消防水池水箱水质防护措施初探.doc

消防水池、水箱水质防护措施初探

摘要：本文分析了消防水池、水箱中微生物的来源，并分别从设计、施工、维护阶段介绍了保证消防用水水质的措施。
关键词：微生物 消防水池 水质
The Research of the protection of water quality in fire reservoir and fire tank
Abstract：In this paper the author analyzed the source of the microorganism which is harm for the fire reservoir and fire tank. The author also introduced the method to prevent the water in the tank from pollution in the ways of design construction and routine maintenance.
Key words: microorganism fire reservoir water quality
1.背景：
随着我国城市规模的不断扩张，各种易燃装修材料的不断应用以及人们对建筑防火的认识程度不够等原因，各类火灾事故频发：
2014年1月11日香格里拉古城四方街发生火灾：由于消防管道供水仅持续15分钟，大火持续了十余小时，经济损失逾1亿元人民币。2014年1月14日，浙江台州大东鞋厂发生火灾，由于消防水量严重不足，厂内消火栓设施形同虚设，最终导致大火蔓延，火灾造成16人死亡，5人受伤。
尤其是近几年，由于各种城市综合体、高层、超高层等建筑的不断建设，使建筑消防领域的从业人员的挑战愈加严峻。由于消防水池和屋顶消防水箱在灭火时比市政管网更加安全可靠的特点和国内外采用消防水池和水箱联合作用的众多实战灭火成功案例，使得人们对设置消防水池、水箱的重视程度不断提高。
大量灭火案例表明：消防水系统作为建筑消防的主要控火、灭火系统，消防水量的有效供给是扑灭火灾的主要保障。因此新版《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014[1]再次提高了对消防水池和水箱贮水量的要求。如现行《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014[1]第5.2.1.1条规定：一类高层公共建筑高位消防水箱的贮水量不应小于36 m3，当高度大于100m时不应小于50 m3，当建筑高度大于150m时不应小于100 m3。又如，原《建筑设计防火规范》GB50016-2006[2]以及《高层民用建筑防火规范》GB-50045-2005[3]中规定的民用建筑的室外消防流量均小于等于30L/s。而现行《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014[1]中对建筑体积大于50000m3的民用建筑，其室外消防用水量的均提高至40L/s。
但是，随着消防水箱、水池贮水体积的不断增大，其贮水水质恶化问题并没有受到有效的重视。由于设计人员所设计的大多数消防水池中的水都无法及时更新，在水池长期不清洗的情况下致使各种微生物滋生繁衍，腐蚀和堵塞消防管道从而对消防系统的可靠性造成影响，同时污染后的消防用水在灭火过程中还会对建筑物造成二次污染。消防贮水的水质性污染，还会造成大量水资源的浪费。
2.消防水池水质现状：
笔者对重庆市区的多座独立设置的消防水池、水箱进行调查发现：大部分消防水池底部有黑色沉积物，消防水池、水箱内贮存的水存在不同程度的发臭现象。其中仅有的2座消防水池水质较好原因是近期进行了水池的清洗维护工作，重新更换了自来水。笔者将水池中的表层及底部水进行采样，对水池水质的检查结果显示，水池水质严重超标，大部分消防水池、水箱的水质达到劣五类水质标准。消防管道遭受了不同程度的腐蚀，其中有1座水池由于长期疏于管理，管道腐蚀情况严重。
3.消防水池微生物的来源：
影响消防水池的微生物主要是一些厌氧、兼性厌氧细菌和藻类等，其中细菌以铁细菌、硫细菌为主。其生活习性或代谢产物会腐蚀水池中的管道设施，进一步影响到水池的水质。水池中微生物的主要来源有：
(1) 消防水源
当建筑处于城市供水管网末梢时，会因为自来水中的余氯不足而导致微生物得不到彻底灭活而进入消防水池。还有一些建筑利用附近的天然水体作为消防水源，没有进行消毒杀菌处理，从而使消防水池内的微生物超标。
(2) 溢流管、通气管、泄水管等管道：
溢流管、通气管、泄水管等管道是为了保证水池的正常运行而设置的管道。但是若将这些管道设置在污染严重的位置，管道周围的微生物便会利用管道进入消防水池。从而影响水池的水质。
(3)检修人孔：
消防水池应设置检修人孔以便检修人员进入水池进行检修。然而大多数检修人孔的检修孔盖和池顶板不能密闭，水池顶上大量的厌氧菌或者兼性厌氧微生物等便会顺着检修孔盖和顶板之间的间隙进入水池。
4.消防水池水质维护方法：
4.1.设计阶段：
4.4.1 .非生活用水和消防用水合用：
将消防水池、水箱和生活水池、水箱分开设置，从而避免消防用水对生活用水的污染，是现在广为采用的一种设计方法。但是当单独设置消防水池、水箱时，会因消防水池、水箱中的水长期停滞、不流动而造成水质污染的现象。为了有效维护消防用水水质，可将贮存的消防用水和对水质要求不严格的空调循环水的补水、冲厕用水、景观绿化用水等合用水池、水箱。因在日常生产、生活过程中贮存在合用水池、水箱中的水不断被利用而从市政管网得到更新，使其中贮存的消防用水量得以保持较高的水质要求。同时，为使其中贮存的水得到有效更新，该水池、水箱的非消防用水吸（出）水管宜布置在消防水位以下（距离池（箱）底不小于150mm）。但是应用该系统时应采取确保消防贮水量不做他用的技术措施：如在吸水管上设置虹吸破坏孔（管）、设置消防水位自动停泵报警等。
我院设计的某三甲综合医院项目采用消防给水和空调循环水补水合用水池、水箱的系统。该项目消防总用水量为684m3。空调循环水补水最大日用水量为300 m3/d，最大时为30 m3/h。该工程在地下一层设有消防、空调用水合用水池800 m3（分成两格），在最高单体建筑屋顶布置消防、空调用水合用水箱46 m3（分为两格）。空调循环补水量占合用水池贮水量的17%，最快更新周期为2.7d，循环补水量占屋顶合用水箱贮水量的28%，最快更新周期为1.5h。该项目投入使用至今，消防水系统运行良好，消防用水水质得到有效维护。
4.4.2 .生活用水和消防用水合用：
受制于《建筑给排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）[4]第3.2.8条约束，本设计方法并不适用于普通的单体建筑。但是该种设计方案可用于消防用水和生活用水差别不大或者消防用水少于平均日生活用水的的高层、超高层的综合体（小区）建筑中。该系统通过合用消防、生活水池、水箱，可以有效节省占地面积，同时在火灾发生时生活用水可立即作为消防用水供消防设备使用，从而在一定程度上增大了消防贮水量。在日常生活用水过程中，合用水池、水箱的水通过不断被用户使用而从市政管网得到更新，从而将其中的消防用水水质维持在相当高的标准之上。
消防用水和生产、生活用水合并时，为防止消防用水被生产生活用水所占用，还要求有可靠的技术措施保证消防用水不做他用。应用该系统时还应保证水池、水箱中的水能及时更新，其水质需要满足生活用水的要求，通常48小时内应更新一次。当合用水池、水箱内的贮水48小时内不能得到更新时，应设置水消毒处理装置。保证生活饮用水符合现行国家标准《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的规定。
上海中心大厦[5][6]作为建筑高度632m的超高层建筑，该建筑最大日用水为5255m3/d，。一次灭火合计消防用水量为1008 m3。经多轮论证比较，最终上海中心大厦采用了生活、消防合用给水系统。该建筑分别在B5层、20层、50层、83层、116层设置了合用水箱，水箱总容积2365 m3，其中贮存生活用水885 m3，消防用水量1480 m3。
4.4.3 .消防水池、水箱增设消毒杀菌设施
对独立的消防水池、水箱，为保障其贮水水质，可以在消防水池、水箱中设置消毒灭菌装置。
根据消毒灭菌设备的布置位置可分为水池、水箱内布置和水池、水箱外布置。水池、水箱内布置的消毒灭菌装置安装布置简便，存在不需要增设管线，也不需要在池壁开孔，不占用设备房内的空间等优点，但是后期维修管理困难。水池（箱）外装置需要在池（箱）壁上开孔布置进出水管，需要占用设备房内的一部分空间，但是有利于维修管理。
根据其灭菌原理可分为生成臭氧灭菌和电解水灭菌。前者的工作原理是使氧气（或空气）通过高频高压电场，使氧转化为臭氧，并及时和水混合，利用臭氧的强氧化作用，杀灭水中的细菌。后者采用微电解原理，通过电化学反应，使水中溶解的氯离子、水分子产生以下氧化性物质：次氯酸（HCIO-）、二氧化氯（CIO2）、臭氧（O3）、活性氧（O）、分子氯（Cl2）等。上述氧化性物质通过扩散和循环对水箱、水池中的水及水箱、水池内壁进行处理，破坏水中及水箱、水池内壁的细菌、藻类微生物细胞，达到消毒、灭藻的效果。
设计人员在选用水池、水箱消毒杀菌设施时应根据水池、水箱的大小、具体设置位置、周围设施布置形式及房间格局等具体情况选择合适的消毒灭菌装置。根据贮存水量的多少和水池（水箱）所处的环境因素等综合考虑选择不同处理能力的消毒设施。
4.4.4 .其他保证消防水质的设计措施：
水池的进水管和出水管应分开设置，避免形成短流。《全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水》（2009年版）[7]中明确指出：“合用水池有效容积大于100m3时，水池内应设置导流墙，以防止死水”。而在消防水池中也宜设置导流墙，减少死角，避免死水区的存在。
水池应尽量避开污染区，当由于条件限制无法避免时，应采取保障措施。避免污染物通过空隙和呼吸管、溢流管等进入水池。合理设置呼吸管和溢流管以及人孔等容易进入污染物的位置。呼吸管应有足够的高差和距离间隔，高差一般情况下不应小于500mm，以便形成微小的气压差，来驱动水池上部空气流动，保持空气的新鲜度，避免因氧气不足而导致的水质恶化。
4.2.施工阶段：
严格进行施工质量把关，做好材料进场检查、隐蔽工程检查等。水池的基础应有足够的承载力并牢固、稳定，防止基础下沉或不均匀沉降而将水池拉裂。选用质量较好的防水混凝土和防水涂料，并在施工养护阶段选择专人进行养护，防止后期使用过程中水池渗水现象的发生。施工过程中应保持水池的清洁，竣工验收前应该将水池中的杂物和通气管、溢流管等管道清理干净。
4.3.日常管理维护阶段：
日常维护阶段应维护好消防水泵房和消防水池上空的通风条件，尤其是保证消防水池通气管、溢流管管口等处的空气质量。室内空气保持干净清洁，防止水泵房内空气受到污染。管理人员应经常开启消防水泵试水。定期将消防水池的水位提高使水从溢流管流出，从而清洗溢流管。定期对通气管、人孔、溢流管和池内水质进行检查。发现水质变化应及时分析原因并采取相应措施。
5.结语
在消防问题日益凸显的今天，消防水池、水箱作为保证性较高的消防水源，日益得到人们的重视。虽然 《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014中规定的消防水池、水箱的容积比之前《建筑灭火设计规范》GB50016-2006中要求的消防水池、水箱容积有所增加，但是却没有对消防水池中的水质问题提出具体要求。而良好的消防水质对提高灭火的有效性以及防止二次污染有重要的保障。本文从设计、施工、和日常维护阶段对消防水池、水箱水质的保障措施进行了简要论述。希望行业内的同行有所借鉴。
参考文献：
[1] 中国中元国际工程公司.GB 50974—2014消防给水及消火栓系统技术规范[S] .北京:中国计划出版社,2014.
[2] 中华人民共和国公安部.GB 50016—2006建筑设计防火规范[S] .北京:中国计划出版社,2006.
[3] 中华人民共和国公安部.GB 50045—95高层民用建筑设计防火规范[S] .北京:中国计划出版社,2005.
[4] 上海市建设和管理委员会.GB 50015—2003建筑给水排水设计规范[S] .北京:中国计划出版社,2009.
[5] 龚海宁.上海中心大厦生活消防合用系统及其联动控制技术研究[J].给水排水,2015,41(3).
[6] 归谈纯.上海中心大厦给排水及消防系统设计介绍[J].给水排水,2015,41(1).
[7] 中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水[M] .北京:中国计划出版社,2009.

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