CN110158698B - 一种对峙双向增压生态饮水系统及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种对峙双向增压生态饮水系统及使用方法，属于生活饮用水技术领域。该生态饮水系统包括生态水源系统、一级净化系统、长输管道及二级净化供水系统，生态水源系统后接一级净化系统，经长输管道与多个二级净化供水系统相连，生态水源系统与一级净化系统各设一套，与长输管道对峙布置以提高供水可靠性，设置双向增压泵组，满足长输管道调量、事故或检修需要。本发明可用于向人口集中区域提供矿物质丰富、人工合成污染物低的原生态健康生活饮水，将生活饮水和用水分供，降低现有水体污染严重、水中污染性化学成分多而复杂、净化技术难度大、人工纯净水矿物质调配技术不成熟等带来的诸多生活饮水健康风险。
Description
技术领域：
本发明属于生活饮用水技术领域，具体涉及一种对峙双向增压生态饮水系统及使用方法，该饮水系统包括生态水源系统、一级净化系统、长输管道及二级净化供水系统。
背景技术：
饮用水水质安全是国家公共卫生安全体系的重要组成部分，与人民身体健康、社会稳定、子孙万代繁衍息息相关。当前，我国饮用水源污染形势非常严峻。根据近年颁布的《中国环境状况公报》，我国七大河流水系中满足地表水Ⅲ类标准的断面仅占总断面的30％～40％，而几乎丧失了水体所有功能的劣V类水断面居然也占到30％～40％。在28个国家重点监控湖泊中，超过六成的湖泊水质处于V类和劣V类的水平。另外，我国受地下水高浓度砷、氟影响的人口也分别达到1236万人和7800万人，严重危害人们的身体健康。尤其是近年来相继发生了一系列突发性重大水污染事件，无时不在威胁人们的饮用水安全。与此同时，人工新合成的化合物不断出现，对现行供水技术体系提出了严峻的挑战，引起政府、科学界、工程界与社会各阶层的高度关注。无奈之下，很多家庭选择家用净化器进行最后的防卫，这种设备造价高、产水量低、滤芯更换成本高、水质不稳定。总体来说，我国饮用水水质污染问题越来越复杂。
另一方面是水质标准的提高，2006年我国颁布了新的生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)，该标准相比1985年的标准，水质指标由35项增加至106项，因此为了适应新的水质标准，很多供水企业都面临技术改造的难题。况且，这106项指标只是目前经济技术水平的体现，并不能完全反映所有污染物的实际存在状况。
近年来，我国在应对水质污染问题中，采取的主要措施集中在应对性的水源保护、长距离引水工程、水厂净化技术的优化、深度处理及特殊污染物去除。由于水厂常规技术的优化和深度处理及特殊污染物去除等途径，耗资巨大。这些长距离引水工程投资高、水源地流域大、保护成本高。以超滤为代表的现代净化技术则一刀切地去除了水中的人体需要的天然矿物质，这些方法很难长远水源水质安全对饮水健康的危害问题。
发明内容：
本发明针对现有技术的不足，提供一种对峙双向增压生态饮水系统及使用方法及使用方法。本发明结合城镇化、人口高度集中的发展趋势，靠近人口密集区域，构建原生态饮水水源保护区，提供矿物质丰富的原生态健康生活饮水。
本发明提供的一种对峙双向增压生态饮水系统包括在两个以上对峙生态水源系统后对应接一级净化系统，一级净化系统出口经长输管道与多个二级净化供水系统相连，二级净化供水系统出口与饮水管网相连，向居民家庭及公共人群提供饮水。
本发明提供的一种对峙双向增压生态饮水系统包括两个生态水源系统、两个一级净化系统、两个二级净化供水系统、长输管道12及双向增压泵组C；两个生态水源系统由第一生态水源系统A1和第二生态水源系统A2组成，两个一级净化系统由第一一级净化系统B1和第二一级净化系统B2组成，两个二级净化供水系统由第一二级净化供水系统D1和第二二级净化供水系统D2组成。本发明系统中至少含有两个生态水源系统、两个一级净化系统、两个二级净化供水系统及1个双向增压泵组C。
第一生态水源系统A1接第一一级净化系统B1，第一一级净化系统B1接长输管道12，长输管道12沿途分别接次供阀13及双向增压泵组C，双向增压泵组C设置在大水量用户所在区域的长输管道12上；长输管道12的另一端接第二一级净化系统B2，第二生态水源系统A2接第二一级净化系统B2。采用两个以上生态水源系统一方面提高优质饮水原水供给量，另一方面提高供水管网安全性。
第一生态水源系统A1包括生态水源保护区1、原水库2、调蓄发电机组3、河道4及保量发电机组5；原水库2设置在生态水源保护区1的下游，原水库2设有调蓄发电机组3后接河道4，原水库2设有保量发电机组5后接第一一级净化系统B1的取水口6。保量发电机组5运行时保证原水库2发电尾水满足第一一级净化系统B1的取水量要求，调蓄发电机组3调节丰水期排涝库容。
第一一级净化系统B1通过取水口6经一级絮凝池7出口与一级过滤池8相连，一级过滤池8出口与清水池9相接，一级泵组10的吸水管与清水池9相连，在一级泵组10的出水管上接供氧管11维持长输管线中原水的生物活性、保鲜水质，一级泵组10的出水管连接长输管道12，设置一级净化有利于保持进入长输管道12的水质稳定，减轻管道输送污染，提高二级净化系统运行的稳定性。在所述一级泵组10出水管上接供氧管11，目的在于提高水中残留微生物的好氧活性，提高水中有机物的降解效果，降低管内厌氧型微生物滋生导致的水质变味变黑条件，避免常规消毒副产物的毒副作用，减轻氧化型消毒剂对管道的氧化损伤和氧化产物污染。
第一二级净化供水系统D1中的二级净化系统17后接饮水管网18，饮水管网18与饮水用户19相连，饮水用户19出水接用于生活污水排放的排水管网20，进一步提高饮水水质，消除长输管道12中产生的二次污染，应急水源23与二级净化系统17进口相连，提高供水安全性，饮水管网18末端经末端泄水阀组21与用水管网22相连，一方面减少饮水管网死水区水质变坏，另一方面就近排入用水管网22得到利用。
次供阀13经管道与减压水轮发电机组14相连，减压水轮发电机组14回收长输管道12富裕水头能量，出口接第一接收管16a然后连接第一二级净化供水系统D1，双向增压泵组C经第二接收管16b与第二二级净化供水系统D2相连。
双向增压泵组C包括右支管15-1、左支管15-9、右切断阀15-7、左供氧管15-13、右供氧管15-14、进口阀、增压泵、出口阀组、出水连接管15-11及吸水连接管15-3，进口阀、所述增压泵及出口阀组包括位于右侧的第一进口阀15-4a、第一增压泵15-5a、第一出口阀组15-6a以及位于左侧的第二进口阀15-4b、第二增压泵15-5b、第二出口阀组15-6b，进口阀、增压泵及出口阀组至少两套以上，并至少有一套备用；右支管15-1连接长输管道12，右阀15-2设置在右支管15-1上，右阀15-2后的右支管15-1接第一进口阀15-4a，第一进口阀15-4a经管道与第一增压泵15-5a的吸水口相连，第一增压泵15-5a的出口与第一出口阀组15-6a相连，第一出口阀组15-6a经管道与出水连接管15-11相接，出口阀组包括止回阀、电动阀和手动阀；吸水连接管15-3两端分别与左支管15-9及右支管15-1相连。
位于双向增压泵组C右侧的长输管道12经右切断阀15-7与第一出口阀组15-6a的出口管道相连，长输管道12再接出水连接管15-11，出水连接管15-11左端与第二出口阀组15-6b的出口管道相连，经左切断阀15-10与位于双向增压泵组C左侧的长输管道12相连，左支管15-9一端与位于双向增压泵组C左侧的长输管道12相连，左支管15-9的另一端经左阀15-8与吸水连接管15-3相连。
自动排气阀15-12装在右支管15-1上，位于右阀15-2和第一进口阀15-4a之间的支管上，以排除长输管道12中的残余CO2等废气。沿途设置双向增压泵组C，解决长输管道12因局部事故或检修时，满足改变送水方向的需要。沿途水压线尽量以大用水户接出口最低进行双向增压泵组C的扬程计算，当沿途小用水户接管处的长输管道12压力较高时，应设置减压水轮发电机组14进行能量回收利用，减压水轮发电机组14后的泄压尾水接二级净化系统(17)。
主供阀15-15装在左支管15-9上，位于左阀15-8和第二进口阀15-4b之间的支管上；主供阀15-15连接第二接收管16b，第二接收管16b与第二二级净化系统D2进口相连。
左供氧管15-13装在所述左切断阀15-10右侧的所述长输管道12上，所述右供氧管15-14装在所述右切断阀15-7左侧的所述长输管道12上，补充长输管道12中水的溶解氧含量。
第一生态水源系统A1与第二生态水源系统A2的组成结构相同，第一一级净化系统B1与第二一级净化系统B2的组成结构相同，提高供水量和安全性；第一二级净化供水系统D1与第二二级净化供水系统D2的组成结构相同，规模按不同用户水量大小而定。
本发明同时提供一种对峙双向增压生态饮水系统的使用方法，该使用方法具体步骤如下：
(1)生态水源建设：
建设高标准的生态水源保护区1，生态水源保护区1应选取自然生态环境好、工业基础薄弱、雨水量充沛、易于汇水和储水的区域，在生态水源保护区1的下游建造或利用现有水库设置天然生态水调蓄的原水库2，将原水库2的发电机组分为保量发电机组5和调蓄发电机组3两个功能机组，使保量发电机组5的经常发电尾水量，能够满足最大长输饮水量要求，用调蓄发电机组3调节原水库2有效库容；在长输管道12两端建两个对峙的第一一级净化系统B1及第二一级净化系统B2，同时向长输管道12沿途的用户供水。
(2)水质一级净化：
在紧邻原水库2发电机组的下游，建造取水口6、一级絮凝池7和一级过滤池8，通过一级净化，保持进入长输管道12的水质常年好于生活饮用水标准，在一级泵组10出水管上设置供氧管11，通过供氧管11向长输管道12通入高浓度氧气，使长输管道12内的水中溶解氧含量接近饱和，并间隔一段距离后再补充溶解氧。
(3)长距离输送：
经过一级泵组10加压的长输管道12沿途设置双向增压泵组C，双向增压泵组C靠近大水量用户设置，增压泵的扬程按下一级增压泵组的吸水连接管处压头仅高于二级净化系统17进水要求计算，减小分水泄压能量损失；中小水量用户直接从长输管道12上接管，为了节能，在次供阀13后设置减压水轮发电机组14，再进入二级净化系统。
(4)正常启动双向增压：
当长输管道12需要自右向左增压时，先打开右阀15-2、左阀15-8和左切断阀15-10，关闭右切断阀15-7，当位于右侧的长输管道12水到达并经自动排气阀15-12排完空气后，打开第一进口阀15-4a、启动第一增压泵15-5a、再打开第一出口阀组15-6a，关闭左阀15-8、打开左供氧管15-13，当运行增压泵组多于两套以上时，逐套启动。
当长输管道12需要自左向右增压时，先打开左阀15-8、右阀15-2和右切断阀15-7，关闭左切断阀15-10，当位于左侧的长输管道12水到达并经自动排气阀15-12排完空气后，打开第二进口阀15-4b、启动第二增压泵15-5b、再打开第二出口阀组15-6b，关闭右阀15-2、打开右供氧管15-14，当运行增压泵组多于两套以上时，逐套启动。
(5)事故换向增压：
因长输管道12局部事故或检修时，需要改变双向增压泵组C的送水增压方向时，按以下要求操作：
当长输管道12需要由自右向左变成自左向右增压时，原运行的第一增压泵15-5a或第二增压泵15-5b不停，先依次打开左阀15-8和右切断阀15-7，再依次关闭右阀15-2和左切断阀15-10，关闭左供氧管15-13、打开右供氧管15-14。
当长输管道12需要由自左向右变成自右向左增压时，原运行的第一增压泵15-5a或第二增压泵15-5b不停，先依次打开右阀15-2和左切断阀15-10，再依次关闭左阀15-8和右切断阀15-7，关闭右供氧管15-14、打开左供氧管15-13。
(6)二级净化和输配：
第一二级净化供水系统D1与第二二级净化供水系统D2进行精过滤和消毒工艺，再经清水池调蓄后由二级泵站加压送入饮水管网18，打开饮水管网18末端和低流速区的末端泄水阀组21向用水管网22定期放水；因长输管道12或双向增压泵组C的事故或检修导致停水时，可启动应急水源23向二级净化系统供水。
本发明的优点在于结合城镇化、人口高度集中的发展趋势，靠近人口密集区域，构建原生态饮水水源保护区，提供矿物质丰富的原生态健康生活饮水。本发明的优点还在于将生活饮水和用水分供，用有限的优质水源确保人们的“进口”水质安全，降低现有水体污染严重、水中污染性化学成分多而复杂、净化技术难度大、人工纯净水矿物质调配技术不成熟等带来的诸多生活饮水健康风险。
附图说明：
图1为本发明一种对峙双向增压生态饮水系统结构示意图；
图2为本发明中生态水源系统的结构示意图；
图3为本发明中一级净化系统系统的结构示意图；
图4为本发明中双向增压泵组的结构示意图；
图5为本发明中的二级净化供水系统的结构示意图。
图中：1：生态水源保护区；2：原水库；3：调蓄发电机组；4：河道；5：保量发电机组；6：取水口；7：一级絮凝池；8：一级过滤池；9：清水池；10：一级泵组；11：供氧管；12：长输管道；13：次供阀；14：减压水轮发电机组；15-1：右支管；15-2：右阀；15-3：吸水连接管；15-4a：第一进口阀；15-5a：第一增压泵；15-6a：第一出口阀组；15-4b：第二进口阀；15-5b：第二增压泵；15-6b：第二出口阀组；15-7：右切断阀；15-8：左阀；15-9：左支管；15-10：左切断阀；15-11：出水连接管；15-12：自动排气阀；15-13：左供氧管；15-14：右供氧管；15-15：主供阀；16a：第一接收管；16b：第二接收管；17：二级净化系统；18：饮水管网；19：饮水用户；20：排水管网；21：末端泄水阀组；22：用水管网；23：应急水源；A1：第一生态水源系统；A2：第二生态水源系统；B1：第一一级净化系统；B2：第二一级净化系统；C：双向增压泵组；D1：第一二级净化供水系统；D2：第二二级净化供水系统。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
参照图1所示，选取植被覆盖率高、雨量充沛、工业污染小、居住人口少、流域面积大、远离工业化城市、易于保护的黄山太平湖和宁国市青龙湖流域分别作为生态水源保护区1。进一步强化保护措施，提升入库水质，作为原水库2，将现有发电机组分为调蓄发电机组3和保量发电机组5，在原水库2大坝下游建取水口6、一级净化系统和一级泵组10，途径芜湖、马鞍山、南京、苏锡常、上海、嘉兴、杭州、安吉、宁国，建设一条双生态水源保护区1对峙饮水水源供水的长输管道12，沿线由双向增压泵组C和次供阀13向这些大规模的用水户和沿途中小规模用水户供水。有条件的原水库2也可先利用库内水头先输送到管内水头接近地面高程时，再进行一级净化后继续加压输送。这些用水城市在接收到一级净化生态水后，进行二级精处理，并向新建城镇饮水管网18送水，居民家庭厨房洗涤盆需新建生活饮水管道和龙头与饮水管网18相连，满足人们日常炊事用水和饮水需要，现有城镇自来水管网自动成为用水管网22。
Claims (2)
1.一种对峙双向增压生态饮水系统，其特征在于该生态饮水系统包括两个生态水源系统、两个一级净化系统、两个二级净化供水系统、长输管道(12)及双向增压泵组(C)；所述两个生态水源系统由第一生态水源系统(A1)和第二生态水源系统(A2)组成，所述两个一级净化系统由第一一级净化系统(B1)和第二一级净化系统(B2)组成，所述两个二级净化供水系统由第一二级净化供水系统(D1)和第二二级净化供水系统(D2)组成；所述第一生态水源系统(A1)接所述第一一级净化系统(B1)，所述第一一级净化系统(B1)接所述长输管道(12)，长输管道(12)沿途分别接次供阀(13)及所述双向增压泵组(C)，所述双向增压泵组(C)设置在大水量用户所在区域的所述长输管道(12)上；所述长输管道(12)的另一端接所述第二一级净化系统(B2)，所述第二生态水源系统(A2)接所述第二一级净化系统(B2)；所述第一生态水源系统(A1)包括生态水源保护区(1)、原水库(2)、调蓄发电机组(3)、河道(4)及保量发电机组(5)，所述原水库(2)设置在所述生态水源保护区(1)的下游，所述原水库(2)设有所述调蓄发电机组(3)后接所述河道(4)，所述原水库(2)设有所述保量发电机组(5)后接所述第一一级净化系统(B1)的取水口(6)；所述第一一级净化系统(B1)通过所述取水口(6)经一级絮凝池(7)出口与一级过滤池(8)相连，所述一级过滤池(8)出口与清水池(9)相接，一级泵组(10)的吸水管与所述清水池(9)相连，在所述一级泵组(10)的出水管上接供氧管(11)，所述一级泵组(10)的出水管连接所述长输管道(12)；所述第一二级净化供水系统(D1)中的二级净化系统(17)后接饮水管网(18)，所述饮水管网(18)与饮水用户(19)相连，所述饮水用户(19)出水接用于生活污水排放的排水管网(20)，应急水源(23)与所述二级净化系统(17)进口相连，所述饮水管网(18)末端经末端泄水阀组(21)与用水管网(22)相连；所述次供阀(13)经管道与减压水轮发电机组(14)相连，所述减压水轮发电机组(14)出口接第一接收管(16a)，所述第一接收管(16a)连接所述第一二级净化供水系统(D1)，所述双向增压泵组(C)经第二接收管(16b)与所述第二二级净化供水系统(D2)相连；所述双向增压泵组(C)包括右支管(15-1)、左支管(15-9)、右切断阀(15-7)、左供氧管(15-13)、右供氧管(15-14)、进口阀、增压泵、出口阀组、出水连接管(15-11)及吸水连接管(15-3)，所述进口阀、所述增压泵及所述出口阀组包括位于右侧的第一进口阀(15-4a)、第一增压泵(15-5a)、第一出口阀组(15-6a)以及位于左侧的第二进口阀(15-4b)、第二增压泵(15-5b)、第二出口阀组(15-6b)，所述进口阀、所述增压泵及所述出口阀组至少两套以上；所述右支管(15-1)连接所述长输管道(12)，右阀(15-2)设置在所述右支管(15-1)上，所述右阀(15-2)后的所述右支管(15-1)接所述第一进口阀(15-4a)，所述第一进口阀(15-4a)经管道与所述第一增压泵(15-5a)的吸水口相连，所述第一增压泵(15-5a)的出口与所述第一出口阀组(15-6a)相连，所述第一出口阀组(15-6a)经管道与所述出水连接管(15-11)相接，所述吸水连接管(15-3)两端分别与所述左支管(15-9)及所述右支管(15-1)相连；位于所述双向增压泵组(C)右侧的长输管道(12)经所述右切断阀(15-7)与所述第一出口阀组(15-6a)的出口管道相连，所述长输管道(12)再接所述出水连接管(15-11)，所述出水连接管(15-11)左端与所述第二出口阀组(15-6b)的出口管道相连，经左切断阀(15-10)与位于所述双向增压泵组(C)左侧的所述长输管道(12)相连，所述左支管(15-9)一端与位于所述双向增压泵组(C)左侧的所述长输管道(12)相连，所述左支管(15-9)的另一端经左阀(15-8)与所述吸水连接管(15-3)相连；自动排气阀(15-12)装在所述右支管(15-1)上，所述自动排气阀(15-12)位于所述右阀(15-2)和所述第一进口阀(15-4a)之间的支管上；主供阀(15-15)装在所述左支管(15-9)上，所述主供阀(15-15)位于左阀(15-8)和所述第二进口阀(15-4b)之间的支管上，所述主供阀(15-15)连接第二接收管(16b)；所述左供氧管(15-13)装在所述左切断阀(15-10)右侧的所述长输管道(12)上，所述右供氧管(15-14)装在所述右切断阀(15-7)左侧的所述长输管道(12)上；所述第一生态水源系统(A1)与所述第二生态水源系统(A2)的组成结构相同，所述第一一级净化系统(B1)与所述第二一级净化系统(B2)的组成结构相同，所述第一二级净化供水系统(D1)与所述第二二级净化供水系统(D2)的组成结构相同。
2.如权利要求1所述的一种对峙双向增压生态饮水系统的使用方法，其特征在于该使用方法具体步骤如下：
(1)生态水源建设：建设高标准的生态水源保护区(1)，在生态水源保护区(1)的下游建造或利用现有水库设置天然生态水调蓄的原水库(2)，将所述原水库(2)的发电机组分为保量发电机组(5)和调蓄发电机组(3)两个功能机组，使所述保量发电机组(5)的经常发电尾水量，能够满足最大长输饮水量要求，用所述调蓄发电机组(3)调节所述原水库(2)有效库容；在长输管道(12)两端建两个对峙的第一一级净化系统(B1)及第二一级净化系统(B2)，同时向所述长输管道(12)沿途的用户供水；
(2)水质一级净化：在紧邻所述原水库(2)发电机组下游，建造取水口(6)、一级絮凝池(7)和一级过滤池(8)，通过一级净化，保持进入所述长输管道(12)的水质常年好于生活饮用水标准，在一级泵组(10)出水管上设置供氧管(11)，通过所述供氧管(11)向所述长输管道(12)通入高浓度氧气，使所述长输管道(12)内的水中溶解氧含量接近饱和，并间隔一段距离后再补充氧气；
(3)长距离输送：经过所述一级泵组(10)加压的所述长输管道(12)沿途设置双向增压泵组(C)，所述双向增压泵组(C)靠近大水量用户设置；中小水量用户直接从所述长输管道(12)上接管，为了节能，在次供阀(13)后设置减压水轮发电机组(14)，再进入二级净化系统(17)；
(4)正常启动双向增压：当所述长输管道(12)需要自右向左增压时，先打开右阀(15-2)、左阀(15-8)和左切断阀(15-10)，关闭右切断阀(15-7)，当位于右侧的所述长输管道(12)水到达并经自动排气阀(15-12)排完空气后，打开第一进口阀(15-4a)、启动第一增压泵(15-5a)、再打开第一出口阀组(15-6a)，关闭左阀(15-8)、打开左供氧管(15-13)；当所述长输管道(12)需要自左向右增压时，先打开左阀(15-8)、右阀(15-2)和右切断阀(15-7)，关闭左切断阀(15-10)，当位于左侧的所述长输管道(12)水到达并经自动排气阀(15-12)排完空气后，打开第二进口阀(15-4b)、启动第二增压泵(15-5b)、再打开第二出口阀组(15-6b)，关闭右阀(15-2)、打开右供氧管(15-14)；
(5)事故换向增压：因所述长输管道(12)局部事故或检修时，需要改变双向增压泵组C的送水增压方向时，按以下要求操作：当所述长输管道(12)需要由自右向左变成自左向右增压时，原运行的第一增压泵(15-5a)或第二增压泵(15-5b)不停，先依次打开左阀(15-8)和右切断阀(15-7)，再依次关闭右阀(15-2)和左切断阀(15-10)，关闭左供氧管(15-13)、打开右供氧管(15-14)；当所述长输管道(12)需要由自左向右变成自右向左增压时，原运行的第一增压泵(15-5a)或第二增压泵(15-5b)不停，先依次打开右阀(15-2)和左切断阀(15-10)，再依次关闭左阀(15-8)和右切断阀(15-7)，关闭右供氧管(15-14)、打开左供氧管(15-13)；
(6)二级净化和输配：所述第一二级净化供水系统(D1)与所述第二二级净化供水系统(D2)进行精过滤和消毒工艺，再经清水池调蓄后由二级泵站加压送入饮水管网(18)，打开所述饮水管网(18)末端和低流速区的末端泄水阀组(21)向用水管网(22)定期放水；因所述长输管道(12)或所述双向增压泵组(C)的事故或检修导致停水时，可启动应急水源(23)向二级净化系统供水。
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