農(nóng)村生活污水收集難?看負(fù)壓虹吸是怎么解決的
過去,農(nóng)村生活污水量較少,大多是靠自然蒸發(fā)、河流凈化等方式解決。當(dāng)污水量增加的時候,就越需要增強(qiáng)污水凈化能力。污水凈化能力增強(qiáng),是以污水量的增加為基礎(chǔ)。污水量增加了,是以管網(wǎng)收集為基礎(chǔ)。管網(wǎng)覆蓋率越高,污水量就越大,對污水處理能力的要求就越高。比如,地埋式污水處理站采用厭氧+好氧+生物膜/人工濕地等。當(dāng)污水處理能力增加了,就要容納更多的污水量同步處理。對污水的容納越多,隨意亂排的現(xiàn)象就越少,污染幾率降低了。污水處理設(shè)備處理能力越強(qiáng),容納的水量越多,出水水質(zhì)就越好。

為了提高污水的容納率,就是要增加管網(wǎng)的覆蓋面積。污水和管網(wǎng)是一體的,沒有污水的管網(wǎng)是擺設(shè),有污水沒有管網(wǎng)就是污染。只有污水在管道內(nèi)流動,才能按指定的要求收集在一起。污水在管道內(nèi)流動是有條件的,即污水前進(jìn)的動力大于阻力。為了解決這個動力大于阻力的問題,重力流管道在鋪設(shè)的過程中,就保持向下傾斜的樣子,使得污水能夠在自身重力落差作用下,沿著管道流動到末端。選擇優(yōu)質(zhì)的管材,可以降低污水在管道內(nèi)的摩擦,減少沉積堵塞的可能。管道不可能一直向下延伸,到了一定的深度就要安裝提升泵,將污水重新提上來繼續(xù)在管道內(nèi)自然流動。因此,這個過程是靠污水自身的重力而達(dá)到流通匯集的目的。

當(dāng)遇到復(fù)雜的地勢,但污水未必能順利通過。污水過不去有兩種可能,一種是管道內(nèi)污水不能自然流動,即阻力大于動力。另外一種是管道過不去,即鋪設(shè)管道施工的條件不滿足。眾所周知,污水要實現(xiàn)從一端流動到另外一端,是要滿足條件的。如果因為地勢復(fù)雜多變的因素,就無法滿足管道鋪設(shè)的條件,污水就無法通過。當(dāng)重力流管道無法鋪設(shè)的時候,污水也不可能通過。當(dāng)污水能夠在管道內(nèi)通過,一定是可以鋪設(shè)管道的。因此,在鋪設(shè)管網(wǎng)的過程中,既要能夠鋪設(shè)管網(wǎng),又要滿足污水在管道內(nèi)向前流動的條件。

重力流管網(wǎng)無法鋪設(shè)的地方,主要是由于管道粗,埋深1-4米,基礎(chǔ)條件差,如需要爬坡或過河。假如爬坡和過河是地勢復(fù)雜的個別情況,那么要突破復(fù)雜地勢無法通過的弊端,就要先解決管網(wǎng)鋪設(shè)的問題。單相流負(fù)壓(負(fù)壓虹吸)排水系統(tǒng)的管徑細(xì)、埋深淺,可以實現(xiàn)靈活的布管,爬坡過河是沒有問題的。管網(wǎng)能夠通過,并不能說明污水也能夠通過。為了解決污水能夠在管道內(nèi)通過的問題,就是要解決污水前進(jìn)動力和阻力的關(guān)系。

動力和阻力是相對立的,也是相互轉(zhuǎn)化的。當(dāng)動力大于阻力,污水就能夠前進(jìn);當(dāng)動力小于阻力,污水就停滯。當(dāng)污水通不過去,就是阻力大于動力;如果要阻力轉(zhuǎn)變?yōu)樾∮趧恿?,就要滿足新的條件。污水在管道內(nèi)的動力和阻力是都是由自身重力產(chǎn)生的,在同一個場合內(nèi),重力是無法減小的。即使是重力能夠減少,阻力和動力也會同時減少,還是不能通過。突破阻力的方法就是新增額外的力量,即靠推動力或抽吸力。

以負(fù)壓抽吸為例,當(dāng)管道的后端產(chǎn)生一個負(fù)壓,污水被抽吸,在管道內(nèi)就會突破阻力向前流動。如果是一個坡度,在前端居民房屋附近埋深隔油截污消化井和負(fù)壓收集井,將污水過濾后收集到負(fù)壓井內(nèi)。當(dāng)負(fù)壓井內(nèi)的液體污水達(dá)到一定的量,啟閉閥自動打開,負(fù)壓開始抽吸。污水在抽吸力的作用下,在管道內(nèi)勻速向前流動,可以爬坡或過河。當(dāng)污水在管道內(nèi)翻越過了坡度,當(dāng)污水在管道內(nèi)向末端污水站流動的過程中,滿足虹吸的條件時,無需繼續(xù)使用負(fù)壓抽吸,就能夠自動在管道內(nèi)流動。

污水在管道內(nèi)是一體的、連續(xù)的、基本上沒有空氣的(單相流),才能使得污水流動的牽頭動力拉動后面的污水向前流(虹吸)。因此,在地勢復(fù)雜的地區(qū),對負(fù)壓站的位置、負(fù)壓井的大小、埋深、管道粗細(xì)、管道的走線等都是有要求的。在設(shè)計的過程中,根據(jù)地勢地貌的情況,就要設(shè)計好對應(yīng)的參數(shù),比如負(fù)壓井的數(shù)量、位置,管道直徑、走向、埋深,負(fù)壓站的位置都要準(zhǔn)確,才能滿足負(fù)壓虹吸的條件,實現(xiàn)大幅節(jié)能、快速排水的效果。