無負壓供水設備在飲水安全工程中的應用

朱云生，王君紅，原 雨

（濰坊市坊子區水務局，山東 濰坊 261200）

無負壓供水設備在飲水安全工程中的應用

朱云生，王君紅，原 雨

（濰坊市坊子區水務局，山東 濰坊 261200）

通過分析無負壓供水設備的原理、性能及在坊子區農村飲水安全工程中的應用效果，證明了無負壓供水設備在農村飲水安全工程建設中具有推廣價值。

坊子區；飲水安全；加壓泵站；供水設備

無負壓供水設備廣泛應用于城鎮高層建筑的市政管網供水，其特點是小流量、高揚程，而在供水規模較大的農村飲水安全工程中應用較少，坊子區西部農村飲水安全工程采用連續兩級無負壓供水設備的供水模式，為54個村、3.6萬農村群眾提供了衛生安全的飲用水。工程經過2年多的運行，設備操作方便，運行可靠，取得了較好的社會和經濟效益。

1 工程建設方案

1.1 工程總體布置

該工程涉及坊城街道、坊安街道、工業發展區的54個村，受益人口3.6萬。項目區南北長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，規劃建設兩級加壓泵站。工程總體布置為：從位于項目區西北處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D355HDPE管道3 km到坊城街道王裴家，在王裴家村東建設一級加壓泵站。沿王平路鋪設D315HDPE管道5.5 km將水提到經濟發展區平柳院村北，在此建設二級加壓泵站。沿王平路向南鋪設D250HDPE管道4.5 km將水引至經濟發展區駐地；向東鋪設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管道到濰安路西，管道長9.1 km。

1.2 工程技術指標

該工程日設計供水能力0.25萬m3。一級泵站技術參數為：設計流量200 m3/h，進口設計工作壓力0.2 MPa，出口設計工作壓力0.5 MPa。選用3臺水泵，一小兩大，小泵流量50 m3/h，大泵流量100 m3/h。二級泵站參數為：設計流量160 m3/h，進口設計工作壓力0.2 MPa，出口設計工作壓力0.6 MPa。選用3臺水泵，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

該工程對加壓泵站的建設提出了兩種方案，方案一為采用無負壓供水設備加壓供水，無負壓供水設備與輸水管道直接串連，能充分利用管道余壓，實現疊壓供水。方案二為采用傳統的建設調節水池加壓方案，水先進入調節水池，經消毒后通過加壓泵加壓后供給用戶，需建設調節水池、加壓泵房、辦公用房、消毒設備用房等建筑物、構筑物。兩種方案經濟技術比較如下：

1）占用土地。方案一需建設加壓泵房，因無負壓供水設備高度集成機電一體化，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。方案二需建設調節水池、加壓泵房、辦公用房、消毒設備用房等建筑物、構筑物，一處加壓泵站需占地900 m2，兩處加壓泵站需占地1 800 m2。

2）建設費用。方案一兩處加壓泵站建安費用約為150萬元。方案二兩處加壓泵站建安費用約為410萬元。

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

4）管理費用。方案一設備實現了無人值守，自動運行，加壓泵站內無需管理人員。方案二每處加壓泵站內需管理人員5人，兩處加壓泵站年需人員工資50萬元。

5）二次污染。方案一不產生二次污染。設備運行中水始終處于密閉環境中，避免了水與外界空氣等介質直接接觸，保證了供水水質始終處于潔凈狀態，不會產生二次污染。方案二水經調節水池調節再加壓后，易產生二次污染，必須進行消毒處理。

6）環境污染。方案一土建工程量小，施工時產生的環境污染小。無需二次消毒，運行時對周圍環境無影響。方案二土建工程量大，施工時產生的環境污染較大。需二次消毒，運行時易對周圍環境產生污染。

7）工程管理。方案一無負壓供水設備為全自動運行，停電停水時自動停機，來水來電時自動開機，管理方便。方案二運行環節多，管理復雜。

綜合比較，方案一具有明顯優勢，最終確定該工程的一級和二級加壓泵站全部采用方案一的無負壓供水設備供水的方案。

2 無負壓供水設備的應用

2.1 無負壓供水設備的組成及工作原理

無負壓供水設備一般由機泵、穩流補償器、智能變頻控制柜、壓力傳感器及壓力開關等部件組成。工作原理為：在設備運行過程中，如果進水管路產生了壓力波動，進水不能滿足使用要求或進水壓力將要突破設定的保護值時，穩流補償器自動進行調節，補償器高壓腔中的儲備水瞬間釋放到進水管路中，既滿足了用戶的需水要求，又保護了自來水管網不產生負壓，當調節量飽和時停機保護，當管路進口壓力恢復到允許供水的設定值時，系統自動恢復到正常供水狀態。

2.2 無負壓供水設備主要功能

1）無負壓功能。設備須具備無負壓功能，即設備運行時不對設備入口前管網產生負壓影響。

2）全密閉、穩流補償功能。設備為全密閉結構，輸送的水不與大氣相通，并且在全密閉的基礎上，能保證短時用水量大于市政管網給水量時，穩流補償器的儲備水能及時補充供到用戶，起到穩定和調節流量的功能。

3）無水自動停機，有水自動開機保護功能。設備在水源無水能自動停機保護。

4）設備啟、停控制功能。設備應具備手動、自動和遠程操作的啟動、停止功能。

5）遠程監測、監控、監視功能。設備具有遠程監測、監控、監視功能。

2.3 需注意的問題

1）為確保無負壓供水設備在正常工況下不出現負壓，在工程設計時應保證設備進口設計流量大于出口設計流量，否則在用水高峰期設備頻繁啟停，不能為用戶持續穩定供水。設備進口處最低設計工作壓力不低于0.1 MPa。

2）泵型和臺數的選擇。該工程全部采用優質高效的格蘭富泵，該泵的特點是高效節能。水泵額定流量不能完全一致，應大流量泵和小流量泵配合使用。

3）泵房要達到保溫、衛生的要求。無負壓供水設備對環境的要求較高，一是要衛生，二是周圍環境控制在0～+40℃。泵房設計時外墻需設保溫層，要使用保溫門、保溫窗，地面和內墻要貼衛生瓷，層頂設計為尖頂。

2.4 應用效果

該工程自2014年1月建成以來，取得了較好的社會效益和經濟效益。一是3個街道（發展區）54個村3.6萬農村群眾喝上了安全衛生的飲用水，年均供水量42萬m3。二是節能省電。工程運行2年多來，年均供水量42萬m3，年實際用電量13.5萬kW·h。據測算，與建設調節水池供水方式相比，無負壓供水設備年節電量7.5萬kW·h，節能36%。三是節省了管理費用。由于實現了無人值守，自動運行，值班人員在公司的監控室可監控設備的運行情況，節省了大量的人工費。據測算，與建設調節水池供水方式相比，年可節省人工3 650個，節省人工費用50萬元。四是設備運行安全可靠穩定。設備運行2年多來，未發生因管道壓力波動產生負壓導致管道設備損壞而停水的事故。

（責任編輯 崔春梅）

S277.7

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1009-6159（2017）-06-0048-02

2017-02-10

朱云生（1965—）男，工程師