饮用水系统防逆流污染措施探讨

饮用水系统防逆流污染措施探讨

随着时间的推移，人们越来越重视健康和安全，《生活饮用水安全法》（gb5749-2006）显著提高了水质的卫生要求。有关部门对输水、储水等各环节也明确要求实施各种防污染的措施,得到了设计、管理部门的重视,也得到了百姓的赞许。但目前在防止生活饮用水系统倒流污染方面存在一些问题,现提出求证于专家和同行。1非有害污染的防污等级低水质污染的途径很多,因倒流而造成污染是最常见的原因。所以采取必要的措施,防止倒流污染是设计人员共同关心的问题。由于水质污染的情况各异,可以采取不同的防污染措施,做到既有效又经济。《给水系统防回流污染技术规程》(CECS184:2005)把倒流污染危险等级分成三类:①有毒污染(可能危及生命或导致严重疾病);②有害污染(可能损害人体或生物健康);③轻度污染(可能导致恶心、厌烦或感官刺激)。为此还提出一种防污等级低,不能用于防有毒污染的“倒流防止器”。这表示对他们是要区别对待的。对生活饮用水有毒污染必须禁止,那么对有害、轻度污染是否可以降低要求,允许发生呢?笔者认为当人们饮水后发生上述三类现象中任一类都是不允许的。为了确保人民的生命和健康,不仅必须杜绝发生危及生命或导致严重疾病的事件,也必须防止损害人体健康,身心受到伤害的事故。所以笔者认为上述分类不能适用于生活饮用水系统防倒流污染工程。对于生活饮用水系统的倒流污染可以分有害和非有害两类。有害污染是指饮用水受到有毒物质、致病细菌或放射性物质等的污染直接危害人体健康,这不仅是指发生疾病和死亡,也应包括导致恶心、厌烦或感官刺激等。这些都不允许发生。而非有害污染是指不会导致人们发生疾病、死亡,也不会形成不适感觉的那种色度、硬度、浊度等的变化,以及仅仅是水倒流等。而且在判定污染的危害性,确定防污染手段时,不仅应依据是否和有害物质可能接触,而且要考虑到饮用水自身的变质及对城镇供水系统须严格保护等因素。例如《建筑给水排水设计规范》(GB50015—2003,以下简称“规范”)对从城镇供水管网直接抽水,或从生活饮用水管道单独接出消防管道等,不论会发生何类污染,均要求采取严格的防倒流污染措施。“规范”还规定,城镇给水管道严禁与自备水源的供水管道直接连接,无论自备水源的水质达到何种标准,这些和防止有害污染一样均属于不准发生倒流的场所。2水国工商中的流场设置在工程中应优先采用既安全可靠又简便经济的防污措施。笔者认为阻断生活饮用水与污染物质直接接触是从根本上防止倒流污染的最有效方法,应成为防止倒流污染的首选。如“规范”规定严禁生活饮用水管道和大便器直接相接,储水池或用水器具的供水管出口与溢流边缘要有一定的空气间隙等,这些都是阻断他们直接接触的方法。对于不准倒流的场所应有严格要求。所以对于储存有害、有毒或有致病物质的储罐、设备或输送含有上述物质的管道等此类最具危险的场所,当需要用水时应自设专用供水系统,禁止其与生活饮用水管道直接相连。当必须采用生活饮用水系统作为专用供水系统的供水或补水的水源时,则应采用间接供水方式,不应两种管道直接相接。希望“规范”修订时对这一点能加以明确。只有当无法设置空气间隙或空气间隙的间距达不到要求时,才根据具体条件考虑采用真空破坏器、倒流防止器或其他有效的防止倒流污染的装置。目前常用的有倒流防止器,该产品的行业标准为《倒流防止器》(CJ/T160—2002)。3排水器开启的压力倒流防止器(见图1)是“一种严格限定管道中的压力水只能单向流动的水力控制组合装置”(见《倒流防止器》(CJ/T160—2002)中的定义)。为了达到这个要求,目前符合行业标准的倒流防止器设有一个“减压区”。“减压区”内压力P2与进水压力P1有一个压差(ΔP=P1-P2),由这个压差控制倒流防止器泄水阀的启闭。当P1>P2>P3时水流正常运行,若用户停止用水,倒流防止器关闭。此时若密封完好,无论压力如何变化也不会倒流。由于系统压力变化,可能会出现P1下降或出口压力P3上升(若此时出口密封损坏),则ΔP会减小,但只要ΔP为0.012～0.023MPa,泄水阀即能自动打开泄水。泄水阀具有足够的泄水能力,空气通过与大气相通的漏水斗进入阀腔形成空气隔断,这样即使出现P3>P1,密封损坏,也不会发生倒流。所以减压区是该倒流防止器保证不产生倒流的关键手段。但设定减压区增加了水流通过倒流防止器的阻力降(一般不小于0.07MPa)。由于目前市政管网压力较低,当系统设置倒流防止器后供水压力不足的矛盾更加突出,这也是当前设计人员感到很棘手的问题。为此一些制造厂家正在研制低阻力的倒流防止器。目前市场上出现的低阻力的倒流防止器引起人们的关注,通过对产品样本及产品介绍的了解,笔者对产品的构造及工作原理进行了分析,发现一些问题,现提出与同行一起商议,并希望引起大家的注意。目前有一种称为具有最高等级隔断安全性的低阻力“倒流防止器”(见图2),它没有减压区。据测试报告(见表1及图3),其阻力损失确有降低。该产品资料介绍:当通过“倒流防止器”的阻力损失h=P1-P3≤15kPa时主阀开始关闭,介质不能流过主阀;当h≤10kPa时泄水器自动开启,使中间腔的水泄出。但该资料又称:当P1>P3时排水器自动关闭,P1≤P3时,排水器自动开启。这两者存在着矛盾,因为P1-P3≤10kPa也包含P1>P3。为此笔者查阅了该“倒流防止器”的检测报告(DN80由机械工业通用机械产品检测所检测)。报告表明当h≤15kPa后直至h=1.018kPa水流不断,并且h≤10kPa后也没有泄水放空,否则其对应的水流量从进口至出口应是一个变量(见表1)。在该产品另一份有关资料中“当主阀开启通水时,排水器自动关闭;当主阀止回关闭后,排水器自动开启,将主阀中间腔的介质排空,形成空气隔断,排水器一直保持全开状态,并维持最大的排水排污能力,一旦发生泄漏,所渗漏的介质可直接流出阀外,所以排水器可以设计得相对较小”。这表明它是在主阀关闭后排水器才打开的。在主阀的关闭过程中,流量逐渐变小,流速变小,阻力损失(h)变小,直至为零;主阀的开启度也逐渐变小,直至关闭。h=0也就是P1=P3。而且当排水器打开后一直保持全开状态,一旦泄漏可以放水,也不关闭。综上所述,排水器开启的压力应是P1≤P3,而不是P1-P3≤10kPa。由于它要求在停止用水(主阀关闭)后排水器就自动放水泄空(即使主阀密封正常也要放水泄空),这样泄水成了正常运行中经常出现的一个必经过程,以至泄水十分频繁,这种做法当然不符合节水原则。如果每台“倒流防止器”每次停止用水都要放水泄空,那将要无端地放掉多少水?为了避免过多放水,若改为P3>P1才打开排水器,由于P3>P1并不是正常运行中会出现的,那是一种特殊工况(如某种原因造成出口压力上升或进口压力下降才会发生),这样放水次数可以减少。但是在P3>P1时才打开排水器,此时中间腔的水不可能立即放空形成空气隔断,所以只要密封有损坏,就会形成倒流。如果不顾水的浪费,仍采用P3=P1时就打开排水器的控制方式,由于从P3=P1后出现P3>P1的时间有可能较长,但也可能很短随即出现,此时排水器虽已开启,但在瞬间是很难把水泄空形成空气隔断的(尤其该“倒流防止器”的排水器较小,放空能力有限,形成空气隔断所需的时间会更长)。此时若主阀密封损坏,倒流仍然难以避免(尤其在P1低于大气压力时)。笔者认为这种控制方法无法像设减压区的倒流防止器一样具有提前防范的功能,不能保证在P3>P1前早已形成空气隔断。而且这种只要停水就泄空(充满空气),只要不用水就长期与大气相通的“倒流防止器”,若设置在从市政给水管道上直接抽水的水泵吸水管上,以致只要启泵就可能吸入空气的做法对泵的正常运行有利吗?若设置在消防供水系统中,对消防供水的安全是否有影响?该低阻力“倒流防止器”的另一个问题是泄水阀的控制器由两片膜片隔成上腔、隔断腔、下腔三部分(见图2),上腔与进口相通,下腔通出口,隔断腔与大气相通。据样本介绍,设隔断腔的目的是当膜片损坏时,漏水由隔断腔排出,防止上、下腔直接相通。而正由于这种设置,当膜片损坏严重,下腔与隔断腔相通甚至连成了一体。这时控制器内的“P3”泄压(小于系统的P3),甚至可能与大气压力相同。这时若系统压力变化,出水端的P3上升,或进水端的P1下降(P1≤0),出现P3>P1时,而控制器内P1-“P3”>0,泄水阀就不能打开。如果此时主阀密封有损坏,倒流就难以阻止了。由此可见该“倒流防止器”与倒流防止器定义存在一定的距离,存在倒流的可能及其他一些问题,笔者认为该“倒流防止器”尚须进一步改进。如果阻力降减小了,而安全的可靠性也降低了,这决不是大家所祈盼的。尤其称低阻力“倒流防止器”的产品,今后还可能出现多种,如果现在不能严格要求,今后会出现什么样的情况就很难预料了。所以笔者认为倒流防止器阻力降偏大的问题应该解决,但必须是在确保不发生倒流污染的基础上,并且不仅防止倒流还应顾及其他要求。4从基本原则和必要的未尽事宜,发展国际机制现行“规范”已明确列出应设置倒流防止器的场所、位置。但未能明确规定储存或输送含有害、有毒或有致病物质的储罐、设备或管道是否可以通过倒流防止器与生活饮用水管道直接相连。有一点应该指出:倒流防止器只是防止水倒流,避免由此产生的污染,但它对防止细菌繁殖和扩散、放射性污染及毒气散布等尚缺乏有效的测试数据,所以目前应慎重确定设置场所,不要随意扩大使用范围。同时工程中情况多样,条件复杂,所以笔者希望“规范”能明确列出倒流防止器设置的基本原则和必要的细则,以便设计人员在具体工程中可以比对,进行正确选择,避免遗漏,也可以防止随意增设。笔者也希望通过明确的规定能消除因各种原因造成的分歧,如当循环水集水池等的充(补)水管上设置倒流防止器后是否可以采用淹没出流等。《建筑中水设计规范》(GB50336—2002)中规定中水管道严禁与生活饮用水管直接相连是包括禁止通过倒流防止器连接的。,使今后生产出合格的阻力小的倒流防止器,也总会有一定的压力损失,况且还要增加投资。笔者认为节水、节能、防止污染等都应认真对待,必须全面综合考虑,倒流防止器只应在必须设置的场所设置,当然采用的倒流防止器应符合行业标准。那种在某些情况下会产生倒流的“倒流防止器”不应使用。若想在非有害倒流污染场所使用,首先应对该类产品另起名称和建立相关的行业标准,避免使用者将其与倒流防止器混淆。产品如果没有标准,缺乏控制底线,则无法判断产品是否合格,甚至会导致伪劣产品