中国水务行业观察者!

 当前位置: 首页 > 建筑给排水 > 文章
污废水提升装置在建筑排水中的应用探讨
更新时间:2016-10-31 来源:《给水排水》 作者:刘发辉,徐扬

摘要:作为一种一体化、全自动污废水提升设备,污废水提升装置能够弥补传统排水方式存在的诸多不足,但现阶段该技术在国内的应用范围有限,相关设计经验不足。介绍了该装置的应用领域和优点,并对其水泵选型、贮水箱有效容积、管路设计等设计要点进行了分析,提出我国应结合该装置的应用和产业发展现状,制定符合我国现状的相关设计规范和产品生产标准。

0 引言

当排水设施低于室外排水管网时,污废水需经一定的压力提升后排到室外,如建筑地下室或地下车库积聚的污废水不能以重力流排入市政污水管道,传统设计方法是通过设置一定容积的集水池来暂时汇集需要排出的污废水,当积累到一定水位时,启动(自动或手动)设在坑内的排水泵,将污废水提升到室外排水管网的高度,再通过室外管网排出。

现行《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003,2009年版)规定[1]:“集水池的有效容积不宜小于最大一台泵5min的出水量,且污水泵每小时启动次数不宜超过6次”。这决定了集水池的占地面积相对较大。同时,随着建筑物的使用,这种传统的排放方式在实际的工程应用中逐渐显示出更多的不足。

污水中的杂物会造成污水泵、管道堵塞,需要定期清掏;排水设施密封性差,臭气外溢,导致整个污水排放区域不能被有效利用;灵活性差,安装复杂,安装后不能再变更安装位置的使用性质,不符合建筑物使用功能变更频繁的需求。

污废水提升装置是水泵产业的一种新型衍生品,是将污水集水箱与提升水泵整合成一体、全自动运行的污废水排水装置,用于提升和输送低于室外排水管网的污废水。污废水提升装置解决了传统排水方式存在的不足,在工程项目中正得到越来越广泛的应用,在污水排放系统设计中也占据越来越重要的位置。虽然国外对该技术的应用比较成熟,但该装置在国内的应用还不够广泛,应用技术不够成熟。现阶段对该装置的研究、介绍大多局限于地铁工程排水系统[2~4]。同时,设计者在排水系统设计时仍旧以现有的排水系统规范考虑,相关的设计经验也不足,所设计提升装置的运行能力与实际排水需求不能匹配。这就有可能导致污废水提升装置使

用效率低,经济性差,还有可能导致污废水不能正常排出,产生事故,影响相关设备的正常使用。同时,不同厂家的污废水提升装置具有不同的特点,这也为设计者和采购者带来一定的困扰。本文对污废水提升装置的应用情况和设计要点(水泵选型、贮水箱有效容积、管路设计)进行了分析,以期为类似工程参考。

1 污废水提升装置概况

1.1 污废水提升装置的应用领域

污水提升装置技术源于欧洲发达国家,原本开发用于家庭(别墅)污水提升排放,后来逐渐扩展到工业、民用建筑工程中。近几年,随着国内对该技术的引进,越来越多的工程项目在污废水排放系统中采用相关装置。

从排放液体的性质来看,该装置既可以用于污废水的排放(如卫生间污水、车库冲洗水),也可用于局部雨水的排放(如住宅的下沉庭院雨水、采光井雨水);从该装置的使用位置来看,可以下沉安装(如安装在预留的设备坑内,排水层面下层的地面),可以同一水平面安装(如与卫生器具同一层面),也可以隐蔽安装(如安装在标准墙体内或装修空间内);从该装置应用的建筑类型来看,该装置可以用于新建、扩建的住宅、公用建筑中,也可用于卫生间改造等工程改造项目中的污废水的排放。

1.2 污废水提升装置的优点

该装置能够弥补传统排水方式存在的诸多弊端,优点如下:

(1)多选用不易堵塞的污水泵,如大流道无堵塞叶轮水泵,自动搅匀潜水排污泵等,即时排除型污水提升装置选用切割污水泵,可有效防止长纤维缠绕与阻塞;且水箱底部倒角设计,引导污水进入水泵吸入口,避免水箱内污废水残留,将沉淀减到最少,从而降低阻塞风险。

(2)进水口、压力出水口、通风口等位置通过专门的密封件密封,集水箱一体化成型,完全密闭,防水、防异味泄漏;同时,通过鸭颈管、逆流密封来避免由市政污水管高水位而产生的倒流。

(3)将所有设备及仪表集成在一起,设计紧凑,体积较小,且集水箱体积远比传统集水坑所占的空间小,节省占地面积。

(4)与传统排水方式比较没有增加耗电,且不用冲洗、清掏,自控程度高,因此,降低了投资和运营成本。

(5)适应多样化安装,安装简单,易于拆卸移动,满足建筑使用功能变更频繁的需求。

2 污废水提升装置设计要点

污废水提升装置主要的标准组件包括提升水泵、贮水箱(集水箱)、控制箱、液位传感器等。在排水系统设计中,设计师设计的主要工作是水箱有效容积的计算、水泵的选型以及管路的设计。

2.1 确定应用场所

不同场所污废水产生特点不同,这对排水系统的启动运行频率及泵的流量要求也不同。同时,污废水中的颗粒和所含杂质的性质决定了提升水泵种类。因此,设计前首先要确定污废水提升装置的应用场所和污水的性质。现阶段,在节能、经济的要求下,很多厂家针对不同场所的污水排放特点设计了不同的污废水提升装置。设计人员在确定了所要选择的类型之后再对具体的组件进行设计选型。

污水提升装置按污水的排水方式分为贮存调节型和即时排除型。其中贮存调节型污水提升装置是具有一定污水贮存调节容积,污水泵有一定启停次数限制,适用于有多个排水点的住宅、商用建筑、公共建筑等,利用水箱的容积可以防止水泵频繁启动,从而延长了泵的使用寿命,水箱的容积也能保证在设备故障时还能存一定时间的排水,短时间内不影响器具的正常使用,为设备维修争取了一定的时间。

而即时排除型污水提升装置没有污水贮存或贮存容积很小,污水泵不受启停次数限制或允许启停次数较多,污水随进随排,仅适用于住宅的单个卫生间,产生污水,泵便会启动,泵启动会比较频繁,水泵的使用寿命相对也较低,同时由于水箱几乎没有有效容积,所以一旦设备故障,便无法排水,因此只能用在对排水要求不高的场合。

污水提升装置按提升泵的工作条件分为干式安装型和湿式安装型。干式安装型污水提升装置是指提升水泵安装在贮水箱外,其电机不接触污水介质的污水提升装置,这种安装方式使得水泵不用长期浸泡在水中,增加了水泵的使用寿命,方便了水泵的维修,同时也提高了水箱的有效容积,使得水箱的密闭性更高,防止异味的溢出。而湿式安装型污水提升装置是提升水泵安装在贮水箱内,其电机潜于污水介质中的污水提升装置,电机浸没在污水介质中,使得电机散热较好,可以连续运行,但是这也会带来影响水泵寿命,维修不方便等缺点。

2.2 确定水泵流量和扬程

排水泵作为污废水提升装置的主要组成部分,直接影响着该装置的正常运行。选型不合理,泵处于不合理运行状况,运行效率低,浪费大量能源。同时,也可能会造成提升水泵根本无法使用,或者使用维修成本增加,经济效益低。根据《建筑给排水设计规范》(GB 50015-2003,2009年版)4.7.7条规定:“污水提升装置的排水流量应按生活排水的设计秒流量选定”。生活排水设计秒流量的计算公式见《建筑给排水设计规范》中4.4.5和4.4.6条公式。当装置设有贮水箱时,可按提升装置服务区域的最大小时排水流量选定。水泵的扬程按提升高度、管路系统水头损失、另附加2~3m流出水头计算。

2.3 确定贮水箱的有效容积

住房和城乡建设部批准发布的《污水提升装置技术条件》(CJ/T 380-2011)对所需贮水箱的容积等关键内容没有作规定。随着相关机械制造水平的提高,电机质量的不断提升,欧美发达国家标准对小型污水泵每小时启动次数要求达到20次以上,双泵交替运行每小时启动次数达到40次以上。在国内,大多数用于污水提升装置的常用污水泵也能够满足在无故障情况下每小时启动12~15次。由于在污废水提升装置中采用了高质量的污水泵,该装置可长时间连续性运转,而且可频繁启动,性能稳定,因此集水箱的容积可大幅度减小。如果设计时参照《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003,2009年版)中对于集水池的规定,即不小于最大一台水泵5min的出水量,且水泵每小时启动次数不宜超过6次,则会使得设备的选型不能匹配实际的排水需要。

同时,该装置的优势也就不能在工程应用中很好地体现。结合欧洲设计标准和国内已应用的污废水提升装置能长期安全运行的情况,污废水提升装置的贮水箱有效容积在满足提升水泵吸水要求的前提下,还应结合以下两个方面考虑:

(1)贮水箱的有效容积应大于出水管止回阀和鸭颈管之间的出水管容积,且不宜小于20L。

(2)贮水调节型污水提升装置的贮水箱应具有不小于2min装置额定排水流量的有效容积;即时排除型污水提升装置贮水箱的有效容积应满足所选择的提升水泵流量与其最小运行时间的乘积。

2.4 管路设计

传统排水设计中,为了防止室外排水管内的污水倒流回建筑物地下室,会在管路中安装止回阀。但是,该措施不能够保证在极端情况下(排水量超过设计极限、阀门损坏或关闭不严等),排水装置与其相连的排水渠及建筑排水系统的安全性。污废水提升装置的管路设计过程中,在出水管管路上应安装鸭颈管,且鸭颈管的最低处标高应高出室外污水管的倒灌液位0.3~0.5m。同时,为了保证排水通畅,管道安全,生活污水及与其性质类似的污水流速宜在1.5~2.0m/s范围内;不含或含悬浮物很少的废水流速宜在0.7~1.5m/s范围内。在任何情况下,流速不应小于0.7m/s。

3 结语与建议

排水工程是决定工程能否正常使用的关键,特别是在一些无法依靠重力排放的区域,设计不当有可能造成地下室被淹、倒流、使用环境恶化等严重问题。随着电机技术的不断提升,使得污废水提升装置不断完善和排水能力不断提高,污废水提升装置可以弥补传统排放方式的不足,改善工程的使用质量,为污废水的排放提供一种更加合理、安全的应用系统。但与发达国家相比,该装置在我国的使用范围不够广泛,应用率较低,产品研发、质量等方面相对落后。同时,由于设计师最初的设计思路还是局限于传统的设计方式,导致产品的推广、应用受到一定限制,也使得该系统在我国的设计经验不足,设计规范不完善。这也从另一方面反映了污水提升站在我国具有广泛的市场发展前景。因此,现阶段,我国应结合该系统的应用和产业发展现状,制定符合我国现状的相关设计规范和产品生产标准,为该系统在中国大规模的应用与发展奠定基础。

参考文献

1 GB 50015-2003,2009年版 建筑给水排水设计规范

2 李学刚.密闭式污水提升装置在地铁车站中的应用案例分析.给水排水,2011,37(9):68~70

3 高凤,周炜,佘世杨.地铁车站污水系统设计新思路.给水排水,2012,38(10):98~100

4 汪晶.地铁车站排水系统的深化设计.给水排水,2014,40(4):85~88

版权、出处:《给水排水》

水星会员 MORE > 
  • 永高股份有限公司

    永高股份有限公司创建于1993年,中国塑料加工工业协会塑料管道专业委员会永高股份有限公司创建于1993年,中国塑料加工工业协会塑料管道专业委员会理事长单位,是国内塑料管道行业为数不多的上市公司之一,股票代码:002641。公司建有国家级博士后科研工作站、国家级企业技术中心、国家火炬计划重点高新技术企业、省级重点企业研究院、省级技能大师工作室、市级创新团队等创新平台。公司秉承“质量第一,用户至上,诚信为本”的经营方针和“诚信、务实、高效、共赢”的经营理念。“公元”牌塑料管道、“ERA公元”商标获多项国家级、省级殊荣。目前,公司的产销量居全国塑料管道行业第二,出口居行业第一。
  • 江苏源清管业有限公司

    江苏源清管业有限公司是由淮安市国资委下属的淮安水利控股集团投资控股的国有企业。公司专门生产薄壁不锈钢承插式氩弧焊和双卡压式两种连接方式的管材、管件、不锈钢阀门等水暖配件。公司占地70亩,生产车间约20000平方,年产能30000吨。 公司自成立以来一直致力于不锈钢给排水管道的研发,生产,销售,安装及售后服务,且秉承“品质不锈,诚信为钢”的经营理念,产品广泛用于建筑给水、燃气、排水、直饮水、气体、消防、暖通、太阳能等工程。坚持“成己为人,成人达己”的经营理念,遵循“诚信经营、优质服务、团结进取、求实创新”的经营方针,以市场为导向,以经济效益为中心,努力提高经营管理水平,促进公司持续健康发展,切实保障客户、公司和员工的利益。
  • 深圳市昆特科技有限公司

    昆特科技是一家专注于自然风险服务的国家高新技术企业,总公司位于深圳南山区并配置有数据采集研究院(软件研发中心设立于成都高新区)具备独立自主的数据采集与遥感应用能力,拥有发明专利6项、软件著作权81项以及其他各类行业资质与硬件专利近百项,案例遍布于全国23个省市直辖市约1150个县/区,沉淀案例近万个。昆特科技致力于以“水、大气、土壤”为主要致灾因素的自然灾害、商业气象、生态环境、公共安全研究已14年历史。