中水自动喷淋道路降尘系统的研制与试验

刘明瑞 于瑞国 贾传亭 朱 丽

（1 东阿县综合行政执法局 山东聊城 252200 2 东阿县环境卫生工作站 山东聊城 252200 3 山东建筑大学市政与环境工程学院 山东济南 250101）

引言

目前城市大气颗粒物污染较普遍，道路扬尘是大气颗粒物重要的污染源，目前道路湿式保洁是普遍的环卫措施。湿式保洁机械类型有普通洒水车、高压清洗车和大中型洗扫车，后者一般配有低压和高压喷水系统，对路面实施洒水冲刷和清洗。虽然保洁机械不断更新为较先进的车型，提高了清洗效率与城市道路的清洁度，但仍存在人力需求量大、保洁巡回间隔过长保湿效果差以及靠近步行道的机动车道不能完全采用机械清扫等问题，同时还有特殊情况作业制度调整不够灵活和路面降尘效率不高等不足之处[1～3]。中水作为重要的水源在城市市政方面利用还限于传统的手段，如果将自动化技术与中水洒水降尘结合起来开发出“中水自动喷淋道路降尘系统”，不仅可以节约大量新鲜水资源，也能节省人力和提高道路降尘效果，这对于生态环境改善、建设智慧环保环比具有重要的意义和应用价值。

1 中水自动喷淋道路降尘系统设计

中水自动喷淋道路降尘系统设计理念是：在中水水源丰富的区域，通过建设中水喷淋管道系统，并采用智能化控制，通过设定喷水持续时间、喷水频率和喷水量，对区域内道路自动冲洗降尘，达到保洁要求。这一设计构想的示意图见图1。

图1 中水自动喷淋道路降尘系统示意图

中水自动喷淋道路降尘系统主要由水源系统、管路系统、喷头与及自动控制系统构成。水源可利用污水厂达到一级A 的出水;管路系统由输水干管、支管构成，可安装在道路原有护栏上；喷头应采用可旋转喷头，每隔一定距离布设一个喷头，安装角度可与道路成为90°至180°调整，安装高度距地面5cm。整套系统采用可编程逻辑控制器（PLC）加时间控制器智能化控制，可分多个时段进水喷水，喷水频次和喷水量具体由道路湿润情况和天气情况进行灵活设置。

2 试验结果及讨论

2.1 试验结果

试验时间为2020 年9 月，选取某县城建成区道路进行试验，道路宽度为双向8 车道，宽度24m，管道安装长度为1000m，安装喷头40 个，单个喷头喷水量为0.3m3/h，每小时可洒水12m3，喷水宽度4 米。道路扬尘对PM10 影响较大[4]，选取PM10为降尘效果指示指标，采用崂应2025B 型手持式PM2.5/PM10 在线直读监测仪，对比洒水车和自动喷水系统洒水前后30min 和60min 的降尘效果，监测位置为路中心和道路边界1.5m 高处的环境空气，试验结果见图2。

图2 洒水车和自动喷淋系统作业后的效果对比

由图2 可知，洒水车和自动喷淋系统作业30min 后，路中心和边界的PM10 均是洒水车作业的偏高一些，但偏高得不多，但洒水车作业30min 后路边界外20 米处的PM10 要比自动喷淋系统作业30min 后的PM10 高32%，总体看自动喷淋系统的道路降尘效果要好于洒水车降尘。洒水60min 后，自动喷淋系统作业后PM10 在路中心和边界处分别比洒水车作业后低14%和39%，说明路面上方的空气湿度自动喷水作业要比洒水车作业的湿度大些，反映了自动喷水系统作业比洒水车洒水的路面保湿时间更长，因而监测的PM10 较低。对于界外20 米洒水车和自动喷淋系统作业60min 后监测的PM10 相同，说明时间越长，距路面较远的地方2 种作业方式的降尘效果没有差异。

图3 反映了同一点位洒水车作业后和自动喷淋降尘作业后的降尘效率对比，可以看出，2 种作业模式30min 和60min 后的降尘效率均是自动喷淋降尘系统高，从整个路面降尘平均效率看，自动喷淋降尘系统的平均降尘效率为41.5%，比洒水车降尘的平均降尘效率32.8%高8.7%。

图3 洒水车和自动喷淋系统作业后的降尘效率对比

2.2 结果讨论

根据实际调查洒水车夏季单次洒水保湿时间只有大约15min，春秋季单次洒水保湿约为30min，无法长时间对路面进行保湿降尘。试验结果表明中水自动喷淋降尘系统在降低道路PM10 方面具有较好的效果和稳定性，并且节省人力。相对于传统洒水模式，中水自动喷淋系统除了降尘效率高，还具有喷水频次可视天气条件和不同季节灵活调整，水量喷洒均匀、保湿时间较长、不影响车辆通行，特别是相对燃油洒水车还具有减少废气污染等优点。因此，在中水资源丰富的区域发展中水自动喷淋系统替代传统车辆洒水保洁模式，不仅提高了中水资源的利用率，还提升了城市环卫智能化水平，是建设智慧环卫的重要途径，具有较好的应用前景。

3 中水自动喷淋系统推广应用的可行性及意义

3.1 推广应用的可行性

（1）环境可行性

该系统需配置中水水源，而每个城市（镇）均建有一到数个污水处理厂，目前污水处理厂出水水质一般要满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准，该水质完全满足城市回用水和杂用水的水质标准即 《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-2002），所以从水源和水质方面考虑均是可行的。中水自动喷淋系统的建设可扩大中水使用范围和提高用水量，不仅提高城市中水回用率，还节约大量新鲜水资源；同时自动喷淋系统喷水量和频次可根据季节、天气随时调整，既节省水资源，又提高道路保洁效果，以及没有保洁车辆燃油废气排放，环境效益非常显著。

（2）技术可行性

该系统采用PLC 自动控制技术加时间控制器进行智能化控制，目前PLC 自动控制技术是一种先进的具有广泛普及度的自动控制技术，使用成本较低，在操作性、灵活性和稳定性方面都具有很大的优势[5]。配合时间控制器可以较好的控制喷淋系统的开启和关闭，灵活设置喷淋频次和持续时间。输水管道可依托道路护栏板安装，不改变道路原有风貌，不影响城市市容，喷嘴可通过试验选用，因此该系统技术可靠，具有较好的可行性。

（3）经济可行性

该系统的投资主要是管道、喷淋系统和控制系统的费用和建成后的运行费用，该系统建成可替代原有的洒水车作业系统和人员成本，由于不消耗燃油、节水、节省人力，同时使用中水，系统建成运行具有较好的经济性。

3.2 推广应用的意义

（1）是建设环境友好型、资源节约型社会的重要举措。自动喷淋道路降尘系统的建设与应用可大大增加城市中水利用量，同时提高水资源利用效率，可节约大量新鲜水资源，解放部分劳动力，是建设环境友好型、资源节约型社会的重要举措。

（2）是建设智慧环保环卫的重要内容。智慧环保是未来环保发展的大趋势，自动喷淋道路降尘系统体现了道路保洁的自动化水平，是走向智慧环保的重要举措，是智慧环卫的重要内容。

（3）是城市道路保洁模式的革新。随着环境标准的日趋严格和人力成本的不断增加，传统道路保洁模式的不足日益凸显，自动喷淋道路降尘系统革新了已有道路保洁降尘模式，丰富了城市环卫道路保洁技术，顺应了新时期环保和环卫发展的要求。

结语

以中水为水源依托城市道路护栏建设管道式自动喷淋道路降尘系统，可一定程度解决传统方法运行成本较高、降尘效果不理想、工作制度不灵活的不足，适宜在有污水厂尾水可利用的城区进行建设，可大大提高城市中水回用率，节约一次水资源和人力成本，适应新时期建设智慧环保、环卫的要求。这一新型降尘系统作为一项新技术，实际运行中还有一些问题待解决，如对于超宽道路喷头的选择和安装方式以及低温季节的运行与维护等需进一步研究探索。