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淺談無(wú)負(fù)壓供水方式在市政二次供水中的應(yīng)用

 sujunad 2024-12-16

 本文探討了無(wú)負(fù)壓供水方式在市政二次供水中的應(yīng)用,并分析了其與傳統(tǒng)供水方式的優(yōu)劣,無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)具有節(jié)能、高效、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì),符合我國(guó)市政二次供水的發(fā)展趨勢(shì),并具有廣闊的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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、無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)基本原理  


1.1 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備分類
      無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備主要分為罐式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備箱式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備
1.2 無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)理論
      當(dāng)管網(wǎng)的進(jìn)水量大于設(shè)備的出水量時(shí),緩沖水罐(箱)就會(huì)灌滿水,這時(shí)通過(guò)緩沖水罐(箱),水泵就會(huì)將管網(wǎng)中的水吸入。反之,當(dāng)管網(wǎng)的進(jìn)水量比設(shè)備的小的時(shí)候,緩沖水罐(箱)內(nèi)的壓力和液面就會(huì)開始往下掉。當(dāng)罐內(nèi)氣壓低于大氣壓時(shí),為防止罐內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓,進(jìn)/ 排氣閥將進(jìn)氣打開。當(dāng)緩沖水罐(箱)的水位不斷下降至設(shè)置的最低液位后,水泵便停止了運(yùn)轉(zhuǎn)。
1.3 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的作用
      無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備在二次供水中的作用是非常重要的。由于二次供水系統(tǒng)中的用水量是隨時(shí)變化的,保持正常供水,水壓平衡是關(guān)鍵所在。如果二次供水系統(tǒng)中的水壓不穩(wěn)定,就會(huì)導(dǎo)致供水不足、水質(zhì)不佳等問(wèn)題。無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備能夠幫助維持二次供水系統(tǒng)中的水壓平衡,確保正常供水,并減少供水系統(tǒng)

的維修保養(yǎng)。利用間歇性水泵自動(dòng)控制系統(tǒng),無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備對(duì)二次供水系統(tǒng)的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并根據(jù)市政管的水壓變化對(duì)水泵進(jìn)行自動(dòng)啟閉控制,確保防止二次加壓供水系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生負(fù)壓,消除機(jī)組運(yùn)行對(duì)市政管網(wǎng)的影響,實(shí)現(xiàn)安全可靠、平穩(wěn)連續(xù)供水,不影響附近用戶用水。充分利用市政管網(wǎng)在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的富余壓力,始終做到既不對(duì)市政管網(wǎng)產(chǎn)生不良影響,又使用戶需求得到最大限度的滿足,減少了供水量的消耗,使供水系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)。

二、無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備在二次供水中的應(yīng)用  


2.1 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備運(yùn)用的技術(shù)
      無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備采用了多種先進(jìn)技術(shù),如自動(dòng)化控制技術(shù)、高效節(jié)能技術(shù)及智能診斷技術(shù)等,這些技術(shù)統(tǒng)籌優(yōu)化成為無(wú)負(fù)壓二次供水設(shè)備的核心技術(shù)。
2.2 傳統(tǒng)二次供水設(shè)備中存在的問(wèn)題
(1)水質(zhì)問(wèn)題:傳統(tǒng)市政二次供水必須修建水箱(池),如果水箱老化、維護(hù)不及時(shí)等原因會(huì)導(dǎo)致水箱內(nèi)的水質(zhì)受到污染,甚至可能含有有害物質(zhì)。
(2)能源利用問(wèn)題:傳統(tǒng)市政二次供水方式必須先將市政管網(wǎng)中的自來(lái)水引入水箱(池),將市政管網(wǎng)的余壓降低為零后再進(jìn)行二次加壓,導(dǎo)致能量大量浪費(fèi)。
(3)水資源浪費(fèi)問(wèn)題:傳統(tǒng)市政二次供水的水箱(池)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的漏、滲問(wèn)題,導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)和環(huán)境污染。同時(shí),水箱(池)的長(zhǎng)期使用會(huì)在其內(nèi)壁產(chǎn)生沉淀物和結(jié)垢,滋生細(xì)菌、病毒等微生物,需要定期清洗消毒來(lái)保證水質(zhì)安全,這也浪費(fèi)
了大量水資源。
(4)設(shè)備維護(hù)問(wèn)題:傳統(tǒng)市政二次供水設(shè)備的選型較大,功率較大,能耗較高,同時(shí)機(jī)組運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用更大。
(5)設(shè)備安裝問(wèn)題:傳統(tǒng)市政二次供水系統(tǒng)需要修建水箱(池),導(dǎo)致施工工作量增大,設(shè)備安裝更麻煩,施工工期更長(zhǎng),設(shè)備占地面積更大。
2.3 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備在二次供水中應(yīng)用效果
以寶安區(qū)優(yōu)質(zhì)飲用水入戶工程(八期)Ⅲ標(biāo)中某小區(qū)優(yōu)飲改造為例,該工程共涉及一棟居民樓,樓層高19 層,其中1 ~ 3層為商業(yè),4 層為夾層無(wú)住戶,5 ~ 19 層為住宅,每層8 戶,屋頂有1 戶。已完成抄表到戶,小區(qū)內(nèi)涉及二次供水的戶數(shù)共
有121 戶。
(1)據(jù)建筑物配置的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量、使用人數(shù)、用水定額、使用時(shí)數(shù)及小時(shí)變化系數(shù),按下式計(jì)算出最大用水時(shí)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率:

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式中:
U—生活給水管道最大用水時(shí)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率(%);
qL—最高用水日的用水定額(L/ 人·d);
m—每戶用水人數(shù)(人),一般普通住宅宜取3.5 人,別墅宜取4.0 人;
Kh—小時(shí)變化系數(shù);
Ng—每戶設(shè)置的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量數(shù);
T—用水小時(shí)數(shù)(h),居民住宅小區(qū)取12h。
表1 設(shè)計(jì)流量參數(shù)表
戶數(shù)N(戶)最高日用水定額(L/人?d)
衛(wèi)生器具給水當(dāng)量總數(shù)Ng
時(shí)變化系統(tǒng)Kh
121200780.452.2
     小區(qū)戶型為一廚兩衛(wèi),每戶當(dāng)量數(shù)取值6.45,衛(wèi)生器具給水總當(dāng)量Ng:121×6.45=780.45。如表1 所示
      通過(guò)代入相關(guān)數(shù)據(jù)得出設(shè)計(jì)流量Q=24m3/h。

三、無(wú)負(fù)壓供水與傳統(tǒng)供水優(yōu)勢(shì)對(duì)比  

      我國(guó)早在1994 年頒布了《城市供水條例》,其中明確表示:“禁止在城市管網(wǎng)公共供水管道上直接裝泵抽水?!币?yàn)樵诠补芫W(wǎng)上裝水泵進(jìn)行直抽會(huì)對(duì)市政管網(wǎng)的水壓造成很大影響,還可能會(huì)產(chǎn)生水污染,甚至還可能導(dǎo)致管網(wǎng)受到破壞。因此,便產(chǎn)生了傳統(tǒng)集中二次供水方式:

(1)重力供水方式:通過(guò)設(shè)置高位水箱(池)和設(shè)置低位水箱(池),利用液位控制水泵進(jìn)行供水;

(2)變頻調(diào)速供水方式:通過(guò)水位傳感器會(huì)監(jiān)測(cè)低位水池的水位高度,并將水位信號(hào)傳送給變頻調(diào)速器,變頻調(diào)速器會(huì)根據(jù)水位信號(hào)和預(yù)設(shè)的水位范圍,控制水泵的啟動(dòng)、停止和轉(zhuǎn)速,以保持低位水池的水位在設(shè)定范圍內(nèi);

(3)氣壓供水方式:通過(guò)水泵往氣壓供水罐內(nèi)注水,使得罐內(nèi)水位上升,對(duì)罐內(nèi)的空氣進(jìn)行壓縮,當(dāng)水位到達(dá)一定高度時(shí),水泵停止運(yùn)作,當(dāng)用戶用水時(shí),水就被罐內(nèi)壓縮空氣壓入供水管道進(jìn)行供水,隨著罐內(nèi)的水位降低,空氣壓力減小時(shí),水泵再次啟動(dòng),向罐內(nèi)注水加壓,利用這樣循環(huán)往復(fù)的動(dòng)作來(lái)達(dá)到加壓供水的目的。

      無(wú)論是哪種傳統(tǒng)的二次供水方式都是在市政供水管網(wǎng)水壓不足需要加壓的情況下,先在蓄水設(shè)備中引入市政管網(wǎng)供水,再進(jìn)行二次加壓,這種二次供水方式存在以下問(wèn)題:一是市政供水管網(wǎng)原有的壓力不能得到充分利用;二是二次污染水質(zhì)問(wèn)題比較嚴(yán)重;三是水池(箱)要經(jīng)常清洗保養(yǎng),給二次供水管理增加了一定的難度;四是水池既占地面積大,又增加了總投資的設(shè)施。

       無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備在二次供水中應(yīng)用的技術(shù)原理主要是通過(guò)微機(jī)變頻技術(shù)、負(fù)壓處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)負(fù)壓供水。設(shè)備直接接入市政管網(wǎng),沒(méi)有水池或水箱,利用管網(wǎng)的原有壓力,在原有壓力的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)供水壓力再次疊加。根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)加壓的壓力,使得二次加壓設(shè)備的選型減小,在節(jié)省初期建設(shè)投資的同時(shí)也減少了使用過(guò)程中能源浪費(fèi)。當(dāng)用戶的用水量增加,當(dāng)微機(jī)檢測(cè)到市政管網(wǎng)中的水壓低于用戶所需的用水壓力時(shí),微機(jī)會(huì)自動(dòng)打開變頻器,無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)開始工作,使得管網(wǎng)壓力增加到用戶所需的用水壓力時(shí),壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)管網(wǎng)出水口以一恒定的水壓出水,保證用戶用水壓力恒定。當(dāng)用戶的用水量減少,無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)出水壓力逐漸降低直至當(dāng)前用戶所需水壓。無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)能夠充分利用市政管網(wǎng)的原有壓力,同時(shí)確保用戶供水壓力的穩(wěn)定。

       無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備能夠根據(jù)用戶的實(shí)時(shí)用水需求自動(dòng)調(diào)節(jié)出水流量和壓力,從而確保了供水的持續(xù)性和穩(wěn)定性。即使在水需求最大的高峰用水期,該設(shè)備都能夠保持水壓的穩(wěn)定,確保用戶在任何時(shí)候都能夠得到恒定的供水。又因?yàn)闊o(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的工作原理和設(shè)計(jì),有效地隔絕了外部環(huán)境,從而防止了外部污染物進(jìn)入管網(wǎng)系統(tǒng),大大降低了水質(zhì)受到污染的風(fēng)險(xiǎn),為用戶提供了更為清潔、安全的供水。而且無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備不需要建設(shè)水箱(池),所以一整套的供水設(shè)備占地面積小,可以應(yīng)用于各種地形條件,適用于不同的建筑類型,避免了水質(zhì)二次污染,降低了建設(shè)投資。此外,

無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的智能化程度也越來(lái)越高,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制,大大提高了運(yùn)維效率,并降低了維護(hù)成本。

四、采用無(wú)負(fù)壓二次供水的不足  


     (1)無(wú)負(fù)壓二次供水設(shè)備是直接安裝到市政管網(wǎng)上的,因此可能會(huì)增加市政管網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。特別是用戶在用水高峰期,無(wú)負(fù)壓二次供水設(shè)備的高負(fù)荷運(yùn)行可能會(huì)對(duì)周邊用戶的市政管網(wǎng)水壓產(chǎn)生影響,進(jìn)而降低供水的可靠性。
     (2)無(wú)負(fù)壓二次供水系統(tǒng)需要采用先進(jìn)的設(shè)備和控制系統(tǒng),相對(duì)于傳統(tǒng)的供水系統(tǒng),其技術(shù)含量更高,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,需要較高的初期投資和維護(hù)成本。
     (3)無(wú)負(fù)壓二次供水系統(tǒng)需要精確控制水壓差值,必須具有多重的、可靠的防負(fù)壓、防倒流、防水表計(jì)量沖擊等措施,確保供水的穩(wěn)定性和可靠性,因此對(duì)技術(shù)要求較高,需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)和管理。
      (4)無(wú)負(fù)壓二次供水系統(tǒng)沒(méi)有貯水設(shè)備,所以受市政供水影響,供水調(diào)節(jié)能力變差,一旦市政供水出現(xiàn)故障,無(wú)負(fù)壓二次供水系統(tǒng)也就處于癱瘓狀態(tài)。
      (5)節(jié)能效果有限:雖然無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)可以充分利用市政管網(wǎng)的余壓供水,但在用水高峰期仍需要使用加壓泵,因此其節(jié)能效果有限。
      (6)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,設(shè)備生產(chǎn)不夠規(guī)范:目前市場(chǎng)上無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,設(shè)備生產(chǎn)缺乏規(guī)范。不同設(shè)備的負(fù)壓消除方式和原理各不相同,對(duì)市政給水管網(wǎng)的影響分析研究不足,部分設(shè)備無(wú)法完全消除負(fù)壓,從而影響供水質(zhì)量。

五、結(jié)論  

  

      通過(guò)了解無(wú)負(fù)壓二次供水方式的原理,及其在二次供水中可以得出無(wú)負(fù)壓二次供水方式相比傳統(tǒng)二發(fā)展優(yōu)勢(shì),但無(wú)負(fù)壓二次供水方式在我國(guó)尚屬于新型二次供水方式,所以在我國(guó)還沒(méi)有專門的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

(1)無(wú)負(fù)壓二次供水方式具有節(jié)能、高效、無(wú)污染的優(yōu)勢(shì),符合我國(guó)市政二次供水的發(fā)展趨勢(shì);

(2)無(wú)負(fù)壓二次供水方式在未來(lái)具有極高的推廣應(yīng)用價(jià)值;

(3)建立一套完備的無(wú)負(fù)壓二次供水產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系和監(jiān)管制度是我國(guó)水務(wù)監(jiān)管部門需要解決的問(wèn)題,以保證市政二次供水的安全可靠。

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