談市政給排水工程設計節(jié)能技術(shù)
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摘要：“十四五”規(guī)劃綱要進一步強調(diào)了“節(jié)約資源”這一基本國策的重要地位，節(jié)能減排已經(jīng)成為提高工程質(zhì)量、打造示范工程的重要內(nèi)容。市政給排水系統(tǒng)是城市建設中的基礎(chǔ)性設施，在運行和維護方面需要消耗一定的能源，隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，供水服務區(qū)不斷擴大，高層建筑增多，供水壓力逐年提升，對給排水系統(tǒng)的節(jié)能效果提出了更高的要求。本文通過總結(jié)實際工程中的節(jié)能思路，闡述了目前市政給排水設計中的節(jié)能技術(shù)、應用及其發(fā)展，以期提高給排水系統(tǒng)的節(jié)能性能，促使給排水系統(tǒng)設計與現(xiàn)代城市發(fā)展相適應。
關(guān)鍵詞：市政設計；節(jié)能技術(shù)；供水系統(tǒng)；排水系統(tǒng)
城鎮(zhèn)的市政給排水系統(tǒng)承擔著供給覆蓋區(qū)域的生產(chǎn)、生活用水，接納雨水、污水的責任，為城市基本職能的發(fā)揮提供了物質(zhì)保障。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，近年來由于我國不斷推進城鎮(zhèn)化建設，市政服務區(qū)域逐年擴大，高層建筑在城市中的普及也使得系統(tǒng)所需的壓力水平不斷上升。隨著人們生活水平的提高，用水量增大的同時，用水的水質(zhì)標準也在不斷細化，產(chǎn)生的污水成分復雜、水質(zhì)較差，這使得市政給排水的能耗問題日益突出。因此，設計過程中采用合理有效的節(jié)能技術(shù)對于降低供水能耗、實現(xiàn)節(jié)能減排具有十分重要的現(xiàn)實意義。
1市政給排水現(xiàn)狀
1.1市政給排水的系統(tǒng)構(gòu)成
完整的市政給排水系統(tǒng)的設計內(nèi)容包括取水方案、供水設計、排水設計以及凈水系統(tǒng)設計，比較復雜的系統(tǒng)還包括消防、熱水以及中水設計等。在市政給排水設計中，除了凈水的系統(tǒng)設計對于水質(zhì)和壓力的要求較小，其余環(huán)節(jié)中水泵加壓均為關(guān)鍵的耗能環(huán)節(jié)，是優(yōu)化系統(tǒng)設計方案、減小市政給排水系統(tǒng)能耗的重點內(nèi)容。凈水和中水處理系統(tǒng)著眼于水資源的處理和回用，設計過程中，需要結(jié)合實際用水單元所需要的水質(zhì)，運用水務管理相關(guān)的知識和內(nèi)容，合理規(guī)劃，提高水資源的利用率。
1.2市政給排水工程的能耗
電耗始終是市政系統(tǒng)比重不低的成本來源，根據(jù)我國自來水行業(yè)的資料統(tǒng)計，對于常駐人口為20萬~50萬之間的中等城市，城市僅供水系統(tǒng)的平均電耗就占總成本的32%~41%。表12016年我國城市耗電總量統(tǒng)計表
由耗電量分析可得，隨著節(jié)能技術(shù)的應用，我國供水能耗呈現(xiàn)出在工業(yè)耗電中所占的比例下降但總耗電量上升的特點。由于其巨大供水耗電總量，在市政給排水設計中采取有效地節(jié)能技術(shù)勢在必行，且有較好的作用空間。
2市政給排水設計節(jié)能原則
2.1給水節(jié)能的設計原則
由于我國的水資源時間和空間分布不均衡，大多數(shù)城市都面臨著不同程度的水資源短缺的問題。因此，節(jié)約用水量，提高水資源的利用效率成為了市政給排水設計中不得不考慮的重要問題。一般來說，常見的節(jié)能思路包括：（1）根據(jù)實際情況對水質(zhì)進行分級以實現(xiàn)多級梯式利用，提高水資源的利用效率。給水設計需要充分考慮實際用水單位的需求，這種方式多用于用水量較大、結(jié)構(gòu)較為復雜的給水系統(tǒng)。（2）充分利用雨水。“海綿城市”概念的提出，對于市政給排水的節(jié)能設計具有啟發(fā)性影響，其較高的節(jié)能環(huán)保效果主要就是通過充分收集和利用雨水實現(xiàn)的。（3）中水回用。中水是經(jīng)過了良好的一級處理或者深度處理的污水，是給水設計中一個較為特殊的水源，中水的循環(huán)利用對于實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，提高系統(tǒng)的節(jié)能效率具有重要作用。目前，常見的城市中水系統(tǒng)處理結(jié)構(gòu)如圖1。
2.2排水節(jié)能的設計原則
在城市的排水設計過程中，面臨最大的挑戰(zhàn)是不確定性。排水單位排出污水的水質(zhì)和水量以及時段波動性對排水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和能耗有重要影響。市政排水設計中首要的節(jié)能思路就是合理選擇污水提升泵的功率和揚程，指定高效穩(wěn)定節(jié)能的污水提升方案。對于地勢起伏較大的城市，要充分考慮城市的高程和地質(zhì)。此外，排水節(jié)能技術(shù)還包括污水處理、雨污分流、采用適合工程特性的管材、與城市的道路工程有機結(jié)合以及聯(lián)動城市防洪規(guī)劃等。其中污水處理環(huán)節(jié)在設計過程中有時也被定性為凈水設計，但是設計城市市政排水時，也要通過考量城市的污水處理能力來規(guī)劃排水管網(wǎng)。
3市政給排水設計節(jié)能技術(shù)
3.1輸水方式選擇
在市政系統(tǒng)運行的過程中，電能消耗主要來源于供水和布水的過程。根據(jù)工程實際需求選擇合適的輸水方式，是減小系統(tǒng)電耗的重要舉措。設計過程中，供水的水源、輸送量以及壓力是選擇輸水方式的主要考量因素。常見的輸水方式可以分為壓力輸水方式和重力輸水方式，二者的特性見表2。
3.2節(jié)能供水技術(shù)
通過對給排水系統(tǒng)的能耗分析可得，供水環(huán)節(jié)是能耗的主要來源。針對供水方式改良，相關(guān)人員進行了各種方向的研究和探討。目前，城市中采用的主要供水方式是恒壓變頻供水系統(tǒng)。自來水廠的來水經(jīng)過二次加壓后，輸送到用戶端，為了保證系統(tǒng)的有效運行，市政管網(wǎng)設計規(guī)范總要求供水水壓應大于用戶接水點。輸水加壓抬升到水箱后，水壓自然降低，造成了能源浪費。為解決水壓浪費的問題，逐漸開發(fā)除了多種節(jié)能供水方式，以下以無負壓供水系統(tǒng)為例：無負壓供水系統(tǒng)是利用有壓容器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的供水系統(tǒng)的水池和水箱，裝配在市政管網(wǎng)和提升泵之間，有效利用市政管網(wǎng)中原有的壓力，直接抽水送入用戶端。搭配變頻泵，可以實現(xiàn)合理控制泵的運行，防治給水污染的目的。
3.3雨水利用技術(shù)
在市政給排水設計中，雨水可以收集后進入中水處理系統(tǒng)，成為城市用水的來源，節(jié)省水資源，通過雨污分流收集后又可以減輕城市排水系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)的負擔。在市政給排水工程的設計過程中，要需要結(jié)合工程所處地的實際情況，包括氣象條件、地形條件等，合理的運用循環(huán)技術(shù)設計雨水的收集和處理方式，建設雨水再利用系統(tǒng)，達到節(jié)約水資源的目的。以天津市濱海新區(qū)生態(tài)城的給排水系統(tǒng)為例，見圖3。由此可見，雨水的回用需要與整體的供水和排水系統(tǒng)有機結(jié)合在一起，構(gòu)成一套完整的、系統(tǒng)化的水循環(huán)系統(tǒng)。市政給排水的設計需要考慮多個環(huán)節(jié)中的節(jié)能技術(shù)，將各環(huán)節(jié)串聯(lián)起來，形成一個多元化的高效節(jié)能網(wǎng)絡。
4結(jié)論
市政給排水系統(tǒng)的設計需要貫徹節(jié)能減排的政策需求，在保證系統(tǒng)整體性能的基礎(chǔ)上，逐步推進節(jié)能技術(shù)的應用。在市政設計中必須重視系統(tǒng)整體的節(jié)水節(jié)能性能，通過合理的規(guī)劃，優(yōu)化整體設計，并且后續(xù)的運維過程中，加強水務管理，真正做到長期有效的保證系統(tǒng)的節(jié)水性能，促進綠色環(huán)保城市的建設。
參考文獻
[1]周學.傳統(tǒng)徽州民居的“原生態(tài)”思想與當代生態(tài)住區(qū)建設[J].工程與建設,2012,26(5):601-603.
[2]劉力石.市政給排水設計中的節(jié)能環(huán)保措施[J].節(jié)能環(huán)保,2019,7(19):35-36.
[3]張?zhí)煺?市政給排水設計中的節(jié)能措施運用[J].黑龍江交通科技,2014,5(44):243-244.
[4]苗展堂.微循環(huán)理念下的城市雨水生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃方法研究[D].天津：天津大學建筑學院,2013:1-298.
[5]劉藝.城市中水回用發(fā)展問題研究：以泰安市為例[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學,2009：1-87.
作者：王娟 韓麗 劉恒 單位：煙臺市城市排水服務中心
