污水收集系统真空容积对污水泵的影响分析

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污水收集系统真空容积对污水泵的影响分析孙长江,刘喜元2,王书文2(1.海军装备部驻426厂军事代表室,辽宁大连116005;2.中国舰船设计研究中心,武汉430064)摘要:真空收集系统的容积与污水泵的启动和停止以及同时使用的卫生器具的数量有关。通过对真空收集系统真空容积与系统及设备的关系分析,确定真空收集系统压力;可同时使用的卫生器具数量;系统建立真空的时间等,定性分析真空容积对污水泵使用的影响关键词:收集;真空容积;污水泵;启动;次数中图分类号:U698.7文献标志码:A文章编号:1671-7953(2010)060001-03根据《经1978年议定书修订的1973年国际防下流动,且不能过多的弯曲或管路过长,否则易堵止船舶造成污染公约》(以下简称《73/78防污公塞;真空收集管路可随意向上或向下、左右敷设,约》)的规定生活污水必须经过处理达到排放标准长度几乎不受限制。一般情况下,真空泵站的收后才能排放,因此必须将全船的生活污水进行收集半径可达2500m3。集。生活污水的收集方式分为重力式(正压自流)4)对舱室环境的污染小,介质在封闭的空间和真空式(负压)两种真空收集自20世纪80年代内运动污水异味不向舱室内传播。以后因其无可比拟的优点在我国陆用工程和船舶5)一般釆用淡水冲洗,对管路材料的腐蚀小。中得到了广泛的应用,与重力管道系统相比,污水但是真空收集系统由于是在负压下工作,对真空收集不但能节约用水、保护环境,而且具有管污水处理设备、大便器、冲洗机构、排放阀、管路施径相对较小,管网安装方便经济性能好等优点口。工工艺等也提出了特殊的要求,需配置专用大便由于污水中的毛发残渣等固体杂质易卡住真空管器、冲洗机构排放阀等,目前船用真空设备及附路中的关闭附件,目前真空收集系统在船舶上主要件主要依赖国外进口。用于收集黑水(粪便污水和医疗废水)2),但在不久的将来对甲板漏水口淋浴室、盥洗室、洗衣间污水2真空收集系统压力的建立的真空收集也会得到极大的应用真空收集系统主要是利用输送管路内的负压将1真空收集系统的特点卫生器具内的污水抽人污水处理装置。管路中的真空一般通过污水处理装置中的污水泵和喷射器建立真空收集系统和重力收集系统相比较具有的由污水泵吸人收集柜中的污水通过喷射器排出如下优点。在喷射器内形成真空,当管路系统中的压力低于喷1)因冲洗水量少,约是重力收集水量的1/7,射器喷嘴处压力时喷射器内的止回阀开启抽出管可减小处理装置的体积。路内的空气(或污水)从而在管路中建立规定的负压2)收集管径小系统通过负压收集重力收而形成真空度(见图1),在收集柜中仍然为大气压集管一般采用DN0及以上管路,真空收集则可力,污水泵的启停通过压力控制器控制。采用DN50的管路。3)管路易敷设,重力收集管路的介质只能向喷射器止回阀收集柜污水真空入口收稿日期:201006-04修回日期:20100701污水泵作者简介:孙长江(1976-),男硕士,工程师。研究方向:船舶机械E-mail: 364574447@qq com图1系统真空建立示意图第6期第39卷管路系统的真空度的大小与系统及设备有很500L时:n=2.5次。大的关系,真空度过小,因管路系统与外界的压差当p=-0.03MPa,P2=-0.05MPa,V1=小难以有效地输送污水,真空度过大则对污水泵、500L时:n=1.7次。喷射器、卫生器具、管系等的结构和密封要求很在各种压力差和系统真空容积下,污水泵启高在工艺上难以做到。一般情况下,收集系统的动一次所能够冲洗的马桶次数见图3压力为-30~-60kPa,当绝对压力高于30kPa时,系统发出低真空报警信号。3系统真空容积与同时启动的马桶数量的关系200300400500600700系统真空容积几L真空收集系统在规定的压力范围内自动工Ap1=-0.03MPa,p=-0.05MPa,△p=0.020MPa作,当绝对压力高于-30kPa时压力污水泵自动Bp=-0.03MPa,p=-0.06MPa,△p=0.025MP启动;当绝对压力低于-60kPa时污水泵自动停Cp=-0.03MPa,p=-0.06MPa,△p=0.030MP止。一般设置两台污水泵,当一台污水泵工作时图3压力差和系统真空容积与可冲洗的马桶次数关系间过长而真空度仍没有建立到规定值时,第二台从图3可以看出:污水泵自动启动(见图2)。1)系统真空容积越大,污水泵启动一次所能系统工作压力够冲洗的马桶次数越多2)污水泵启停的压差越大,污水泵启动一次所能够冲洗的马桶次数越多。3)污水泵启停的压差越小,污水泵启动越频繁实际上,真空收集系统中能够同时启动的真污水泵污水泵污水泵和污水泵2停止1启动2启动空马桶次数与污水泵的抽吸能力有很大的关系,污水泵启动程序当污水泵的抽吸能力远大于同时使用的马桶所进图2污水泵启停与工作压力的关系入系统中的空气时,就会造成污水泵频繁启动和污水泵的启停和系统的贮存真空的容积、系停止的现象。统工作压力范围、卫生器具的使用次数、污水泵的4系统真空容积的确定抽气能力等有关,应尽可能避免污水泵频繁启动,真空排水系统技术关键在于真空接触启动装在系统真空容积允许的情况下应使卫生器具的使用次数尽量多。污水收集系统以真空马桶的使用水真空收集系统的压力上、下限值受真空接触启最频繁,其启动次数可以通过下式计算动装置控制,管网内压力随着卫生器具的使用在n=pV1=pvi(1)发生不断的变化由于马桶和洗脸盆在排水过程式中:n一污水泵启动一次可冲洗的马桶次数,中不可避免地使空气随污水一起进入管路系统,由于管路系统中压力的变化与污水泵的启动及能次够同时启动的卫生器具有关,为了减少污水泵的p1—污水泵启动压力,MPa;启动次数,一般应尽可能在系统中贮存更多的“负v1——收集系统的真空容积,L;压”,在必要时可以设置蓄压器或称真空容器。收p2—污水泵停止压力,MPa;集系统的容积称为“真空容积”,包括管路容积和加—大气压力,0.1MPa真空容器的容积,但是管路系统的长度根据用户V一—真空马桶冲洗一次进入收集系统的的数量、与处理装置的距离已经确定所以管路系空气量,60L。统容积也已确定,如果要增加真空容积只能通过当p=-0.03MPa,2=-0.06MP2a,V1=设置真空容器进行调节,以积蓄更多的“能量”。污水收集系统真空容积对污水泵的影响分析—孙长江,刘喜元,王书文从图3看出,要使系统在不启动污水泵的情水泵的抽吸能力必须能够将6000L的大气压下况下能够冲洗一次马桶并且不是每冲洗一次就启的空气从系统中抽出动污水泵收集系统的真空容积必须大于200L收集系统建立真空的时间难以通过计算确如冲洗两次必须使系统真空容积大于400L。真定,因为无法确定计算所用的边界条件,虽然建立空容积可根据系统所配置的马桶数量来确定,由真空所需的时间与系统真空容积直接有关,但脱公式(1)可知离实际使用状态的时间根本无法满足使用要求。v,=Pavonp1-p2(2)6结束语式中:n污水泵启动一次可冲洗的马桶数量,生活污水真空收集系统目前已在船舶中得到根据实现使用情况,n可取该收集系了广泛的应用真空容积是真空收集系统的重要统马桶总数的10%。指标之一,决定了污水泵的启动时间、启动次数5系统建立真空的时间同时影响到能同时使用的卫生器具的数量。由于船舶使用人数、马桶配置数量的不同,在使用的高收集系统的真空是通过污水泵和喷射器的运峰时段可能对污水泵的启停造成不同的影响污行实现的,为了生活方便,收集系统建立真空的时水泵和喷射器的选用必须考虑整个系统的设置和间应尽可能短,以保证所有人员在规定的时间能实际使用情况,才能使生活污水收集及处理系统够及时使用厕所,特别是高峰时段。最好能使污的各项性能指标达到最优状态。水泵的抽吸能力与从卫生器具进入系统的空气相匹配但实际上很难做到。如果污水泵的抽吸量参考文献过大,真空建立的时间非常短,则会造成污水泵的[1]段金明,方宏达林建青居民小区污水真空收集系统频繁启动;如果污水泵的抽吸量过小,则会造成系的设计[给水排水,200674(3):7881统真空无法及时建立而出现使用厕所不便的现象。[2]刘喜元曾荣辉吴国凡船舶污水面临的问题及解决如要保证100人30min内每人使用一次厕措施[J船舶T程2007,29(1):73-75.所,设系统配置有10个马桶,则须冲洗厕所3段金明,周敬宣,黄余真空排水管网压力损失模型应用研究及应用[J.华中科技大学学报,2008,253.3次/min,建立真空后可供冲洗马桶两次则系(2):28-31统建立真空的时间不能大于30s,在此期间有[4]梅凯周保禺室外真空排水系统与关键技术门].6000L的大气压下的空气进入真空收集系统,污南京:南京工业大学学报,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