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二次供水设施内水龄如何优化?

时间:2019-03-07 14:14

来源:给水排水

作者:吴潇勇

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前言:在4 000余个二次供水小区的接管运营过程中,与水龄相关的水质问题逐渐显现,亟待解决。在试点小区中,结合用户用水规律,对屋顶水箱与泵房水池的运行方式进行了优化调整,有效降低了水箱、水池内的水龄,提高了多层住宅水箱供水的水质安全性。同时,为确保优化后运行方式的供水可靠,提出并实施了一套技术可靠、经济适用的监控方案。

1 研究背景与目的

截至2018年7月底,上海城投水务集团供水分公司已改造、接管二次供水小区4 000余个,涉及屋顶水箱逾5万只。目前,接管小区的二次供水设施仍然沿用原有泵房水池与部分水压高地区的屋顶水箱随用随补运行模式,未充分利用水池、水箱的调蓄容积,也没有结合用户的实际用水需求和市政管网的调度方式进行优化,不利于降低水龄、保障供水水质。同时,“微生物滋长”“红虫”等投诉工单也揭示了二次供水设施内水质安全受到威胁的事实。

因此,本研究以二次供水水质保障为目的,针对上海市居民二次供水设施的运行现状,在现有二次供水设施的基础上,探索优化二次供水设施的运行方式及保障措施,以期降低二次供水设施内的水龄,提升用户的用水体验。

2 研究内容

进行二次供水设施的水龄优化前,需首先掌握二次供水设施内的水龄分布情况,但到目前为止,上海地区尚未做过相关的系统调查。

杨坤等利用计算流体力学(CFD)模拟水池的水力状态,发现在当前的水池结构下,即不设挡板时,水池中的水流速度分布不均匀,甚至存在一定面积的死水区。这意味着同时进入二次供水设施的水流,其所含的每一流体微元的水龄均不相同。但即使通过增设挡板减少水箱内死水区后,水箱内的水力停留时间仍较长,无法显著改善水箱水龄。

2.1 使用连通管停用部分水箱对水龄的控制研究

在上海地区,对于采用水池、水泵和水箱联合供水的居民小区,高层住宅的高位水箱常采用水位继电器控制水泵启停,能够实现水箱水的先进先出,循环速度加快,而多层住宅的水箱多采用浮球阀,通过室内管网压力或时间控制水泵启停,相对于居民的日用水量而言,水箱容积偏大,水的更新速度相对较慢。同时,根据统计2016年至今,虹口供水管理所90%的“红虫”工单均来自使用水箱水的用户,在这些工单中,94%发生在多层住宅中,该统计结果也证明了多层住宅的水箱水水龄更长,水质污染风险更高,应该作为研究和管理的重点。

为了降低多层住宅水箱水的停留时间,本研究结合已接管二次供水小区中,同一楼幢的屋顶水箱间均设有连通管的实际情况,选取无室内消防用水要求的小区进行试点,在小区的不同楼幢间,设置不同的水箱投用数量,并对这些楼幢的龙头水水质进行检测,探索使用连通管停用部分水箱,对降低水龄、改善水质的效果。

2.2 时间控制水池进水对水龄的控制研究

目前,在水池投入使用的二次供水系统中,水池的进水由浮球阀控制,当二次供水水泵启动时,浮球阀随着水池水位的下降而打开,水池开始进水,直到补满水,即随用随补、边进边出,此类进水模式延长了水池出水的平均水龄。

对此,选取试点小区,更改其水池的进水模式为时间控制,使水池进水发生在水泵吸水、池内水位降低之后,实现存水的先进先出,同时,利用真实的运行数据,推算更改前后水池出水的平均水龄和余氯浓度,评估时间控制水池进水对缩短水龄的效果。

2.3 二次供水水箱、水池的运行保障

调整屋顶水箱投用数量,泵房水池的进水次数、进水时间后,水箱、水池的运行水位较原有运行模式,将发生一定变化。因此,为确保测试过程中居民正常用水不受影响,本研究将采取必要的监控手段。

3 研究方法

3.1 停用部分水箱试点

选择小区A内的9幢楼宇进行试点,这9幢楼宇各有3只屋顶水箱。根据2017年下半年的抄表数据,统计得到各楼宇内用户的平均售水单耗(用户在抄表周期内的用水量)见表1,并据此将9幢楼宇分为3组,分别停用2只、1只和0只水箱,以大致区分3组楼宇水箱水的水龄。在2017年10月24日~11月25日内,先后完成了试点楼宇的水箱停用,并稳定运行至今。水箱停用后,分别在2017年12月19~21日和2018年7月27日~8月1日期间在表2所列的地点采集水样并送检,检测指标包括浊度、余氯、亚硝酸盐和溶解氧4项。

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3.2 时间控制水池进水试点

3.2.1 测试方案

选择小区B进行试点,该小区共2幢楼,每幢8层。该小区1~3层由市政管网直接供给,4~8层采用水池、水泵和水箱联合供水,共有1只水池,容积42.93 m³(5.3 m×4.5 m×1.8 m);2台水泵,额定流量22 m³/h,1用1备;5只水箱,单只容积30.24 m³(4.2 m×4.0 m×1.8 m)。水泵每天运行4次,分别在7:00、12:00、17:00和21:00启泵,水池的进水由浮球阀控制。

通过在水池进水管蝶阀上加装阀门执行器和时间控制开关,调整进水模式为时间控制进水开始、浮球阀控制进水结束,并设置2套测试方案,见表3。

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3.2.2 水池出水水龄计算

水池出水水龄主要受启泵时间和水池进水混合的影响。对于后者,假设混合在瞬间完成且完全均匀混合,则混合后水池水的水龄A可按式(1)估算得到。对于随用随补的原有进水模式,其出水水龄亦按式(1)进行估算。A=A1V1+A2V2V1+V2(1)式中 A——混合后水池水的水龄,h;

编辑:王媛媛

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