浅析超高层建筑内的给水\中水系统设计思路
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摘要：随着国内经济的持续发展，人民生活质量水平不断得到提高，人们对建筑内的附属设施格外关注。
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
0引言
地下四层部分战时为六级人员掩蔽，平时为汽车库。地下二层、地下三层及地下一层为汽车库。左侧为54层超高层公寓楼，四层及以下部分是裙房，包括餐饮及商铺等。右侧为47层超高层办公楼,四层及以下部分是裙房，包括餐饮及商铺等。公寓楼和办公楼建筑高度均为201.3m。
一、建筑给水
1.1立管位置建筑给水系统设计首先要解决立管位置的问题，应考虑到使用功能的便利、环境对立管保护的影响、使用后的维修或更换的方便及对内部美观的影响等。给水立管若设在厨房拐角，其缺点是厨房炊事产生的烟气极易腐蚀管道和配件，并对厨房设置台板或吊柜及维修或更换立管带来不便，也影响美观，其优点是靠近外墙，更换埋地水平管比较有利；若给水立管设在卫生间拐角，其优点是位置比较隐蔽，卫生间内的烟气较少、立管易于维修或更换，但导致了不利于水表的管理及维修现象（自来水、中水公司管理到户表），故最佳设计思路应该设置独立的公共管道井，将立管集中放置，在管井内设置户表以便各部门后期维护管理。
1.2立管穿越楼板（套管）有不少设计说明未明确立管穿越楼板时应加装套管的要求，致使诸多施工单位安装立管时未加装套管。这将给以后的维修或更换带来许多不便。为避免上述情况的发生应加装套管，如图1所示。套管的公称直径应比给水立管大2～3级，并且宜用加厚的镀锌管来制作。为了防止套管处渗漏再用6．5～10的钢筋焊上一个止水环。
图1
1.3.水表出户
近几年出于建筑的私密性、安全性的考虑，三表(水、电、气)出户已成为一种趋势。三表出户关键是三表的识读功能问题。
以《建筑给水排水设计规范》GB50015—2003(2009年版)中规定：住宅的分户水表宜相对集中读数，且宜设置于户外；对设在户内的水表宜采用远传水表或IC卡水表等智能化水表。在改革开放至20世纪末期间住宅给水水表常设于住宅厨房、卫生间等用水点，一户内设多块水表，给收费人员带来不便；同时，入户抄表也扰乱了居民的正常生活。随着居民对私密性和安全性的重视，建议在设计中应尽量做到水表出户，如水表设于室内则使用磁卡式水表。水表出户有以下几种方式：
1) 在一层或地下室设置独立水表间，将水表集中设置，每户单独设置给水立管。
2) 每层集中设置水表井，水表集中设置。
3) 水表设于楼梯间休息平台处。给水支管设于平台处，每户设一水表箱，将水表箱嵌入休息平台两侧墙上。
4) 使用远传水表、卡式水表。
1.4本工程给水系统如下：
市政给水管网供水压力为0.25MPa。本工程左侧公寓塔楼最高日用水量65.52m3/d，最大小时用水量6.825m3/h。右侧办公楼的最高日用水量78.24m3/d，最大小时用水量14.67m3/h。根据市政供水压力，本项目3层及以下用水点采用市政压力直接供水；3层以上用水点采用二次加压串联供水以及水泵水箱联合变频供水方式。办公楼和和公寓楼水箱；并分别设置低区加压给水泵和变频给水泵。在办公楼32层设转输水箱，在公寓楼28层设转输水箱，分别设置高区加压给水泵及变频泵。在办公楼和公寓楼屋顶分别设屋顶水箱。办公楼给水系统分为7个区：45～47层由屋顶水箱和三台变频水泵（两用一备）联合供水；42～45层由屋顶水箱供水；35～41层由屋顶水箱减压供水；28～34层由32层避难层水箱和两台变频水泵（一用一备）联合供水；13～27层两个区由32层水箱减压供水；4～12层由地下三层水箱和三台变频水泵（两用一备）联合供水。公寓楼给水系统分为9个区：其中52～54层由屋顶水箱和三台变频供水设备（两用一备）加压供水；47～52层由屋顶水箱供水；41～46层由屋顶水箱减压供水；35～40层由28层水箱和两台变频水泵（一用一备）联合供水；23～34层由28层水箱和两台变频供水设备（一用一备）经减压阀减压供水；17～22层由28层水箱供水；11～16层由28层水箱减压供水；4～10层由地下三层水箱和三台变频泵（两用一备）联合供水。生活水箱设二次消毒装置，水箱出水管上设臭氧发生器消毒。商业部分冷水供水管上安装卡式水表。其它部位均采用普通水表，水表口径与管径相同，DN65的采用口径DN50的水表。
给水系统分区详见下图：
建筑中水
2.1中水系统选择
中水处理及回用需按市政条件分三种情况考虑：
1、有市政中水管网，有市政排水管网：
小区内排水采用污废合流（雨水系统单独考虑），排水经化粪池简单处理后排入市政污水管网。中水系统水源为市政中水。
2、无市政中水管网，有市政排水管网：
小区内排水采用污废分流。污水经化粪处理后排入市政污水管网；废水经小区废水管网收集至小区中水处理站，处理达到回用标准后回用。中水系统原水为小区回收的杂排水。
3、无市政管网：
小区内排水采用污废合流。排水经化粪池处理后经小区污水管网收集至小区污水处理站，处理达到回用标准后回用。中水系统原水为小区内回收的排水。
2.2中水回用范围
合理设计中水回用系统，需要根据小区内用水情况，结合中水供应量，合理确定中水的回用范围。
2.3中水处理工艺
由于中水原水多采用优质杂排水，多数为卫生间洗浴及洗手盆等洗涤用水，含有较低的有机污染浓度，宜采用以生物接触氧化法为主的快速一段生物处理工艺：原水格栅调节池生物接触氧化沉淀过滤消毒中水
当处理杂排水时也可采用上述工艺，但应适当延长生物反应时间，如果杂排水含油应先进行隔油处理。
当原水为污水时应进行三级处理，可采用活性污泥法和生物接触氧化法。生物接触法的生物膜培养和操作管理简单，应优先采用，但对于处理水量在万吨以上时不适应。
随着污水处理工艺的不断革新，污水处理设备的不断发展，目前中小型甚至大型污水及中水处理厂（站）在经济条件允许的情况下，开始大规模使用超滤膜配合好氧生物处理工艺进行污水处理工作。超滤膜及其前段的生物处理单元合称为膜生物反应器（MBR）。MBR处理系统（membrane biological reactor）其中文全称为膜生物反应器，顾名思义系统由超滤级别的膜系统和活性污泥生物反应器两部分构成，整个系统的原理是在活性污泥反应区利用好氧、缺氧活性污泥微生物在生物反应器内与基质（废水中的可降解有机物等）充分接触，通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖，同时降解有机污染物、吸附无机细小颗粒。接着被去除污染物的水在超滤膜系统中进行过滤和截留，过滤作用即将超大分子的有机不可降解类物质与水分子进行分离，截留作用即将活性污泥微生物截留在生物反应器中，防止活性污泥流失。
MBR处理系统的主要特点：
生化处理系统和超滤过滤系统可针对去除的污染物类型进行灵活变化，应用水处理领域范围广阔；
剩余污泥减量化，由于超滤的截留作用，生化反应区的污泥浓度维持在较高水平，泥龄较长，因此剩余污泥较少。
污水处理和回用同步，在生物反应阶段污染物降解的同时，超滤截留作用同时进行，产水可进行简单回用；
生物脱氮效率高，由于污泥浓度的提高，活性污泥的单位BOD负荷降低，有助于硝化反应的顺利进行；
单位运行费用低廉，由于超滤截留的强大作用，处理单位COD指标的电耗相对较低；
构筑物投资成本降低，反应器容积被减少的同时超滤膜系统为集成设备，放置于设备间即可，不需要单独的构筑物。
超滤的过滤精度介于微滤和纳滤之间，最小过滤孔径可达到30nm，可有效的将活性污泥截留在反应区内。根据膜组件的设置类型，膜生物反应器可分为外置式膜生物反应器和内置式膜生物反应器两大类；根据过滤原理的不同又可分为错流式、外压式和抽吸式；根据过滤膜材质的不同又分为PVDF材质、PVC材质、PTFE材质和PE材质。
在渗滤液处理领域，使用的外置式超滤膜一般为管式超滤膜，过滤模式均为循环错流式，过滤层材质一般均为PVDF，支撑层材质为聚醚砜；使用的内置式超滤膜大部分为中空纤维膜，纤维材质可以是PVC、PE、PTFE等等，过滤模式一般为抽吸式；
外置式膜过滤系统的特点是：操作简便，膜通量较大，膜通量衰减速度较慢，清洗周期较长；但在一般条件下，为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的使用寿命，需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，致使水流循环量增大，单位运行成本费用较高，同时存在的问题是泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体失活。
内置式膜过滤系统的特点是：膜通量较小，通量衰减速度较快，清洗需要离线操作，但根据膜材质的不同，亲水性材料清洗周期较长，疏水性材料清洗周期较短；内置式膜过滤系统的组成较为简单且过滤原理与外置式有很大差别，因此其系统能耗较低，单位运行成本较低。膜组件下设置的曝气系统不仅给微生物分解有机物提供了所必需的氧气，而且气泡的冲刷和在膜表面形成的循环流速对污染物在膜表面的沉积起到了积极的阻碍作用。
2.4本工程中水系统如下：
本建筑室外绿化、室内冲厕、地下车库洗地用水采用中水，由市政中水管提供水源。办公楼和公寓楼分别设置中水系统，并分别设水表计量。中水给水方式：室外绿化以及裙楼、地下室中水采用市政压力直接供水。办公楼和公寓楼中水系统分别采用二次加压串联供水以及水泵水箱联合变频供水方式。在地下三层设办公楼中水水箱、公寓楼中水水箱；并分别设置低区加压给水泵及低区变频泵。在办公楼32层设中水转输水箱，在公寓楼28层设中水转输水箱；并分别设置高区加压给水泵。在办公楼和公寓楼屋顶分别设屋顶中水水箱。
中水系统分区详见下图：
三、结论
为了使建筑给水中水技术得以推广，首先必须加强新技术的开发，加快新产品的研制，以降低给水中水处理成本；同时我们应该加大宣传力度，提高政府、企业和居民的节水的意识；完善相应制度法规和完整的水价体系，加强中水回用的监管力度；建立城市用水的综合规划，促进我国给排水事业的良性发展。
参考文献：
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