无动力防倒灌器在水环境治理工程中的运用
梁云智 龚佳妮 项晓慧 张秋霞
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梁云智 龚佳妮 项晓慧 张秋霞,. 无动力防倒灌器在水环境治理工程中的运用[J]. 动力技术研究,2023.7. DOI:10.12721/ccn.2023.159302.
摘要: 现代化发展背景下,人们逐渐提高对水环境的重视,通过良好的水环境治理,有利于维持区域生态平衡。污水倒灌溢流在水环境治理中的出现概率较高,传统的防倒灌方式容易受到环境等因素影响,而无动力防倒灌器的利用可以有效规避污水倒灌溢流问题,且不会对周围环境造成不良影响,自身拥有较长的使用寿命。本文分析了无动力防倒灌器的水力特性和应用优势,总结了无动力防倒灌器的安装使用要点,并以深圳市光明区的水环境治理工程为例,解析了无动力防倒灌器的实际应用及成效,有助于提升区域水环境治理水平。
关键词: 无动力防倒灌器;水环境治理;水力特性
DOI:10.12721/ccn.2023.159302
基金资助:

在水环境治理中,污水倒灌溢流问题较为常见,容易对周围水质造成污染,给区域生态环境带来不良影响。为此,应该加强对无动力防倒灌器的分析,明确基本特点和应用优势,充分发挥其在水环境治理工程中的防倒灌作用。

1.无动力防倒灌器的应用优势与水力特性

1.1无动力防倒灌器的主要应用优势

与普通的防倒灌设施相比,无动力防倒灌器具备很多应用优势,首先,防倒灌器内部的膜瓣材料为特殊混合胶MVQ,或者利用聚醚基聚氨酯材料制作内部膜瓣,其外壳利用“海洋级”不锈钢制作,而在防倒灌器内部不含有任何金属零部件,因此,不会在使用过程中发生锈蚀等问题;其次,因为防倒灌器拥有很强的耐磨损性能,所以无需开展后续的维护工作,无动力防倒灌器在很多尺寸管道中有着强适用性,且不会带来噪音污染;最后,立足于无动力防倒灌器设计层面,以流体驱动止回式为主,能够提供良好的流量条件,同时,可以降低水头损失,进而在提高排水效率的基础上满足基本的防倒灌要求。

1.2无动力防倒灌器的基本水力特性

开启特性,开启压力小,一般大于0.01m(相当于0.001MPa)的水头就能打开,并可在静态下开启。一般条件下,水头损失可以降到较小的程度。但是,测试水头损失数据较困难,因为测试程序很少并且数据很容易受到波动。因此,通过分析相关的测试结果,是严格控制在相同的设施中进行的,具有很多相同的参考点,是可比较的。测试结果表明,在DN300mm/NPS12管道型无动力防倒灌器流量接近150L/s时,水头损失不到1.0m;流量接近200L/s时,水头损失比其他形式的防倒灌低65%。关闭特性,当下游管外压大于管内压力时,水压使得膜瓣紧密闭合,防止管道回流。

2.无动力防倒灌器在水环境治理工程中的实际应用

2.1无动力防倒灌器的安装方式

安装无动力防倒灌器的方式有很多,需要依据接口尺寸、具体用途、安装环境、接口形式以及环境温度等实际情况进行选择。通常情况下,利用率相对较高的安装方式包含管内装置、内联安装、法兰安装以及出口安装等。

2.2无动力防倒灌器的应用形式

在城市截污管网系统和城市排洪系统中,无动力防倒灌器的利用率较高,主要作用是防止排水管内的水流发生倒灌。将无动力防倒灌器安装在排放口,能够良好地规避污水倒灌问题。如果采用内联安装的方式,无动力防倒灌器主要发挥多组止回阀的作用,为了控制施工成本,通常会利用多个小口径的防倒灌器进行安装,能够承受更高的下游水压力。

2.3无动力防倒灌器的安装要求

2.3.1检测有毒气体及调整安装角度

在开展无动力防倒灌器施工作业之前,施工人员应该在合理的位置设置现场围挡。同时重视落实下井作业前的通风换气工作,配合开展有毒气体检测工作,保证施工人员的安全。同时,因为无动力防倒灌器属于一体化设备,所以,可以通过任何角度进行安装。在安装过程中,实际安装角度直接影响防倒灌器的自清洗效果。此外,如果需要在雨水管道中安装防倒灌器,则需要控制最小坡度,确保为1%;而在污水管道中安装防倒灌器时,则应该将最小坡度设定为1.5%。

2.3.2重视落实加固工作

为了保证现状管道中一体化防倒灌器的顺流,应该合理选择支架,目的是在井壁上进行临时固定,结束调试运行后,在不存在任何问题的情况下,做好紧固件的加固工作,有助于强化整体的稳定性及可靠性。安装无动力防倒灌器的过程中,施工人员应该做好管道的预处理工作,主要包含裂缝变形处理、管道清理等内容,如果存在混凝土管裂缝,应该利用微膨胀材料做好填充工作。结束安装工作后,应该安排专业技术人员进行防倒灌测试以及过流测试,并于以上工作完成后,做好管壁封口工作。

3.无动力防倒灌器在水环境治理工程中的应用实例

3.1水环境治理工程实例概况

以深圳市光明区为例进行分析,综合分析全面消除黑臭水体治理工程的实际施工情况,发现白沙坑支流3上游暗涵段存在城中村合流区。而针对合流区污水干管高水位运行而言,污水干管中的污水可以通过截污管发生溢流,由于能够溢流到河道位置,对白沙坑水质造成严重的负面影响。为了避免发生污水倒灌溢流的问题,针对白沙坑支流3上游的主要城中村合流区开展点截污施工作业,优先利用规格为DN200—DN600mm的无动力防倒灌器,目的是处理实际存在的倒灌溢流问题。

3.2无动力防倒灌器的具体应用及成效

施工过程中施工员发现截污井内污水管虽然低于截污井雨水管管位,但暴雨等特殊情况下截污井井内污水水位高于截污井内雨水管情况,如不采取措施,必将造成污水倒流,导致污水不但没有被截掉,反而增加了雨水管中的污水,最后初雨溢流至河道,影响河道水质。经现场多次排查,该情况是造成白沙坑支流3河道水质不达标的主要原因。为解决污水倒灌问题,经参建单位研究,决定在截污井管线上加装无动力防倒灌器解决污水倒灌问题。本次施工选用瑞典Wapro管中型无动力防倒灌器,安装极为方便,工期短,成效快。经过近两年的运行检验,证明开关自如,防倒灌效果良好。

结语:无动力防倒灌器外壳为“海洋级”不锈钢材质,管内部存在混合硅胶膜瓣,当上游来水时,水流冲击膜瓣,使膜瓣与外壳间产生缝隙,上游来水可顺利通过;而当下游水位高于上游时,水压使得膜瓣紧密闭合,以防止管道回流。防倒灌器的使用,既保持了最快的排水速度,也满足了防倒灌的要求,具备很高的推广应用价值,应该加大无动力防倒灌器的研究力度,为水环境治理工程施工提供可靠基础。

参考文献:

[1]熊别,申明川,移志东.无动力防倒灌器在水环境治理工程中的应用[J].四川水利,2022,43(05):151-153+157.

[2]常杉,秦祎,王建强,朱晓媛.沿海城市黑臭水体治理中防倒灌措施的应用研究[J].市政技术,2022,40(07):271-278.

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