第39卷第6期船海工程VoL, 39 No 62010年12月shiP OCEAN ENGINEERINGDec 2010DOl:10.3963/.isn.1671-7953.2010.06.001污水收集系統(tǒng)真空容積對污水泵的影響分析孫長江,劉喜元2,王書文2(1.海軍裝備部駐426廠軍事代表室,遼寧大連116005;2.中國艦船設(shè)計(jì)研究中心,武漢430064)摘要:真空收集系統(tǒng)的容積與污水泵的啟動和停止以及同時(shí)使用的衛(wèi)生器具的數(shù)量有關(guān)。通過對真空收集系統(tǒng)真空容積與系統(tǒng)及設(shè)備的關(guān)系分析,確定真空收集系統(tǒng)壓力;可同時(shí)使用的衛(wèi)生器具數(shù)量;系統(tǒng)建立真空的時(shí)間等,定性分析真空容積對污水泵使用的影響關(guān)鍵詞:收集;真空容積;污水泵;啟動;次數(shù)中圖分類號:U698.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1671-7953(2010)060001-03根據(jù)《經(jīng)1978年議定書修訂的1973年國際防下流動,且不能過多的彎曲或管路過長,否則易堵止船舶造成污染公約》(以下簡稱《73/78防污公塞;真空收集管路可隨意向上或向下、左右敷設(shè),約》)的規(guī)定生活污水必須經(jīng)過處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)長度幾乎不受限制。一般情況下,真空泵站的收后才能排放,因此必須將全船的生活污水進(jìn)行收集半徑可達(dá)2500m3。集。生活污水的收集方式分為重力式(正壓自流)4)對艙室環(huán)境的污染小,介質(zhì)在封閉的空間和真空式(負(fù)壓)兩種真空收集自20世紀(jì)80年代內(nèi)運(yùn)動污水異味不向艙室內(nèi)傳播。以后因其無可比擬的優(yōu)點(diǎn)在我國陸用工程和船舶5)一般釆用淡水沖洗,對管路材料的腐蝕小。中得到了廣泛的應(yīng)用,與重力管道系統(tǒng)相比,污水但是真空收集系統(tǒng)由于是在負(fù)壓下工作,對真空收集不但能節(jié)約用水、保護(hù)環(huán)境,而且具有管污水處理設(shè)備、大便器、沖洗機(jī)構(gòu)、排放閥、管路施徑相對較小,管網(wǎng)安裝方便經(jīng)濟(jì)性能好等優(yōu)點(diǎn)口。工工藝等也提出了特殊的要求,需配置專用大便由于污水中的毛發(fā)殘?jiān)裙腆w雜質(zhì)易卡住真空管器、沖洗機(jī)構(gòu)排放閥等,目前船用真空設(shè)備及附路中的關(guān)閉附件,目前真空收集系統(tǒng)在船舶上主要件主要依賴國外進(jìn)口。用于收集黑水(糞便污水和醫(yī)療廢水)2),但在不久的將來對甲板漏水口淋浴室、盥洗室、洗衣間污水2真空收集系統(tǒng)壓力的建立的真空收集也會得到極大的應(yīng)用真空收集系統(tǒng)主要是利用輸送管路內(nèi)的負(fù)壓將1真空收集系統(tǒng)的特點(diǎn)衛(wèi)生器具內(nèi)的污水抽人污水處理裝置。管路中的真空一般通過污水處理裝置中的污水泵和噴射器建立真空收集系統(tǒng)和重力收集系統(tǒng)相比較具有的由污水泵吸人收集柜中的污水通過噴射器排出如下優(yōu)點(diǎn)。在噴射器內(nèi)形成真空,當(dāng)管路系統(tǒng)中的壓力低于噴1)因沖洗水量少,約是重力收集水量的1/7,射器噴嘴處壓力時(shí)噴射器內(nèi)的止回閥開啟抽出管可減小處理裝置的體積。路內(nèi)的空氣(或污水)從而在管路中建立規(guī)定的負(fù)壓2)收集管徑小系統(tǒng)通過負(fù)壓收集重力收而形成真空度(見圖1),在收集柜中仍然為大氣壓集管一般采用DN0及以上管路,真空收集則可力,污水泵的啟停通過壓力控制器控制。采用DN50的管路。3)管路易敷設(shè),重力收集管路的介質(zhì)只能向噴射器止回閥收集柜污水真空入口收稿日期:201006-04修回日期:20100701污水泵作者簡介:孫長江(1976-),男碩士,工程師。研究方向:船舶機(jī)械E-mail: 364574447@qq com圖1系統(tǒng)真空建立示意圖第6期第39卷管路系統(tǒng)的真空度的大小與系統(tǒng)及設(shè)備有很500L時(shí):n=2.5次。大的關(guān)系,真空度過小,因管路系統(tǒng)與外界的壓差當(dāng)p=-0.03MPa,P2=-0.05MPa,V1=小難以有效地輸送污水,真空度過大則對污水泵、500L時(shí):n=1.7次。噴射器、衛(wèi)生器具、管系等的結(jié)構(gòu)和密封要求很在各種壓力差和系統(tǒng)真空容積下,污水泵啟高在工藝上難以做到。一般情況下,收集系統(tǒng)的動一次所能夠沖洗的馬桶次數(shù)見圖3壓力為-30~-60kPa,當(dāng)絕對壓力高于30kPa時(shí),系統(tǒng)發(fā)出低真空報(bào)警信號。3系統(tǒng)真空容積與同時(shí)啟動的馬桶數(shù)量的關(guān)系200300400500600700系統(tǒng)真空容積幾L真空收集系統(tǒng)在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)自動工Ap1=-0.03MPa,p=-0.05MPa,△p=0.020MPa作,當(dāng)絕對壓力高于-30kPa時(shí)壓力污水泵自動Bp=-0.03MPa,p=-0.06MPa,△p=0.025MP啟動;當(dāng)絕對壓力低于-60kPa時(shí)污水泵自動停Cp=-0.03MPa,p=-0.06MPa,△p=0.030MP止。一般設(shè)置兩臺污水泵,當(dāng)一臺污水泵工作時(shí)圖3壓力差和系統(tǒng)真空容積與可沖洗的馬桶次數(shù)關(guān)系間過長而真空度仍沒有建立到規(guī)定值時(shí),第二臺從圖3可以看出:污水泵自動啟動(見圖2)。1)系統(tǒng)真空容積越大,污水泵啟動一次所能系統(tǒng)工作壓力夠沖洗的馬桶次數(shù)越多2)污水泵啟停的壓差越大,污水泵啟動一次所能夠沖洗的馬桶次數(shù)越多。3)污水泵啟停的壓差越小,污水泵啟動越頻繁實(shí)際上,真空收集系統(tǒng)中能夠同時(shí)啟動的真污水泵污水泵污水泵和污水泵2停止1啟動2啟動空馬桶次數(shù)與污水泵的抽吸能力有很大的關(guān)系,污水泵啟動程序當(dāng)污水泵的抽吸能力遠(yuǎn)大于同時(shí)使用的馬桶所進(jìn)圖2污水泵啟停與工作壓力的關(guān)系入系統(tǒng)中的空氣時(shí),就會造成污水泵頻繁啟動和污水泵的啟停和系統(tǒng)的貯存真空的容積、系停止的現(xiàn)象。統(tǒng)工作壓力范圍、衛(wèi)生器具的使用次數(shù)、污水泵的4系統(tǒng)真空容積的確定抽氣能力等有關(guān),應(yīng)盡可能避免污水泵頻繁啟動,真空排水系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵在于真空接觸啟動裝在系統(tǒng)真空容積允許的情況下應(yīng)使衛(wèi)生器具的使用次數(shù)盡量多。污水收集系統(tǒng)以真空馬桶的使用水真空收集系統(tǒng)的壓力上、下限值受真空接觸啟最頻繁,其啟動次數(shù)可以通過下式計(jì)算動裝置控制,管網(wǎng)內(nèi)壓力隨著衛(wèi)生器具的使用在n=pV1=pvi(1)發(fā)生不斷的變化由于馬桶和洗臉盆在排水過程式中:n一污水泵啟動一次可沖洗的馬桶次數(shù),中不可避免地使空氣隨污水一起進(jìn)入管路系統(tǒng),由于管路系統(tǒng)中壓力的變化與污水泵的啟動及能次夠同時(shí)啟動的衛(wèi)生器具有關(guān),為了減少污水泵的p1—污水泵啟動壓力,MPa;啟動次數(shù),一般應(yīng)盡可能在系統(tǒng)中貯存更多的“負(fù)v1——收集系統(tǒng)的真空容積,L;壓”,在必要時(shí)可以設(shè)置蓄壓器或稱真空容器。收p2—污水泵停止壓力,MPa;集系統(tǒng)的容積稱為“真空容積”,包括管路容積和加—大氣壓力,0.1MPa真空容器的容積,但是管路系統(tǒng)的長度根據(jù)用戶V一—真空馬桶沖洗一次進(jìn)入收集系統(tǒng)的的數(shù)量、與處理裝置的距離已經(jīng)確定所以管路系空氣量,60L。統(tǒng)容積也已確定,如果要增加真空容積只能通過當(dāng)p=-0.03MPa,2=-0.06MP2a,V1=設(shè)置真空容器進(jìn)行調(diào)節(jié),以積蓄更多的“能量”。污水收集系統(tǒng)真空容積對污水泵的影響分析—孫長江,劉喜元,王書文從圖3看出,要使系統(tǒng)在不啟動污水泵的情水泵的抽吸能力必須能夠?qū)?000L的大氣壓下況下能夠沖洗一次馬桶并且不是每沖洗一次就啟的空氣從系統(tǒng)中抽出動污水泵收集系統(tǒng)的真空容積必須大于200L收集系統(tǒng)建立真空的時(shí)間難以通過計(jì)算確如沖洗兩次必須使系統(tǒng)真空容積大于400L。真定,因?yàn)闊o法確定計(jì)算所用的邊界條件,雖然建立空容積可根據(jù)系統(tǒng)所配置的馬桶數(shù)量來確定,由真空所需的時(shí)間與系統(tǒng)真空容積直接有關(guān),但脫公式(1)可知離實(shí)際使用狀態(tài)的時(shí)間根本無法滿足使用要求。v,=Pavonp1-p2(2)6結(jié)束語式中:n污水泵啟動一次可沖洗的馬桶數(shù)量,生活污水真空收集系統(tǒng)目前已在船舶中得到根據(jù)實(shí)現(xiàn)使用情況,n可取該收集系了廣泛的應(yīng)用真空容積是真空收集系統(tǒng)的重要統(tǒng)馬桶總數(shù)的10%。指標(biāo)之一,決定了污水泵的啟動時(shí)間、啟動次數(shù)5系統(tǒng)建立真空的時(shí)間同時(shí)影響到能同時(shí)使用的衛(wèi)生器具的數(shù)量。由于船舶使用人數(shù)、馬桶配置數(shù)量的不同,在使用的高收集系統(tǒng)的真空是通過污水泵和噴射器的運(yùn)峰時(shí)段可能對污水泵的啟停造成不同的影響污行實(shí)現(xiàn)的,為了生活方便,收集系統(tǒng)建立真空的時(shí)水泵和噴射器的選用必須考慮整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)置和間應(yīng)盡可能短,以保證所有人員在規(guī)定的時(shí)間能實(shí)際使用情況,才能使生活污水收集及處理系統(tǒng)夠及時(shí)使用廁所,特別是高峰時(shí)段。最好能使污的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。水泵的抽吸能力與從衛(wèi)生器具進(jìn)入系統(tǒng)的空氣相匹配但實(shí)際上很難做到。如果污水泵的抽吸量參考文獻(xiàn)過大,真空建立的時(shí)間非常短,則會造成污水泵的[1]段金明,方宏達(dá)林建青居民小區(qū)污水真空收集系統(tǒng)頻繁啟動;如果污水泵的抽吸量過小,則會造成系的設(shè)計(jì)[給水排水,200674(3):7881統(tǒng)真空無法及時(shí)建立而出現(xiàn)使用廁所不便的現(xiàn)象。[2]劉喜元曾榮輝吳國凡船舶污水面臨的問題及解決如要保證100人30min內(nèi)每人使用一次廁措施[J船舶T程2007,29(1):73-75.所,設(shè)系統(tǒng)配置有10個(gè)馬桶,則須沖洗廁所3段金明,周敬宣,黃余真空排水管網(wǎng)壓力損失模型應(yīng)用研究及應(yīng)用[J.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào),2008,253.3次/min,建立真空后可供沖洗馬桶兩次則系(2):28-31統(tǒng)建立真空的時(shí)間不能大于30s,在此期間有[4]梅凱周保禺室外真空排水系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)門].6000L的大氣壓下的空氣進(jìn)入真空收集系統(tǒng),污南京:南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,27(5):74-77On the influence of the vacuum Cubage upon the sewagePump in the Sewage Collection SystemSUN Chang-jiang, LIU XH-yuan, WANG Shuwen(1. Office of Military Representatives in No. 426 Factory, Dalian Liaoning 116005, Chinat2. China Ship Design and Research Center, Wuhan 430064, China)Abstract: The vacuum cubage of the vacuum collection system has great relation to the start-up and the stop of thesewage pump, and also has great relation to the quantity of the sanitary utensils using at the same time. According to therelations among them, this paper analyses the setting-up of the pressure of the vacuum collection system, the quantity ofthe sanitary utensils using at the same time, the time to set up vacuum, and also analyses the influence of the vacuum cu-bage on using sewage pump.Key words: collection; vacuum cubage; sewage pump; start-up times3