摘要：在我国城市化不断发展的过程中，城市建筑的数量以及高度也在不断增加，二次供水系统在高层建筑中的应用越来越普遍。而由于构建以及运维管理等方面的原因，在二次供水中依然存在污染严重等问题，需要进一步对二次供水系统进行优化改造。分析了城市二次供水系统的现状，并探讨了对二次供水系统进行优化改造的措施。
关键词：二次供水；现状；优化改造
近年来，我国国民经济发展迅速，城镇化率加快，高层建筑显著增加，供水面积和高度增加，二次供水系统出现。二次供水系统有效地解决了高层建筑居民的饮水问题，成为城市供水的重要组成部分。国家政策支持二次供水技术和优化二次供水系统。二次供水系统给人民的日常生活带来了方便，它的发展也反映出整个城市的供水水平。同时，二次供水系统运行中存在的问题也日益突出。例如，二次供水水质较差;不完善的监督机制;设施陈旧，维修不及时。这些问题迫使我们对二次供水系统必须提出切实可行的改革方案，不断完善城市二次供水系统，为人民创造健康的饮水环境。
1.城市二次供水系统现状分析
在二次供水过程中，由于各种因素的影响，如施工维护不当、水箱设计不合理等，很容易出现水质污染等健康和安全问题。二次水污染不仅改变了水本身的性质，而且影响了用户的健康。通过对城市二次供水系统现状的分析，主要体现在以下几个方面。
1.1渗漏、腐蚀导致的污染
在城市供水管道中，一般采用钢管或铸铁管，并采用钢筋混凝土建造蓄水结构。虽然这些装置易于使用，但由于水流的影响或化学作用，在长期使用的金属管道、阀门和储水设备中容易发生腐蚀和泄漏。如果化学反应腐蚀金属，大量的金属腐蚀产物，如铁、铅和锰，可以溶解在水中。同时由于水本身也含有一些金属元素，如果某些金属离子浓度过高，容易使水ph值发生变化，然后在管道中沉淀或结垢。此外，存在于水中的悬浮固体和泥质物，容易产生沉淀或影响水流速度，而水的变化会增加水的滞留时间，也容易使色度和浊度发生变化，造成严重的二次污染。
1.2城市管网系统布置不合理
管道主要是由于原规划缺乏合理性，原计划的供水范围增加，导致躯干和本地网络过载操作，由于用水高峰，水头损失增加，使最末尾的管道网络用户会感觉压力减少或不足;管道的单分支延伸增加了水头的损失，而社区的供水也受到单一水源的影响。一些城市供水管网已经铺设了50多年，管道质量差，管网老化，长期超限操作引起了爆炸管和各种形式的泄漏和泄漏。此外，难以使用高硬度的水，如管道的规模和管壁的严重锈蚀，严重影响水的流入，从而导致用户在高峰用水量时的低水压。
1.3设施老旧和水质污染
早些时候，因为很多的二次供水系统建设时间、建设、施工设计不合理，和前与水箱供水系统，一般池存储设备，如难以避免一些卑微的，材料老化，没有必要的消毒设备、存储设备、压力设备、防污、防锈、防尘措施不到位，导致水质量差。由于水箱中的水含有氯容易分散，因此失去杀菌的功能，导致大肠杆菌、浊度、细菌总数超标。此外，早期的消防水和国内水箱&更多，因此水箱容量较大，水为生命之水的更新周期太长，超过24小时，造成藻类和细菌的增殖，水质很难满足。
1.4管理和维护不当引发污染
在二次供水系统的管理和维护过程中，由于一些管理人员缺乏对供水系统重要性的认识，或者认为管理很简单，所以大多数人会雇佣一些临时工参与供水设施的管理和维护。他们大多没有系统的训练，有一些问题，如非法作业。同时为二次供水设施的维护和清洁，供水单位不到位，如供水设施每年只对部分单位进行消毒，多年来对供水设施的消毒情况更差。这很容易导致水箱中大量的碎片，或者水箱中管道的问题，这可能会导致二次供水的健康和安全隐患。
2.二次供水控制系统优化的必要性；
2.1中山市二次供水最新政策要求
随着城市的快速发展，保证二次供水水质的安全，中山市出台《中山市住宅二次供水管理办法实施细则》规章制度，规定将二次供水将加强水质监测和统一管理，新建住宅的二次供水设施的设计、施工、验收，严格执行国家标准、规范和有关规定，并与住宅主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。住宅二次供水设施竣工后，建设单位应组织相关部门及属地供水企业进行专项验收，经验收合格后，可以统一移交给属地供水企业管理、维护。
2.2二次供水的供水方式
根据目前的城市二次供水设备，二次供水的两种形式：负压与无负压差异；再加上在水泵变频控制下恒压供水的方式与好处，综合利用现有的水，将是一个双赢的结果。
2.3降低水箱中水质的二次污染
供水过程中，通过严格的水净化，进到水箱的水，这些指标符合国家饮用水标准，由于频繁补水的水箱，水箱里的水大部分很长一段时间，各种水箱的微量化学物质反应，不稳定的水逐渐产生微量的化学沉淀，铁、钙、镁、锰和微生物沉积在水箱的墙上。浑浊水是由每次水箱补充的水流冲击造成的。水中的微生物形成冷凝，使游离氯离子大量消耗，微生物成倍增加，水箱渗漏和人为污染，产生一系列的二次污染水。饮用水关系到人们的健康有，为了避免水质的二次污染，缓解压力供水管网的高度同时，在水箱前端进水口引进该二次供水控制系统，在用水高峰期控制水箱的进水量，充分利用水箱自有的储水量。
2.4建立分区计量、控制漏失、降低产销差
在泵站优化控制系统后，以用水高峰时段水泵出口所需压力进行恒压供水方式转变为以不同时段用水需求压力供水方式，有效降低了系统平均供水压力。降低了供水压力，降低了管网损失率和爆轰率，延长了管网的使用寿命。据专家估计，管道泄漏率占超过70%的总泄漏率，同样的泄漏条件下，管网的漏水量约与管网的平均压力呈线性关系，如在一个漏水处水压减半，漏损失指数分别为0.5，1.0，2.5，损失将减少29%，50%和29%。
3.系统计划
需要剖析阶段的首要任务是确定体系有必要 ，构成软件的需要标准说明书。那么在整体计划阶段的首要任务上确定体系“怎么做”，从软件需要标准说明书动身，构成软件的详细计划计划。为了把体系的相关功能需要分配给软件结构，特此编写整体计划说明书。
3.1二次供水系统基本要求
3.1.1二次供水系统的设计应与市政供水管网的供水能力和用户的用水需求相匹配。
3.1.2 二次供水系统的设计应满足安全使用和节能、节地、节水、节材的要求，并应符合环境保护、施工安装、操作管理、维修检测等要求。
3.1.3 不同用水性质的用户应分别独立计量，住宅供水应计量到户、一表一户，水表出户，采用远传水表。水表需设置在水表房内。
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3.1.4高层建筑给水系统分区应按照《建筑给水排水设计规范》GB50015规定设置，并考虑入户管给水压力不大于0.35Mpa。
3.2 二次供水系统机电、自控设计原则
3.2.1安全可靠：二次供水系统设计首先应满足可靠性和安全性要求。机电、自控设备应选用效率高、能耗低、性能可靠、运行稳定、环境适应性好、使用耐久的优质品牌产品。控制系统应进行模块化、标准化、简单化设计和制作，使控制系统具有可靠性高、故障率低、维护简单、故障恢复快速等特性。
3.2.2标准化设计：为了今后泵房的统一管理和维护以及数据采集，所有增压泵房的自动化设计时应在硬件结构、设备型号、电气元器件参数、电气接口、设备器件品牌等方面统一标准，可保证各设备之间在机械尺寸、电气特征上具有高度的互换性，提高系统的可维护性。系统还必须针对泵房设备及控制信息进行标准化，统一系统设计参数、统一控制对象及数据采集对象，统一控制软件包括数据结构定义。
3.2.3 1控1变频调速:所有的增压泵都必须配置独立的变频控制器,采用1控1变频调速控制,保证泵及泵组能在流量的大动态变化时具有足够宽的调速范围,保证泵组的工作运行处于高效区,泵组中的变频调整应考虑整体运行控制,全频同步调速控制泵组的流量增加或减少。
3.2.4 PLC控制:控制系统应采用PLC为核心进行设计,为了系统安全运行和维护快捷方便,应对增压泵房的其它外围设备和单体控制元件进行监控,PLC控制系统按主控与分区两级设计,控制系统需要配置液晶中文显示人机界面.为便于统一管理,PLC型号须从供水企业公布的合格供应商名录中选取，并预留AI、AO、DI、DO余量各20%，同时需提供下位机编程源程序。
3.2.5 节能高效：泵房系统应充分利用市政供水管网压力。泵组内各泵并行运行、增压扩流时，不仅应考虑控制单台泵的高效运行,同时还要考虑并网后的泵组的高效运行.系统设计时应充分考虑泵、电机以及变频器等设备的运行参数相互匹配性，保证其运行均处于各自的高效区稳定运行。
3.2.6 对外通讯：增压泵组自控系统设计必须考虑提供远程自动化控制信号通讯接口，现场设备控制系统和远程监控系统之间应采用工业以太网通讯协议进行数据通讯，满足增压泵房无人值守自动运行以及远程监控、远程数据传输等各项要求。
3.2.7 数据采集：泵组控制系统应能完成泵组各项运行参数以及其它设备状态数据的采集功能，并将数据存入PLC专用数据缓冲区内提供给远程上位机系统和其它控制单元调用；
3.2.8 安全防范：为了今后增压泵房的无人值守管理，增压泵房必须考虑安防系统的设计和建设，该系统可自动记录人员进出的数据信息和图像信息，防止非法闯入，当出现人员非法闯入时可进行现场声光报警、语音传输及远程中控报警，保障增压泵房内的设备安全和水源安全。
3.2.9 泵的合理配置：一般泵房二次增压系统应根据楼层高度配置多个增压泵组，分别对应不同扬程需要的供水区域，每个泵组除了设置稳压罐外还应考虑低流量供水时泵的配置。
3.2.10 市政管网压力保护：泵组增压系统在运行过程中应考虑避免泵组抽水增压时对市政管网的过量抽取，保证二次增压时不会造成对市政直接供水用户供水的影响，二次供水系统必须配置稳流罐、气压罐。
3.2.11 远程监测和视频监控：泵组控制系统应考虑满足远程监控的设计需要，可通过相应的通讯接口及通讯协议和远程监控系统进行数据通讯，可以实时远程视频监控现场设备的运行情况、压力变化情况、故障报警情况、历史数据记录等，同时满足远程控制的功能要求。
3.2.12 智能化控制：控制系统应具有控制水泵自动变频运行，水泵定时自动轮换，无水自动停机和报警，来水自动开机等功能，并应具有完善的保护功能，满足增压泵房的运行全自动化智能控制的要求，正常运行过程中无需人员现场操作。
3.2.13二次供水系统应在进水处及出水处配置电磁流量计，泵房地面应配置液位计。
3.2.14 泵房内涉水管道、配件、设备要求：二次供水进水处必须安置Y型过滤器及倒流防止器，出口处安置静音式止回阀。泵房内涉水管道、法兰和设备全部采用SUS 304不锈钢，紧固件采用不锈钢材质，符合国家相关标准。
4.合理管理城市管网系统
完成对现有管网的综合调查，对管网的方向、口径、布置时间和使用情况进行分析。供水管网的改造应适应未来的城市建设和发展，从功能分区和正向供水的要求出发，设计出科学的管网布局。根据需要改变分支机构的环形网络，提高供水的可靠性。重点是升级已经使用了50多年的供水管道，并在城市地区遭到破坏。除了建立管道泄漏检测机构，配备专业的泄漏检测仪器和工具，有条件的供水企业应使用计算机辅助管理、管网压力、流量和水质监测，实时在线简历良好的跟踪分析和预警机制，及时查找和替换损坏水管、配件、减少管道泄漏的消费;定期清洗和维护管道，以减少管道的尺寸。
4.1改进供水方式
直接式管网供水设备省去了水箱环节,即目前水务集团推行的“一户一表”制。这种方式既避免了二次污染,又方便了用户水表抄表,是一种较好的供水方式,适合于多层住宅。全自动变频恒压供水设备是现行较为科学合理的高层建筑供水形式。这种设备仅用低位水箱,通过变频泵根据用水情况调节水量和水压。因其水箱是密闭的,可有效防止水质二次污染。目前二次供水设施多数以低位水箱配备高位水箱为主,这类设施主要是将消防与生活用水均贮存在低位水箱内,但由于储水时间长等原因,污染机会增大,应该将消防与生活用水分隔开,消除储水时间长的问题。
4.2合理设计二次供水设施
合理确定二次供水系统中水池、水箱的容积,使其既满足用水量,又避免停留时间过长。合理设计蓄水池(箱)形状,采用圆形或正方形,进水口与出水口设在相对的墙壁,使水形成推流式流动状态,防止产生死水区,减少沉积物形成。进水管应设水位控制阀。溢流管设存水弯,用水封防止外界污物进入。蓄水装置底部要有一定坡度或局部呈漏斗状,并安装泄水管。泄水管不宜直接连通排水井,应设置隔离井。水池应设两个以上通气管,并在管口处加设网罩等设施,既能防止虫、鼠、尘埃进入,又能使空气流通。
结论
二次供水作为城市供水系统的重要组成部分，应重点关注二次供水中存在的安全和健康问题。供水单位应不断探索和改进优化供水设备，采用更先进、科学的方法，确保用户的水安全和身体健康。
参考文献
[1]夏伟光.二次供水节能与防止水质污染的对策[J].节能与环保，2010(1).
[2]张炜.无负压供水技术在城市自来水供水系统中的应用分析与比较[J].四川建材，2011(2).
[3]姜伟，杜殿霞，张慧君.哈尔滨市太平区二次供水设施卫生现状调查分析[J].中国公共卫生管理，2013(4).
论文作者:王优智,陈永湛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/25
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