无负压供水设备在饮水安全工程中的应用

朱云生，王君红，原 雨

（潍坊市坊子区水务局，山东 潍坊 261200）

无负压供水设备在饮水安全工程中的应用

朱云生，王君红，原 雨

（潍坊市坊子区水务局，山东 潍坊 261200）

通过分析无负压供水设备的原理、性能及在坊子区农村饮水安全工程中的应用效果，证明了无负压供水设备在农村饮水安全工程建设中具有推广价值。

坊子区；饮水安全；加压泵站；供水设备

无负压供水设备广泛应用于城镇高层建筑的市政管网供水，其特点是小流量、高扬程，而在供水规模较大的农村饮水安全工程中应用较少，坊子区西部农村饮水安全工程采用连续两级无负压供水设备的供水模式，为54个村、3.6万农村群众提供了卫生安全的饮用水。工程经过2年多的运行，设备操作方便，运行可靠，取得了较好的社会和经济效益。

1 工程建设方案

1.1 工程总体布置

该工程涉及坊城街道、坊安街道、工业发展区的54个村，受益人口3.6万。项目区南北长13 km，东西宽15 km，地势由东南向西北倾斜，地面高差80 m。该工程输水距离长，地面高差大，规划建设两级加压泵站。工程总体布置为：从位于项目区西北处3 km的白浪河水库净水厂主管道上引水，沿白浪河水库东付坝坝外脚向东南铺设D355HDPE管道3 km到坊城街道王裴家，在王裴家村东建设一级加压泵站。沿王平路铺设D315HDPE管道5.5 km将水提到经济发展区平柳院村北，在此建设二级加压泵站。沿王平路向南铺设D250HDPE管道4.5 km将水引至经济发展区驻地；向东铺设D250HDPE管道到北海路后沿北海向南到荆才路，再沿荆才路向东铺设管道到潍安路西，管道长9.1 km。

1.2 工程技术指标

该工程日设计供水能力0.25万m3。一级泵站技术参数为：设计流量200 m3/h，进口设计工作压力0.2 MPa，出口设计工作压力0.5 MPa。选用3台水泵，一小两大，小泵流量50 m3/h，大泵流量100 m3/h。二级泵站参数为：设计流量160 m3/h，进口设计工作压力0.2 MPa，出口设计工作压力0.6 MPa。选用3台水泵，一小两大，小泵流量50 m3/h，大泵流量80 m3/h。

1.3 加压泵站方案比较

该工程对加压泵站的建设提出了两种方案，方案一为采用无负压供水设备加压供水，无负压供水设备与输水管道直接串连，能充分利用管道余压，实现叠压供水。方案二为采用传统的建设调节水池加压方案，水先进入调节水池，经消毒后通过加压泵加压后供给用户，需建设调节水池、加压泵房、办公用房、消毒设备用房等建筑物、构筑物。两种方案经济技术比较如下：

1）占用土地。方案一需建设加压泵房，因无负压供水设备高度集成机电一体化，占地面积小，泵房建筑面积50 m2，占地面积80 m2，两处加压泵站占地160 m2。方案二需建设调节水池、加压泵房、办公用房、消毒设备用房等建筑物、构筑物，一处加压泵站需占地900 m2，两处加压泵站需占地1 800 m2。

2）建设费用。方案一两处加压泵站建安费用约为150万元。方案二两处加压泵站建安费用约为410万元。

3）能源消耗。方案一能充分利用管道末端余压，水泵扬程小，能耗低，两处加压泵站总扬程为70 m。方案二不能充分利用管道末端余压，水泵扬程大，能耗高，两处加压泵站总扬程为110 m。

4）管理费用。方案一设备实现了无人值守，自动运行，加压泵站内无需管理人员。方案二每处加压泵站内需管理人员5人，两处加压泵站年需人员工资50万元。

5）二次污染。方案一不产生二次污染。设备运行中水始终处于密闭环境中，避免了水与外界空气等介质直接接触，保证了供水水质始终处于洁净状态，不会产生二次污染。方案二水经调节水池调节再加压后，易产生二次污染，必须进行消毒处理。

6）环境污染。方案一土建工程量小，施工时产生的环境污染小。无需二次消毒，运行时对周围环境无影响。方案二土建工程量大，施工时产生的环境污染较大。需二次消毒，运行时易对周围环境产生污染。

7）工程管理。方案一无负压供水设备为全自动运行，停电停水时自动停机，来水来电时自动开机，管理方便。方案二运行环节多，管理复杂。

综合比较，方案一具有明显优势，最终确定该工程的一级和二级加压泵站全部采用方案一的无负压供水设备供水的方案。

2 无负压供水设备的应用

2.1 无负压供水设备的组成及工作原理

无负压供水设备一般由机泵、稳流补偿器、智能变频控制柜、压力传感器及压力开关等部件组成。工作原理为：在设备运行过程中，如果进水管路产生了压力波动，进水不能满足使用要求或进水压力将要突破设定的保护值时，稳流补偿器自动进行调节，补偿器高压腔中的储备水瞬间释放到进水管路中，既满足了用户的需水要求，又保护了自来水管网不产生负压，当调节量饱和时停机保护，当管路进口压力恢复到允许供水的设定值时，系统自动恢复到正常供水状态。

2.2 无负压供水设备主要功能

1）无负压功能。设备须具备无负压功能，即设备运行时不对设备入口前管网产生负压影响。

2）全密闭、稳流补偿功能。设备为全密闭结构，输送的水不与大气相通，并且在全密闭的基础上，能保证短时用水量大于市政管网给水量时，稳流补偿器的储备水能及时补充供到用户，起到稳定和调节流量的功能。

3）无水自动停机，有水自动开机保护功能。设备在水源无水能自动停机保护。

4）设备启、停控制功能。设备应具备手动、自动和远程操作的启动、停止功能。

5）远程监测、监控、监视功能。设备具有远程监测、监控、监视功能。

2.3 需注意的问题

1）为确保无负压供水设备在正常工况下不出现负压，在工程设计时应保证设备进口设计流量大于出口设计流量，否则在用水高峰期设备频繁启停，不能为用户持续稳定供水。设备进口处最低设计工作压力不低于0.1 MPa。

2）泵型和台数的选择。该工程全部采用优质高效的格兰富泵，该泵的特点是高效节能。水泵额定流量不能完全一致，应大流量泵和小流量泵配合使用。

3）泵房要达到保温、卫生的要求。无负压供水设备对环境的要求较高，一是要卫生，二是周围环境控制在0～+40℃。泵房设计时外墙需设保温层，要使用保温门、保温窗，地面和内墙要贴卫生瓷，层顶设计为尖顶。

2.4 应用效果

该工程自2014年1月建成以来，取得了较好的社会效益和经济效益。一是3个街道（发展区）54个村3.6万农村群众喝上了安全卫生的饮用水，年均供水量42万m3。二是节能省电。工程运行2年多来，年均供水量42万m3，年实际用电量13.5万kW·h。据测算，与建设调节水池供水方式相比，无负压供水设备年节电量7.5万kW·h，节能36%。三是节省了管理费用。由于实现了无人值守，自动运行，值班人员在公司的监控室可监控设备的运行情况，节省了大量的人工费。据测算，与建设调节水池供水方式相比，年可节省人工3 650个，节省人工费用50万元。四是设备运行安全可靠稳定。设备运行2年多来，未发生因管道压力波动产生负压导致管道设备损坏而停水的事故。

（责任编辑 崔春梅）

S277.7

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1009-6159（2017）-06-0048-02

2017-02-10

朱云生（1965—）男，工程师