直饮水系统是以市政自来水为水源，经过核心的膜工艺深度处理，通过恒压变频供水，利用食品级管道输送到每个用水点，提供给用户直接饮用水的成套设备系统。

2.1水污染日益加剧

随着工业和城市建设的迅猛发展，饮用水源受到越来越多的城市污水和工业废水的污染，给水源带来了难以或不能生物降解的有机污染物。

2001年国土资源部、*环保总局和中国科学院联合调查数据

另据《2006年我国环境状况公报》显示：全国地表水总体水质属中度污染。尤为严重的是，由于水中有机物的增多，通用的自来水氯化消毒工艺会产生多种氯化消毒副产物，其中卤乙酸（HAAS）是国内外近几年关注的重点，因其“三致”作用远高于三卤甲烷。目前，自来水中存在对人体健康潜在危害的有机污染物，已不能单靠煮沸成开水*能去除了。

2.2传统自来水处理工艺落后，无法去除多种污染物

由于经济等方面的制约，我国自来水厂对水源水的处理只停留在沉淀、过滤、消毒等传统制水工艺，只能对物理污染和微生物污染进行净化处理，而无法对化学污染，如农药、杀虫剂、合成洗涤剂、重金属、各种有机和无机化合物及其他有害毒素进行深度处理。随着水源水受污染程度的加剧，水源水中有机物和氨氮及有毒物质含量的增加，常规净化工艺已不能有效去除这些污染物：
生物性污染；
地理地质污染；
化学性污染；
境内分泌干扰物；
其他值得关注的污染物：甲基叔丁醚、藻毒素、抗生素、微生物污染。

2.3供水管网二次污染

我国现有的供水系统，供水管网陈旧落后，管网老化，渗漏严重。在运行压力降低和停水维修时，外界污染物易深入管网。管材类型单调、品质低劣，基本是铸铁管、镀锌钢管，因化学腐蚀造成污染。我国市政供水系统普遍落后于城市建设速度，例如广州市区范围内的供水干管*有3000km以上，如果全部更新，需要数百亿的投资，而按照广州市目前的市政投资能力，是不可能做到的。据广东省的调查，城市生活饮用水的污染，大多是因管网系统及二次供水设备造成的，这个问题在我国其他大、中城市也经常发生。

2.4突发事件与水质事故频发

我国突发事件与水质事故时有发生。从已公布的材料可知，*主要的水性传染病是水源受到污染而爆发的肠道传染病。2003年7月，重庆市某学校学生饮用被污染的水出现甲肝疫情，104名学生中有98名感染者，53名学生被确诊为甲肝患者。山西某企业供水遭到废水污染使得上万人出现腹痛、呕吐等症状。工业废水污染水源而引起的饮水污染，如甲醇、汽油、苯和农药运输泄漏或船只倾覆等事故亦相当常见。2003年7月，广西南宁16吨硫酸车翻车，强硫酸流入水库危害当地居民生命安全。2005年松花江污染，导致哈尔滨市居民饮水安全在一段时间内无法保障，引起社会恐慌。我国也因此遭到周边*指责和索赔。2006年南京六合因一取水口接近石化厂排污口，造成全镇居民饮水受到苯超标的威胁，人们只能使用桶装水来做饭。2007年无锡市爆发的太湖蓝藻事件，更是引发了一场城市饮水危机，给当地居民造成了极大的生活生产困难。2008年3月份以来，贵阳市多所学校暴发甲肝疫情，截至4月17日累计确诊336例，经流行病学调查，贵阳南明竹源天然矿泉饮料有限公司生产的桶装水达不到卫生标准要求，造成此次甲肝暴发疫情。

3.1管道分质供水

所谓管道分质供水，是将饮用水和使用水分管道供应。管道分质供水系统起源于美国、丹麦、荷兰等*，目前已在发达*普遍采用。在全球水质日益令人担忧的环境下，人们将部分自来水进行深度净化处理，去除有毒有害物质，使其达到优质饮用水的标准，再用专门的管道直接输送给学校师生、办公楼办公人员、住宅小区居民等终端用户，做到低质低用、优质优用。用户可以直接取水直饮，也可根据需要配置适合直饮水系统的管线机，提供热水和冰水。

管道分质供水的核心技术在于采用膜技术（主要是纳滤膜和反渗透膜）对水质进行深度处理。膜可以将对人体有毒有害的无机物、有机物、重金属离子、放射性粒子及各种病毒有效去除，达到对原水深度净化的目的。管道分质供水作为一种先进的饮水方式，已被列为*绿色生态住宅配套项目、康居示范工程配套项目、中科院知识创新工程、江苏省住宅产业化推广项目等。

3.2管道分质供水水质控制标准

目前人们饮用的水有自来水、纯净水、矿泉水、太空水、磁化水等等，那么到底哪一种水更符合人体健康要求？世界卫生组织及营养学专家通过对世界各地多个“长寿村”地区的饮水进行检验研究，提出了健康饮水的概念：
不含对人体有害的物质
硬度适中，含有适量的金属元素，硬度在150mg/L左右
水中含一定量的溶解氧
水中含微量碳酸（或二氧化碳）
水的pH值呈弱碱性，7.0-8.5之间，7.3为*
水分子团小，水的渗透能力及生理功能强。

在以上概念的基础上，*建设部颁发了《饮用净水水质标准》CJ94-2005，而江苏省疾病控制中心进一步对该标准的部分指标进行限制，出台了江苏省《生活饮用水管道分质直饮水卫生规范》DB32/761-2005。目前管道直饮水项目的验收主要参考这两部标准。

水杯子直饮水系统以制取优质饮用水为目标，在深度水处理工艺设计中，采取分阶段任务的形式逐步达到*终要求，即先把水处理到安全水，然后再处理成健康饮水，通过合理循环确保水的品质在管网中能够保持不变。 整个系统包括前置系统、中置系统、后置系统、变频泵组、循环管网以及控制整个流程的自动控制系统，具体工艺流程见下图。

分质供水工程系统工艺流程图

（1）前置系统

前置系统由原水箱、机械过滤器或叠片过滤器、活性炭过滤器和精密过滤器组成，能有效去除原水中的悬浮物、铁锈和部分有机物，延长膜的使用寿命。

（2）中置系统

中置系统由NF膜组件、矿化及PH调节器、保安过滤器、*氧化杀菌器、紫外杀菌器和净水箱组成。

NF膜组件既能彻底去除对人体有毒有害的无机物、有机物、重金属离子、放射性粒子及各种病毒，又能保留对人体有益的K、Na等微量元素；矿化及PH调节器能够把从膜出来的偏酸性水调节成PH值呈中性偏碱性的水，更适合于人体饮用；*氧化杀菌器能够有效地杀灭细菌，并且能在一定的时间内抑制细菌生长，且无异味，不会破坏水的口感。

（3）后置系统

后置系统由管网回水、后置保鲜器、后置保安过滤器、后置紫外杀菌器、后置*氧化杀菌器和净水箱组成。滞留在管网中的净水一段时间后，细菌会逐渐滋生，因此水杯子专门设置了后置系统，保证管网中的水定时回收并且进行再处理，做到“流水不腐”。

（4）变频泵组

变频泵组由多台小泵并联而成，采用变频恒压供水，*限度地进行节能。

（5）循环管网

循环管网由供水管和回水管组成，保证无死水段。

（6）自动控制系统

自动控制系统采用智能化设计，保障净水的自动生产、自动循环、自动反冲、在线监测以及自动报警控制单元。

因直饮水整套处理设备工艺相对复杂，设备技术含量高，非专业人员维护难度较高，因此设备智能化设计应充分考虑维护的监控及维护的工作难度，实现无人操作、一键操作。设备采用国外进口的可编程控制器，根据工艺流程编制程序进行运行管理，其物理单元主要由CPU单元和I/O单元构成；从功能上划分，主要控制单元为：净水生产控制单元、变频恒压供水控制单元、定时回水再处理控制单元、设备自动反冲洗控制单元、设备人机界面及报警控制单元等。

5.1净水生产控制单元

系统自动和手动运行状态的无级切换；
源水阀根据源水箱水位自动开启和关闭，保证源水供应；
组合膜系统参照净水箱水位自动制水、停机；
膜系统开机前自动冲洗5分钟，产水结束后自动冲洗5分钟
杀菌系统根据膜系统产水自动运行杀菌；
源水箱安全液位时对前置系统水泵的互锁；
成品水箱安全液位时对供水泵组和循环泵组的互锁；
膜前高压对制水系统的保护；
泵前低压对于泵的保护；
整套系统实现自动化控制运行，管理简单方便，完全实现了无人值守。

5.2变频恒压供水控制单元

供水泵组根据外部管网的压力自动调节频率恒压供水

泵运行频率在线显示

供水泵组根据净水水箱低位自锁

5.3定时回水再处理控制单元

以西门子LOGO时间可编程控制器为核心，定时开启回水电动阀；
在夜间1：00~4：00对管网进行循环再处理；
可对管网进行按序循环，并分别控制循环时间；
自动根据循环流量的大小，控制杀菌系统的抑菌剂投加量。

5.4设备自动反冲洗控制单元

自动监控机械过滤器、活性炭过滤器进出口压力值；
自动监控净水水箱液位；
当前后压力值超过0.05MPa，且水箱处于高水位，自动进入预处理系统反冲洗状态；
自动关闭产水阀门，开启反冲洗阀门，对机械过滤器进行反冲洗、正冲洗3次，然后再对活性炭过滤器进行反冲洗、正冲洗各3次。

5.5设备人机界面及报警控制单元

设备水质水量采用在线显示仪表控制，装配有电导仪、pH仪、余氯、压力表、流量计等；
设备配有日本三菱触摸屏，对系统流程进行全模拟显示，对阀门、泵开关运行状态的监视控制，对系统各设备的故障进行显示报警；
自控系统设有远程通信接口，可实现远程控制；
在线电导仪、pH仪、余氯监测仪设有限值，当产水水质超标，系统自动进行显示报警；
系统设缺相、短路、过载等情况的保护和停机；
紫外灯失灵报警停机。

通过相关传感器检测相关信息，并显示在LED或LCD面板上。主要监测如下水质指标：电导率、余氯含量和PH值。主要完成以下三个功能：
（1）实时检测与控制；
（2）历史数据存储与分析；
（3）远程通信功能。

7.1管网材料的选择

对于自来水而言，其水质的不稳定主要一个因素是管网带来的“二次污染”，为克服这个问题，在直饮水管道设计中，应选用卫生要求高、不易腐蚀、难于降解和水解的管材。建议使用SUS304薄壁不锈钢管道或进口原料的PPR管。所有管材和配件均要达到同等品质。

7.2管网布置形式

流水不腐，水质保持新鲜的*根本是保证管网内的水能够循环。但循环不能简单地理解为布置成环状管网*可以。为确保实际的循环效果，任何一点都不存在滞水现象，建议采用同程布置，确保水力平衡。对于管网复杂、庞大的系统，如因建筑的高差不等、管道的长度不同等原因，难于通过调节阀门平衡的，应进行人为的分区，设置多个供水分区。对这些分区进行分时段单独循环，则可避免水力不均衡带来的不利点水质超标的现象。

7.3循环回水管及循环流速的确定

在热水系统中，循环管的作用主要是为了补偿热量的损失，因此管道相对较小。直饮水的设计规范如参考过去的热水系统，则存在干管过小，循环时支管几乎没有流量的现象，容易造成细菌的滞留、繁殖。因此，应考虑在循环时每个支管均能获得0.5米/秒以上的流速，破坏细菌的生存环境，把回水干管管径放大。虽然带来工程造价的增加，但水质稳定性更高。

7.4施工中的细节

在管道施工完毕后，为了捡漏一般会进行压力试验，试验合格后又重新将管道内存水放空。如果再次出现细微的破坏，将无法发现，*终导致渗漏点出现污染和浪费。因此直饮水管道的施工过程中，应对管网进行分段保压，保证管网无任何渗漏。

施工完毕后，除用自来水进行冲洗外，还应采用浓度不低于3ppm的二氧化氯溶液进行48小时浸泡消毒。然后再用设备产水进行冲洗干净，水质化验合格后，方可投入使用。

7.5运行过程中的节能问题

饮用水与一般自来水在使用上稍有区别，其用水时间相对更加集中，因此必须采用变频恒压供水，甚至如果供水泵流量大于2.5m3/h，*应该考虑分为几台小泵并联方式，由其中一台或几台变频供水，*限度进行节能。

以水杯子中央净水设备为例，整套直饮水系统经多项工程验证，对水中病菌、有毒重金属、放射性核素、有机微污染物去除率分别高达99.99%、95%、99%及95%，水质甘甜可口，可直接生饮。其工程技术特点如下：

（1）根除了源水中有毒有害物质，多项毒理性指标，如三卤甲烷、四氯化碳、苯系物、多环芳烃、农药、酚类、以及铅、汞、铍、铬、镉、铀、铊等其它放射性核素均在检测限以下。检测的毒理性指标达到美国饮水MCL的标准，部分指标达到美国饮水MCLG标准。

（2）针对管道直供饮水的特点，采用*科研成果——*氧化杀菌，根除了饮用水中消毒副产物，改善了水的口感。

（3）净化水PH值在7.0~7.5，呈中性-弱碱性，更有益于人体健康，水口感好。

参见：直饮水方案

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