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建筑給水安全保障技術

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標簽:給水排水設計規范,建筑給水排水, 建筑給水安全保障技術,http://www.tljciu.live

  摘 要:當市政供水壓力不足,需要建筑給水加壓,提升供水壓力才能滿足使用要求。現代建筑幾乎無例外地采用離心泵加壓。眾所周知,當水泵的額定轉速一定,水泵加壓所能達到的壓力由水泵的外特性曲線(當n一定時的H:fcQ特性曲線)所制約。也就是說,給水加壓系統的最高壓力受離心泵的外特性曲線限制,加壓系統不會超過水泵所能達到的最高壓力。

  關鍵詞:建筑給水 安全保障

  當市政供水壓力不足,需要建筑給水加壓,提升供水壓力才能滿足使用要求。現代建筑幾乎無例外地采用離心泵加壓。眾所周知,當水泵的額定轉速一定,水泵加壓所能達到的壓力由水泵的外特性曲線(當n一定時的H:fcQ特性曲線)所制約。也就是說,給水加壓系統的最高壓力受離心泵的外特性曲線限制,加壓系統不會超過水泵所能達到的最高壓力。

  在使用過程當中,當水泵突然開、停、止回閥突然開、閉,電磁閥快速開、關等等,在管網系統中可能出現水錘沖而。在發生水錘時,在管網系統中可能形成很高的壓力,引起管網爆裂。應當指出,發生水錘與多種因素有關,很難在設計階段確定。在系統調試時如果發生水錘,則應采取針對性的措施進行解決。

  由此可見,對于給水加壓系統而言,在通常情況下,系統不會出現超壓,在不發生水鍾的情況下,其最高壓力不會超過水泵的最高壓壓力。設離心泵的額定壓力為P2;按水泵樣本,在零流量下的最高壓力通常為Pmax≤1.3P2.為確保安全給水管網和設備必須能承受Pmax而不致于損壞;在設計上無必要設置安全閥等防超壓措施。

  應當指出,用設置安全閥來防水錘超壓是不可靠的。水錘通常是通過調試來發現并合理解決;在設計階段通常不予考慮。我們認為,管網系統為不能承受離心泵在零流量下的最高壓力Pmax是不安全的。

  綜上所述,我們認為對于給水系統無必要設置安全閥,管網和設備應能承受離心泵在零流量出現的最高壓力(對于有駝蜂H=f(Q)外特性的離心泵,其最高壓力可能在某一小流量下出現)。

  隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高,中國的給水形勢日益嚴峻。在此基礎上,中國政府提出了以水質問題為中心的《中國2000年水工業可持續發展戰略》。它的一個內涵是,隨著水質問題的突出,傳統的給水排水工藝技術與工程技術已經不能完全滿足新的要求。雖然“七五”、“八五”期間,通過國家科技攻關等科研計劃的實施,對水工業科學技術開展了廣泛的研究,但由于縱深發展不夠,集成化水平低,使得我國水工業科學技術總體水平仍然較低。在對水污染進行新的理解的基礎上,本文從凈水工藝的有限性出發,提出突破大系統式水質觀,建立新型水質觀,靠人工智能等先進科技手段實現一種從整體?亡把握的新水質保障思想,從而達到給水服務水平的根本提高。

  1.從兩種水廠管理自動化意見談起

  經過多年努力,我國水廠自動化控制水平現在已有了很大發展,如在大型水廠已較為普遍地采用了自動加礬、自動加氯、水泵自動變速、全廠的生產運行監測和濾池自動沖洗等工藝。但水廠自動化程度的提高,也給設計、施工、使用帶來一系列問題,褒貶不一。

  對于水廠的自動化,目前還存在不同意見。一種是極力主張,如劉燦生教授等人認為,隨著水環境污染加劇和人們對于水質日益提高的要求,水凈化處理操作控制單靠手工難以達到,考慮到凈水工作的可靠性,考慮到降低電耗、藥耗、減少人員等問題,自控將成為水廠必不可少的系統。

  國外專家持不同意見,如美國德克薩斯州奧斯汀的給水研究專家Susan K.Booth等人認為飲用水處理正變得越來越復雜,必須有人作用于其中。理由是水處理工作需要隨時調整,哪怕藝術級的(state-of-the-art equipment)給水裝備,使其具有類似于人的訓練,也不足以優化整個水廠的運行。他們認為,正是操作者知道什么時候處理過程可能要出問題,需要人來評價周圍環境,作出各種運行決策,采取正確行動。在此思想指導下,他們發展的是輔助性技術工具,如PAS(process assistance system)。這種工具系統所要達到的是,通過給出水廠運行信息,提供解決問題的一些線索,幫助人們了解水廠運行狀況,提高人們的決策技能,使操作者能更加獨立、有效地工作。

  劉燦生等人則認為,自動化控制水平的提高必然促進水處理工藝及構筑物的發展,從而使人工不能控制的復雜高效的工藝得以產生,甚至會完全改變現有的凈化工藝流程。由此,水廠運行可以向智能化方向發展。應該講,這就沒有完全局限在現有水廠水處理的技術框架內,而是看出了智能化努力的本身,將可能改變水處理,甚至整個技術構架。

  當然,上述僅是國內外兩種代表性觀點。Susan等人感覺到在現有水處理技術框架內人的作用無法取代,自動化天地極為有限。這也是有道理的,因為“從上至下”的現有水處理技術構架本身就是基于人而不是機器起主要作用而構筑的,在這種技術框架內,根本沒有辦法實現高度自動化的水廠運行管理。Susan等人觀點之所以得出,畢竟從某種意義上反映出了現有水處理技術構架或水處理思想本身的局限;劉燦生等人從具體技術工藝的智能化問題需要入手,提出了整個水廠的智能化的發展方向,并且。認為智能化工作可能對凈水工藝的整個流程都能予以改變。

  上述兩種意見或觀點都是在凈水思想框架內認識自動化,沒有從水處理所面臨的根本問題或水質技術根本發展的要求來考慮可能容涵或需要發展整個自動化或智能化工作。從對水廠自動化存在不同觀點這一現實情況來看,至少說明已有自動化工作和目前的自動化努力還沒有與水工業發展的根本問題緊密聯系起來,以致使自動化工作方向成為了一個問題。

  我們的觀點是,水廠自動化或智能化發展,與水處理技術根本性發展緊密聯系在一起,或者可以說為后者所內在需求。沒考慮到水處理技術的根本發展,就搞不清給水自動化或智能化發展的真正必要及整體發展朝向。總言之,只有在對現行水處理技術思想是否應該予以根本突破的研究過程中,才能看出水廠或整個給水系統智能化的根本發展思路或前景。而若想搞清這一點,首先就應該從現有水處理技術到底存在哪些根本局限入手。

  2.現行水處理技術的局限

  從本質上講,現有凈水技術并不是針對或能夠解決水污染問題,這可以從病毒污染、有機污染、新型污染和重金屬污染等方面來加以闡述。

  首先,現有水處理技術無法解決病毒污染問題。眾所周知,病毒對人體健康的危害是明顯、嚴重的,然而在目前“要直接測定水中病原菌(如傷寒、霍亂、痢疾等腸道傳染病,一般均通過飲用水進行傳播)并以之作為水質分析的例行項目,還不能做到。”也就是說,對于病毒,目前尚無完善的技術可供例行檢測。所謂消毒,主要是去除細菌,現行水處理工藝對病毒的消除還無能為力。如在西班牙阿爾卑斯河62陸軍營地就曾發生過因供水受病毒污染,造成500名士兵突然爆發傳染性肝炎的事例。《科學美國人(中文版)》1997年第4期上的一篇文章也指出:“目前人類尚對大多數生物病毒一籌莫展。”

  其次,現有水處理技術無法解決有機污染問題。對此,李圭白院士提出:“以現行城市的自來水廠常規水處理技術處理的水,水中仍含有許多有毒、有害物質,特別是微量有機污染物可檢出數百種,其中有許多是具有‘三致’作用的重點污染物。有相當多的城市自來水廠出水的致突變試驗(Ames試驗)顯示陽性,表明飲用這種水是不安全的……,由于飲用水中出現的污染物種類數量眾多、多數濃度極低,無論檢測和去除都十分困難,所以飲用水除污染是一個涉及多學科的高科技項目。”

  第三,現有水處理技術無法解決似激素作用的污染問題。近年來科學家們討論內分泌紊亂(導致癌癥、不育癥、甲狀腺機能障礙、先天缺陷、行為障礙、神經系統壓抑和生殖器官畸形等)的原因,認為人造化學物質可能正在嚴重破壞人和野生動物的激素。過去曾認為低水平污染是安全的,現在認識到低水平污染也危害健康。近年來在自然界發現了不少畸型動物,在人類社會中出現了逐漸增加的癌癥病例,專家們認為這是由于近似于生物激素的化學物質引起的,是一種新型環境污染。美國圖蘭大學的約翰。麥克拉克倫教授等人在1996年6月發表的一篇論文中指出,用作殺蟲劑的多種化學物質,每個個體物質雖然濃度極低,只有幾百億分之一,單個來看沒有不良影響,但如果混合在一起就會產生相當于個體160至1600倍的激素作用。王占生教授指出,如果這個結論屬實,那么它將徹底推翻化學物質的安全標準。

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