無負(fù)壓供水設(shè)備在飲水安全工程中的應(yīng)用

朱云生，王君紅，原 雨

（濰坊市坊子區(qū)水務(wù)局，山東 濰坊 261200）

無負(fù)壓供水設(shè)備在飲水安全工程中的應(yīng)用

朱云生，王君紅，原 雨

（濰坊市坊子區(qū)水務(wù)局，山東 濰坊 261200）

通過分析無負(fù)壓供水設(shè)備的原理、性能及在坊子區(qū)農(nóng)村飲水安全工程中的應(yīng)用效果，證明了無負(fù)壓供水設(shè)備在農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)中具有推廣價(jià)值。

坊子區(qū)；飲水安全；加壓泵站；供水設(shè)備

無負(fù)壓供水設(shè)備廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)高層建筑的市政管網(wǎng)供水，其特點(diǎn)是小流量、高揚(yáng)程，而在供水規(guī)模較大的農(nóng)村飲水安全工程中應(yīng)用較少，坊子區(qū)西部農(nóng)村飲水安全工程采用連續(xù)兩級(jí)無負(fù)壓供水設(shè)備的供水模式，為54個(gè)村、3.6萬農(nóng)村群眾提供了衛(wèi)生安全的飲用水。工程經(jīng)過2年多的運(yùn)行，設(shè)備操作方便，運(yùn)行可靠，取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程建設(shè)方案

1.1 工程總體布置

該工程涉及坊城街道、坊安街道、工業(yè)發(fā)展區(qū)的54個(gè)村，受益人口3.6萬。項(xiàng)目區(qū)南北長13 km，東西寬15 km，地勢由東南向西北傾斜，地面高差80 m。該工程輸水距離長，地面高差大，規(guī)劃建設(shè)兩級(jí)加壓泵站。工程總體布置為：從位于項(xiàng)目區(qū)西北處3 km的白浪河水庫凈水廠主管道上引水，沿白浪河水庫東付壩壩外腳向東南鋪設(shè)D355HDPE管道3 km到坊城街道王裴家，在王裴家村東建設(shè)一級(jí)加壓泵站。沿王平路鋪設(shè)D315HDPE管道5.5 km將水提到經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)平柳院村北，在此建設(shè)二級(jí)加壓泵站。沿王平路向南鋪設(shè)D250HDPE管道4.5 km將水引至經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)駐地；向東鋪設(shè)D250HDPE管道到北海路后沿北海向南到荊才路，再沿荊才路向東鋪設(shè)管道到濰安路西，管道長9.1 km。

1.2 工程技術(shù)指標(biāo)

該工程日設(shè)計(jì)供水能力0.25萬m3。一級(jí)泵站技術(shù)參數(shù)為：設(shè)計(jì)流量200 m3/h，進(jìn)口設(shè)計(jì)工作壓力0.2 MPa，出口設(shè)計(jì)工作壓力0.5 MPa。選用3臺(tái)水泵，一小兩大，小泵流量50 m3/h，大泵流量100 m3/h。二級(jí)泵站參數(shù)為：設(shè)計(jì)流量160 m3/h，進(jìn)口設(shè)計(jì)工作壓力0.2 MPa，出口設(shè)計(jì)工作壓力0.6 MPa。選用3臺(tái)水泵，一小兩大，小泵流量50 m3/h，大泵流量80 m3/h。

1.3 加壓泵站方案比較

該工程對(duì)加壓泵站的建設(shè)提出了兩種方案，方案一為采用無負(fù)壓供水設(shè)備加壓供水，無負(fù)壓供水設(shè)備與輸水管道直接串連，能充分利用管道余壓，實(shí)現(xiàn)疊壓供水。方案二為采用傳統(tǒng)的建設(shè)調(diào)節(jié)水池加壓方案，水先進(jìn)入調(diào)節(jié)水池，經(jīng)消毒后通過加壓泵加壓后供給用戶，需建設(shè)調(diào)節(jié)水池、加壓泵房、辦公用房、消毒設(shè)備用房等建筑物、構(gòu)筑物。兩種方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較如下：

1）占用土地。方案一需建設(shè)加壓泵房，因無負(fù)壓供水設(shè)備高度集成機(jī)電一體化，占地面積小，泵房建筑面積50 m2，占地面積80 m2，兩處加壓泵站占地160 m2。方案二需建設(shè)調(diào)節(jié)水池、加壓泵房、辦公用房、消毒設(shè)備用房等建筑物、構(gòu)筑物，一處加壓泵站需占地900 m2，兩處加壓泵站需占地1 800 m2。

2）建設(shè)費(fèi)用。方案一兩處加壓泵站建安費(fèi)用約為150萬元。方案二兩處加壓泵站建安費(fèi)用約為410萬元。

3）能源消耗。方案一能充分利用管道末端余壓，水泵揚(yáng)程小，能耗低，兩處加壓泵站總揚(yáng)程為70 m。方案二不能充分利用管道末端余壓，水泵揚(yáng)程大，能耗高，兩處加壓泵站總揚(yáng)程為110 m。

4）管理費(fèi)用。方案一設(shè)備實(shí)現(xiàn)了無人值守，自動(dòng)運(yùn)行，加壓泵站內(nèi)無需管理人員。方案二每處加壓泵站內(nèi)需管理人員5人，兩處加壓泵站年需人員工資50萬元。

5）二次污染。方案一不產(chǎn)生二次污染。設(shè)備運(yùn)行中水始終處于密閉環(huán)境中，避免了水與外界空氣等介質(zhì)直接接觸，保證了供水水質(zhì)始終處于潔凈狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。方案二水經(jīng)調(diào)節(jié)水池調(diào)節(jié)再加壓后，易產(chǎn)生二次污染，必須進(jìn)行消毒處理。

6）環(huán)境污染。方案一土建工程量小，施工時(shí)產(chǎn)生的環(huán)境污染小。無需二次消毒，運(yùn)行時(shí)對(duì)周圍環(huán)境無影響。方案二土建工程量大，施工時(shí)產(chǎn)生的環(huán)境污染較大。需二次消毒，運(yùn)行時(shí)易對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生污染。

7）工程管理。方案一無負(fù)壓供水設(shè)備為全自動(dòng)運(yùn)行，停電停水時(shí)自動(dòng)停機(jī)，來水來電時(shí)自動(dòng)開機(jī)，管理方便。方案二運(yùn)行環(huán)節(jié)多，管理復(fù)雜。

綜合比較，方案一具有明顯優(yōu)勢，最終確定該工程的一級(jí)和二級(jí)加壓泵站全部采用方案一的無負(fù)壓供水設(shè)備供水的方案。

2 無負(fù)壓供水設(shè)備的應(yīng)用

2.1 無負(fù)壓供水設(shè)備的組成及工作原理

無負(fù)壓供水設(shè)備一般由機(jī)泵、穩(wěn)流補(bǔ)償器、智能變頻控制柜、壓力傳感器及壓力開關(guān)等部件組成。工作原理為：在設(shè)備運(yùn)行過程中，如果進(jìn)水管路產(chǎn)生了壓力波動(dòng)，進(jìn)水不能滿足使用要求或進(jìn)水壓力將要突破設(shè)定的保護(hù)值時(shí)，穩(wěn)流補(bǔ)償器自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，補(bǔ)償器高壓腔中的儲(chǔ)備水瞬間釋放到進(jìn)水管路中，既滿足了用戶的需水要求，又保護(hù)了自來水管網(wǎng)不產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)調(diào)節(jié)量飽和時(shí)停機(jī)保護(hù)，當(dāng)管路進(jìn)口壓力恢復(fù)到允許供水的設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)到正常供水狀態(tài)。

2.2 無負(fù)壓供水設(shè)備主要功能

1）無負(fù)壓功能。設(shè)備須具備無負(fù)壓功能，即設(shè)備運(yùn)行時(shí)不對(duì)設(shè)備入口前管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓影響。

2）全密閉、穩(wěn)流補(bǔ)償功能。設(shè)備為全密閉結(jié)構(gòu)，輸送的水不與大氣相通，并且在全密閉的基礎(chǔ)上，能保證短時(shí)用水量大于市政管網(wǎng)給水量時(shí)，穩(wěn)流補(bǔ)償器的儲(chǔ)備水能及時(shí)補(bǔ)充供到用戶，起到穩(wěn)定和調(diào)節(jié)流量的功能。

3）無水自動(dòng)停機(jī)，有水自動(dòng)開機(jī)保護(hù)功能。設(shè)備在水源無水能自動(dòng)停機(jī)保護(hù)。

4）設(shè)備啟、?？刂乒δ?。設(shè)備應(yīng)具備手動(dòng)、自動(dòng)和遠(yuǎn)程操作的啟動(dòng)、停止功能。

5）遠(yuǎn)程監(jiān)測、監(jiān)控、監(jiān)視功能。設(shè)備具有遠(yuǎn)程監(jiān)測、監(jiān)控、監(jiān)視功能。

2.3 需注意的問題

1）為確保無負(fù)壓供水設(shè)備在正常工況下不出現(xiàn)負(fù)壓，在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證設(shè)備進(jìn)口設(shè)計(jì)流量大于出口設(shè)計(jì)流量，否則在用水高峰期設(shè)備頻繁啟停，不能為用戶持續(xù)穩(wěn)定供水。設(shè)備進(jìn)口處最低設(shè)計(jì)工作壓力不低于0.1 MPa。

2）泵型和臺(tái)數(shù)的選擇。該工程全部采用優(yōu)質(zhì)高效的格蘭富泵，該泵的特點(diǎn)是高效節(jié)能。水泵額定流量不能完全一致，應(yīng)大流量泵和小流量泵配合使用。

3）泵房要達(dá)到保溫、衛(wèi)生的要求。無負(fù)壓供水設(shè)備對(duì)環(huán)境的要求較高，一是要衛(wèi)生，二是周圍環(huán)境控制在0～+40℃。泵房設(shè)計(jì)時(shí)外墻需設(shè)保溫層，要使用保溫門、保溫窗，地面和內(nèi)墻要貼衛(wèi)生瓷，層頂設(shè)計(jì)為尖頂。

2.4 應(yīng)用效果

該工程自2014年1月建成以來，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。一是3個(gè)街道（發(fā)展區(qū)）54個(gè)村3.6萬農(nóng)村群眾喝上了安全衛(wèi)生的飲用水，年均供水量42萬m3。二是節(jié)能省電。工程運(yùn)行2年多來，年均供水量42萬m3，年實(shí)際用電量13.5萬kW·h。據(jù)測算，與建設(shè)調(diào)節(jié)水池供水方式相比，無負(fù)壓供水設(shè)備年節(jié)電量7.5萬kW·h，節(jié)能36%。三是節(jié)省了管理費(fèi)用。由于實(shí)現(xiàn)了無人值守，自動(dòng)運(yùn)行，值班人員在公司的監(jiān)控室可監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況，節(jié)省了大量的人工費(fèi)。據(jù)測算，與建設(shè)調(diào)節(jié)水池供水方式相比，年可節(jié)省人工3 650個(gè)，節(jié)省人工費(fèi)用50萬元。四是設(shè)備運(yùn)行安全可靠穩(wěn)定。設(shè)備運(yùn)行2年多來，未發(fā)生因管道壓力波動(dòng)產(chǎn)生負(fù)壓導(dǎo)致管道設(shè)備損壞而停水的事故。

（責(zé)任編輯 崔春梅）

S277.7

B

1009-6159（2017）-06-0048-02

2017-02-10

朱云生（1965—）男，工程師