到规定值时，也应及时进行更换。关于更换周期内的额定总净水量见式（4）：
qz=mT1q11000（4）
式中qz——更换周期内的额定总净水量,m3/h；
T1——更换周期内的工作天数,d；
q1——日平均饮水定额，宜取表1中用水定额的中间值,L/(人·d)。
3设备的组成、布置条件、水质检测和维护
3.1设备的组成
公用终端直饮水设备宜配置净化装置、加热装置、杀菌装置、滤料冲洗装置、智能控制装置等；加热装置通常采用步进式或即热式加热方式，热水出水温度、系统工作时间、周期可根据需要设定；系统宜具有自动排空和定期清洁功能；杀菌装置通常采用紫外线消毒装置等；设备滤料正、反冲洗装置应自动对前置滤料、活性炭和膜进行正反冲洗，其工作时间及周期可根据要求设定；智能控制装置应有效控制设备整体正常运行。
3.2设备的布置条件
公用终端直饮水设备的安装位置附近一般设有进水管、排水管、地漏以及电源；其原水供水压力应为0.14～0.35MPa；原水进水水温宜为：4～35℃；进水管宜采用薄壁不锈钢管、铜管或PPR管等；当采用市政直接供水时，应在进水管处设置管道倒流防止器；排水管不应小于DN50，排水管接口距地面高度不应高于200mm，宜采用耐高温塑料排水管或金属排水管；应采用间接排水方式；设备安装处地面、墙壁、顶部应使用防水、防滑、防腐、防霉、无辐射、易于消毒、清洗的材料，地面应有一定的排水坡度坡向地漏。
3.3设备的水质检测
公用终端直饮水设备的水质检测是设备能够保持长期稳定运行的可靠保证，主要包括：月检、年检和滤料更换检测等。此外，新安装好的设备在调试后应进行检测；在系统保养调试后也应进行水质检测。检验按现行国家标准《生活饮用水标准检验方法》(GB/T5750)规定的取样程序和方法，进行出水水样抽取及检验。
3.4设备的维护
公用终端直饮水设备的维护非常重要，因此为确保设备正常运行、散热、保养和维修，设备的前后左右应预留充足的安装位置，安装示意可参见图1。
通常设备在正常使用时不应断水、断电；设备维护时主要应对水源水压、给水和排水设施、定时自动正反冲清洗功能、滤料和消毒器、显示装置、加热装置、运行功能等项目进行检查；并严格按照设备产品说明书定期做好保养。保养内容通常包括：更换前置滤料、活性炭、膜芯、紫外线灯管；清洗加热器内胆；清洗检查水龙头工作情况并对水嘴进行消毒灭菌处理；检查漏电保护器、开水器、设备的溢流或泄压、漏水情况、电气电路等是否保持正常工作状态；做好防晒、防淋等措施。
4总结
公用终端直饮水设备应用技术的正确应用，是用户能够长期健康、安全饮水的可靠保证。2015年5月20日，《公用终端直饮水设备应用技术规程》的编制申请获得中国工程建设标准化协会正式批复通知，经过近2年的编制工作，并经中国工程建设标准化协会建筑给排水专业委员会组织审查，《公用终端直饮水设备应用技术规程》(T/CECS468-2017)已经正式完成编制，自2017年9月1日起正式施行。随着建筑给水排水技术的不断创新和发展，相信公用终端直饮水设备的技术和应用也会得到进一步发展，并将目前最先进的“互联网+”等功能融入到技术发展的领域。
分享按钮
