二次供水存在的问题、现有解决措施及未来发展
作者：王亚兰
引言:
随着我国城镇化进程的加快，高层楼宇拔地而起，城市建筑的数量以及高度也在不断增加，二次供水日益增多也得到广泛的应用。同时随着人民生活水平的提高，健康意识的增强，对水质、水压的要求越来越高，如何保证居民饮用水的安全是关注民生的大事，也是公共卫生的一件大事。因此，随着社会经济的发展进步，已有很多有识之士对二次供水中存在的问题与对策作了深层次的调查研究和分析。在这里收集有关调查研究与分析的基础上，结合二次供水的现状调查、研究分析的进展和思路，简单对于二次供水中存在的问题与对策，为确保二次供水的卫生安全研究提供可靠依据，现有的解决措施以及未来的发展谈谈一些思考。
二次供水知识普及
什么是二次供水?一般建筑可以直接使用城市自来水管网对最终用户供水，但是一些高层建筑或者管网末端自来水压力不能保证给末端用户供水，这时就要对自来水进行加压，所以这种方式又叫二次加压，这就是二次供水。目前,二次加压供水已经成为城市供水的主要方式。据统计,北京市具备二次供水设施的高层建筑有xxxx余户,分布在13个区、县,占供水总数的90％以上。
一、二次供水存在的问题及现状
在我国城市化不断发展的过程中，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。
一)、二次供水水质污染的现状
二次供水存在的主要问题是水质问题，表现在供水水质问题，在供水水质色度、浑浊度、铁、锰、氨氮、微生物等指标超标。二次供水系统的污染点主要是蓄水池和水箱，其中的主要污染物质有：
1、红虫和细菌等微生物
水箱（池）内的水经过较长时间的累积，积累有各种有机物，提供了红虫和细菌等微生物繁殖的物质基础；池内水体停留一段时间以及对流较小，以致水中含氧不足；池内温度适合红虫和细菌等微生物生长及繁殖的条件；离水厂远端水池余氯的消降等均为红虫和细菌等微生物生存提供了条件。它们常寄生在水箱的积污泥、粗糙的水箱（池）的表面、水管内的水垢以及藻类之中。
2、浊度及色度
二次供水中浊度及色度明显高于管网水、出厂水，这是二次供水设施（水池及供水管道）二次污染所致。
3、氨氮等有机物
调查表明，管网水和二次供水中氨氮的含量分别为0.02mg/L、0.07mg/L，二次供水中氨氮的含量明显高于市政供水；耗氧量、总氮二次供水也高于管网水。
4、加氯消毒副产物
二次供水设施清洗消毒时，使用过量的氯消毒容易造成氯消毒副产物氯仿、四氯化碳等指标超过国家标准的现象发生。
二）、二次供水设备对水质的影响
1、上世纪90年代中，全国各地的高层如雨后春笋拔地而起，主要是机组工频楼顶水池供水方式，也就是在楼下设置水池水水池后由水泵机组抽到楼顶水池，再从楼顶水池设置出水管，进入各家各户。诸如恒速泵直接汲水方式，这种供水方式分两种情况:一种是市政管网的水首先流入蓄水池，然后水泵直接从蓄水池中抽水加压送往用户的方式;另一种是无蓄水池，水泵直接从市政管网中抽水的叠压供水方式，很多情况下没有无负压稳流罐等保护设施，这种供水方式会严重影响市政供水管网的供水压力稳定，甚至会造成管道破裂。
同时恒速泵供水方式，水泵全天不停运转，有的甚至夜间也不间断运行，电能浪费严重。恒速泵汲水供水方式结构简单、造价较低，但是能源利用率低、并且有可能对供水管道造成损坏、水压波动较大，因此供水质量比较差。
2、大范围被应用的变频水箱存在被污染的隐患
二次供水中的变频水箱是目前用水高峰自来水压力不能满足多层及高层建筑用水情况下的一种补救供水方式。通过对二次供水的民用住宅及公建水箱进行检查，首先发现经常是消防用水和饮用水共用一个水箱，其次是水箱材质使用不合理，屋顶水箱陈旧，急需改造，或池内水体循环时间过长导致池内水质恶化。其主要缺点是：延长了自来水厂至末梢的输水时间，无防护措施，输水过程中增加了与空气暴露的环节；增加了水中余氯丢失和二次污染机会。
3、水设施设计及安装不合理
在设计施工及安装中，上、下水管道配置不合理，上水管道设在污水管的下面，并与水管道并行或交叉，两管间无防护措施。生活用水管与非生活用水管相连。蓄水池安装溢流管，并与污水井相通。水箱三孔（人孔、通气孔、溢流管）封口处理不当；或溢流管、放空管直接与下水管相连，导致蚊虫鼠蚁或其它异物进入水管；水池池体结构不合理，池内出现死水区。这些情况的出现都会影响二次供水水质。
二、 二次供水技术的发展历程及现有解决措施
二次供水设备技术的发展过程经历了水塔、高位水箱、气压供水设备、变频供水设备、无负压供水设备。新开发的智联供水设备使二次供水更加可靠安全有保障。
一）、二次供水技术的发展历程中的供水形式
传统的供水方式必须建水池或设水箱，自来水全部放入水池或水箱中，再二次加压供水。新型的二次供水设备不仅可以利用水箱进行二次供水，还可以将市政管网的水进行加压，直接输送给用户，达到节能的作用，避免水在经过二次供水的时候遭受二次污染。与传统的二次供水方式相比，二次供水设备的出现迎来了供水行业技术革新。新型的二次供水设备独有的智能、降耗、环保等众多优点，成为供水行业届被推崇者。总括起来，二次供水设备分类有水塔重力供水、高位水箱、气压供水设备、变频供水设备、接力式供水设备、无负压供水设备等。
1、水塔重力供水：将水抽到水塔，再由水塔借重力重力供水，水泵由液位控制
2、高位水箱：水泵机组从水源取水，经加压后由供水管网输送至高位水箱，再由高位水箱向用户管网供水，水箱控制单元通过通讯设施与中央控制器联络，中央控制器还连接有监控模块，用于实现远程监控
3、气压供水：将水通过水泵打入气压罐，再由气压罐压到用户，水泵控制室由压力差控制。
4、变频（恒压供水或变压供水）：水泵机组调速运行，能够较好地适应供水管网水压和用户水量的变化。控制技术可分为PLC控制、微机控制、智能控制。
5、无负压供水形式
当前国家推动节能减排的大背景下，无负压供水设备便应运而生。无负压供水设备能够直接连接城市自来水公司管网，其水循环系统为闭环系统，最大程度的切断了污染源，保证了清洁的水质和负压的产生。从而取消了水池、水箱等，是一种具有节能、节资、节地、节水和无水质污染和方便安装、维护等优点的节能省地型住宅配套的新型二次供水设备。
无负压供水在原来的技术基础上，精益求精，取其精华，研发了稳压补偿式无负压供水设备为代表的，以及行业标准认定的几款真正意义上的无负压供水设备（主要有：稳压补偿式罐式无负压供水设备、箱式无负压供水设备、叠压高位调蓄无负压供水设备、城镇供水管网加压泵站无负压供水设备等）。核心技术功能是设备与自来水管网直接串接，可充分利用自来水管网原有的压力，差多少，补多少。管网压力满足用户压力要求时，设备就自动停止运行，节能效果极其显著，节电可达50%—90%以上。供水设备可以实现停电不断水的功能，即停电时系统自动切换为市政自来水压力供水。设备三重防负压技术，高品质智能型微电脑控制，智能保护市政管网的安全。实际意义上讲就是根据项目类型以及适用范围来确定适合的供水设备类型。
适用范围比如：民用生活用水：自来水厂、高层建筑、居民小区、别墅等；商用大厦：如宾馆、办公写字楼、百货商场等；公共场所：医院、学校、体育馆、球场、机场、会展中心、公共浴室等；制造业：食品加工厂、工厂、洗涤装置等；灌溉：公园、游乐场、果园、农场等；其它：水池及供水改造、消防用水、以及各种循环水系统等。特别说明：可以应用无负压的供水领域，可以实现对水质要求特别严格的供水场合。
二）、供水质量以及节能情况分析
1、供水质量：传统方式将纯净的自来水全部放入水池中，各类杂物极易进入水池，严重污染水源，被污染的水经过加压后供给住户饮用，如果没有对水池定期清理，严重影响其身体健康。利用新型二次供水设备自来水经过设备加压后直接供到用户，设备本身为密闭结构，与管网密封连接，水源没有任何污染，水质质量好，用户可以喝到符合卫生标准的饮用水。
2、节能情况：
传统方式自来水全部放入水池，再从零开始加压供水，管网原有的压力白白被浪费掉。例如：某小区楼高为6层，用水高峰期管网压力可以供到4层，低峰期可以供到6层，若采用水池供水方式，原有的管网水压全部浪费掉，设备必须从1层到6层全部加压，一旦停电，用户就停水。并且水池水箱的跑、冒、滴、漏、蒸发造成的损失以及定期清洗、消毒费用等，都是一笔不小的开销。
三）、技术设计：
为了提高二次供水设备的性能，设计领域的专家同仁进行很多的诸如优化设计方法针对二次供水设备的设计有指导意义的研究。以优秀模型统计资料为基础的速度系数优化法、以水力损失最小为目标的损失极值优化法、以某一指标为目标函数的准则筛选优化法等。另外，CFD先进技术的问世，采用CFD计算流体力学分析技术，从产品设计之初就开始引入，一直到设备的功能化设计的时候都运用了这样的一个技术，这样的技术的好处，第一是，分析流体在设备内的流态，减少局部阻力损失，另外一个作用就是优化局部设计，提高产品本身的一些性能。
传统供水方式需要人工进行控制，新型二次供水设备智能操作进行控制。利用互联网云服务平台进行实时监控供水设备，。一切尽在掌握中。。依托工业互联技术，可以选取一个位置，在一段时间内对该地的用水数据进行一个分析。并且将数据上传给平台。那么平台可以分析出压力波动的区间，这样可以给予有实际应用数据的支撑。在运营环节结合工业互联技术，对收集到的数据进行一个分析。那么应用到产品和项目的实际应用中，不仅是对于工程的安全性起到了关键性作用。有时这种合理的调整也能节省后期运营的一个运行成本和管理成本。
三、未来发展方向
一）、智慧供水开启供水工业互联时代（智联无负压供水设备）
国家最高级别的战略级科研课题十二五水专项的新型二次供水设备的研制和产业化子课题，研究任务集中在保障改善水质和节能两个点。即研发了一款智联无负压供水设备，智慧供水开启供水工业互联时代。
智联供水不仅在高效节能、水质保障与改善、水质在线监测监控等方面技术植入，并且通过工业互联的解决之道，融合多个行业技术成果，将智能机器、数据分析决策、人员进行实时连接，有效的提高了决策质量、管理效率、设备的安全性能以及有限资源的利用率。
设备层：通过应用人工智能、机器通讯、网络传感器和工业互联网软件等技术使制造出的设备本体具备了自适应和自学习的功能，同时还可以通过系统平台与控制中心和其他在同一平台上的供水设备保持实时通讯，随时进行数据传输和控制，协同工作。
网络层：
信息和数据可以在网络内准确、快速的无缝传递，确保更高效的数据处理过程。同时，依据所有设备在网络中的位置和状态，通过拓扑计算和路由优化能够找到更有效的设备协同解决方案。
管理层
越来越多的设备和人员通过网络连接起来，在系统内通过互相协作，优化管理流程，提高运营效率，实现了资源的优化，提高了系统的安全性。在市政管网供水不足的情况下，通过设备调蓄能力的调节实现错峰供水和管网进行调度，降低水务公司的运营成本。工业互联系统的一个主要目标就是在资源受限的前提下提高资源的使用效率。
二）、关注供水的未来
其实最后关注的重点是“未来”，在不久的未来我们的供水设备呈现的样子，和很多用户进行了探讨，和业内的专家学者一起研究，不仅仅是产品外观和结构的提升，而是在产品理念和客户价值上所带来的创新型的突破。在改善水质和在线监测上，在二次供水终端使用超滤技术，使超滤膜与市政管网、无负压设备直接对接后达到安全和节能效果。二次供水系统在线监控技术研究方面利用在线颗粒监测技术，在实际运用中为超滤膜装置的有效运行和优质水的生产提供安全保障。
随着产品技术标准化实施和市场不断规范，二次供水设备的精细化精品化不断地呈现产品工艺、材料、性能、质量等级、外观等方面力求精益求精的高品质。
1、向专用化方向发展。针对不同的供水系统、用水性质、使用环境和用户需求等提供不同规格及性能的无负压供水产品，以适应产品多样化、专用化的市场需求。比如，用于生活供水系统(包括居住小区、住宅、办公、商场等)必须为卫生、节能和压力稳定的生活二次供水设备；用于学校应为能适应集中用水量变化的学校专用二次供水设备；用于城镇中途提升加压应为高性能、节能省地和多功能控制的水厂泵站专用二次供水设备；用于超高层建筑应为承压安全、节能和节资的超高层建筑专用无负压专用供水设备。采用一体化结构设计和智能化控制，使整套设备体积紧凑、占地小、重量轻、安装快，并且高性能和灵活方便。
2、向多元化方向发展。二次供水设备应满足其进水量、进水压力及水质的要求，当不能满足时应与其他设施配套使用。比如，可采用双路有压水源进水、自备井及不锈钢水箱备用水量来弥补进水量不足或事故断水的问题；当进水的水质浊度、色度、硬度等不能达到使用要求时，可在进水管上设置水处理设施等。
1、向专用化方向发展。针对不同的供水系统、用水性质、使用环境和用户需求等提供不同规格及性能的无负压供水产品，以适应产品多样化、专用化的市场需求。比如，用于生活供水系统(包括居住小区、住宅、办公、商场等)必须为卫生、节能和压力稳定的生活二次供水设备；用于学校应为能适应集中用水量变化的学校专用二次供水设备；用于城镇中途提升加压应为高性能、节能省地和多功能控制的水厂泵站专用二次供水设备；用于超高层建筑应为承压安全、节能和节资的超高层建筑专用无负压专用供水设备。采用一体化结构设计和智能化控制，使整套设备体积紧凑、占地小、重量轻、安装快，并且高性能和灵活方便。
2、向多元化方向发展。二次供水设备应满足其进水量、进水压力及水质的要求，当不能满足时应与其他设施配套使用。比如，可采用双路有压水源进水、自备井及不锈钢水箱备用水量来弥补进水量不足或事故断水的问题；当进水的水质浊度、色度、硬度等不能达到使用要求时，可在进水管上设置水处理设施等。
3、打造全生命周期规划、设计、建设、运营、运维体系，支持多方共赢的商业模式。产品不仅仅是一款设备，而是一个整体的概念。保证整个制造过程的高品质，工业4.0的生产标准智能化标准化的生产方式，把相关资料精度提到最高，经过了十几年的沉淀，对于行业的理解和实际调研对于整个二次供水设备的设计、研发、以及制造工艺的改进从功能级到智能级的跨越。提供更加全面的系统方案，服务精准精确到位。为用户为管理运营者提供切实的价值。
结束
随着人民生活水平的提高，健康意识的增强，对水质、水压的要求越来越高。因此，加强对二次供水的管理，保证用户用到符合国家水质水压标准的水，已成为政府和供水企业必须解决的问题。近年来国家城镇化建设的发展，城镇供水管网及供水条件有了极大的改善，同时国家也积极提倡节约能源低碳经济，无负压供水设备以其卫生、环保、节能、省地的绝对优势得到广泛认可，因此在市场上得到极大的推广与应用。但是在整个产业链上需要各责任主体合作共赢来保障用水的品质。就像“生命保”方案应运而生。它是专门应用于建筑楼宇中保护居民生命健康安全的一个综合解决方案。能够为楼宇提供饮用水处理、水质保障与在线监测，室内空气过滤与在线监测服务。并且通过手机APP，小区居民便可以时时看到自己居住的室内的水质和空气质量，放心的喝到健康纯净的水，呼吸到新鲜纯净的空气。威派格为“生命保”项目提供了国家十二·五重大专项——水专项的研究成果基础之上的智能水处理技术、水质在线监测，以及咨询、管理等服务。为水质安全健康保驾护航。
