节能给排水技术在市政公用工程中的实践探究

1、引言

市政公用工程作为城市运行的重要基础设施，给排水系统的能耗与水资源利用效率对城市可持续发展影响深远。在全球水资源短缺与节能减排大背景下，推广应用节能给排水技术成为必然趋势。其不仅能降低工程能耗、减少水资源浪费，还对提升城市环境质量、促进经济社会可持续发展意义重大。深入研究节能给排水技术在市政公用工程中的实践，有助于优化工程设计与运行管理，推动城市绿色发展。

2、市政公用工程给排水现状

2.1 能耗高

传统的市政给排水系统运行时，由于设备老化和技术落后的原因，导致能耗居高不下。例如有的供水泵站水泵效率不高，电机能耗较大；排水系统、污水提升泵站负荷长、时间长、用电大。这些都造成了市政给排水系统运营成本的提高和能源的浪费。

2.2 水资源浪费

一方面是管网漏损广泛存在。一些陈旧的管网由于材料较差，老化和施工质量的原因，出现了严重的漏水现象。根据相关的数据统计，某些城市的供水管网存在超过 20% 的漏损率，这导致了大量的水资源被浪费。另一方面雨水资源没有得到充分利用。传统的排水系统往往把雨水直接排放到水体中，对雨水的收集和回用考虑不够，使得宝贵的雨水资源得不到有效的利用。

2.3 污水处理效率低

一些市政污水处理厂的处理工艺相对滞后，对于污水中污染物的去除能力受到了一定的限制，使得出水水质很难达到稳定标准。部分污水处理厂能耗和药耗较高，运行成本较高。与此同时，污泥的处理和处置出现了一些问题，有的没有进行适当的处理，给环境带来二次污染。

3、节能给排水技术的重要性

3.1 节约水资源

通过中水回用和雨水收集节能给排水技术的运用，可以利用处理中水进行城市绿化和道路冲洗以及其他非饮用领域的利用，并利用采集到的雨水进行景观补水，减少新鲜水资源取用，提高水资源重复利用率，缓解城市水资源短缺压力。

3.2 降低能耗

利用节能设备和技术，例如高效水泵和智能控制系统，可以优化给排水系统的运行和减少设备能耗。对给排水管网进行合理的设计，降低水头损失的同时还可以减少系统的运行能耗达到节能减排的目的。

3.3 改善环境质量

对污水进行了有效的治理，保证出水达标，能够降低对水体的污染和水环境的保护。与此同时，利用节能给排水技术有利于降低能源消耗时温室气体的排放量，对于提升城市大气环境质量同样具有积极影响。

4、节能给排水技术类型

4.1 中水回用技术

通过对市政污水或者生活污水的处理，使得污水的水质能够满足一定的标准，能够回用到非饮用的领域。处理工艺主要有物理，化学和生物处理。中水回用系统是以污水收集，处理和回用管网为主的系统，可以广泛用于城市绿化灌溉，公共厕所冲洗和道路清扫，从而达到水资源的循环利用。

4.2 雨水收集利用技术

通过修建雨水蓄水池和雨水花园这样的雨水收集设施收集城市降雨。经过简单的处理就可以进行景观水体补水和绿地灌溉。雨水收集利用系统能够在实现雨水资源合理开发利用的前提下，有效地减小城市雨水径流量和降低城市内涝风险。

4.3 高效节水器具应用

市政公用建筑要大力推广节水型水龙头和节水马桶。这些用具经过优化设计可以降低用水量，同时又能满足人们正常的使用要求。例如感应式水龙头可以避免长流水，节水马桶则通过对冲水结构的改进来减少一次冲水量。

4.4 智能控制系统

采用传感器，自动化控制的方法，实现给排水系统的实时监控和控制。根据用水量和水压的变化自动调整水泵和阀门的工作情况，达到了系统高效节能的目的。该智能控制系统能够提高给排水系统的运行和管理水平，减少人工操作的误差和能源浪费。

5、节能给排水技术在市政公用工程中的应用

5.1 供水系统

5.1.1 优化管网设计

依据城市地形，用水需求的分布情况等对供水管网进行合理的布局规划，以降低管网迂回和水头损失。利用经济流速进行管径设计，以满足供水需求的同时减少管网的运行能耗。同时对分区供水进行了合理的设置，针对不同地区的地形和水压的需求，对供水区域进行了分区，并采取了不同的供水方式，以免因为水压过大而浪费能源。

5.1.2 应用高效水泵

选择高效节能型水泵以提高水泵的运行效率。根据供水流量和扬程的变化合理分配水泵的台数和机型，并利用变频调速技术实现水泵高效区工作。通过对水泵的运行控制策略进行优化，使水泵能够按照用水需求进行自动开停和调整，减少了水泵的能耗。

5.1.3 推广管网叠压供水技术

管网叠压供水设备能够利用市政管网的原压力实现二次加压，降低水泵能耗。本技术不需要建立水池，水箱等储水设施可以在降低占地面积和投资成本的前提下避免对水质的二次污染。市政公用工程特别是高层建筑的供水中管网叠压供水技术的节能优势十分显着。

5.2 排水系统

5.2.1 雨水系统优化

结合城市海绵城市的建设理念对城市雨水排水系统进行优化设计。通过修建下沉式绿地，植草沟和雨水湿地等海绵设施来提高雨水下渗和调蓄的能力，降低雨水径流量。雨水排水管网的合理设计增强了雨水的排水能力，减少了城市内涝的风险。同时对雨水收集利用系统进行了改进，利用收集到的雨水进行城市绿化和道路冲洗，以达到雨水资源化利用的目的。

5.2.2 污水提升泵站节能改造

针对既有污水提升泵站的节能改造问题，选择高效节能型水泵和电机，并优化泵站运行控制策略。利用智能控制系统根据泵站液位和流量的变化自动调整水泵的运行台数和速度，从而达到泵站的节能运行。同时对泵站的布置进行了合理的设计，降低了管道的水头损失和泵站的运行效率。

5.2.3 推广分流制排水系统

城市排水系统的建设和改造提倡分流制排水系统。实现了雨水和污水的分别收集，传输和处理，避免了雨水对污水管网和污水处理厂的影响，提高了污水处理的效率。同时有利于雨水资源分别收集和使用，降低水资源浪费。

5.3 污水处理厂

5.3.1 升级处理工艺

通过运用尖端的污水处理技术，例如 MBR（膜生物反应器）和A2/O（厌氧 - 缺氧 - 好氧）等方法，成功地提升了污水处理的效率和处理后的水质。这些流程具有占地少，处理效果高，能耗低的优势。同时对污水处理厂的运行参数进行了优化，并根据进水水质和水量的变化对工艺运行条件进行了适时的调整，保证了污水处理厂的平稳高效的运行。

5.3.2 能源回收与利用

污水处理时可以回收和利用生产沼气和其他能量。通过修建沼气发电设施把沼气转化成电能供污水处理厂本身运行使用，减少了外购电力依赖和能源自给自足。同时利用污水处理厂的废热为厂区建筑供热或供应热水以提高能源利用效率。

6、结论

总之，节能给排水技术在市政公用工程中的应用，对节约水资源、降低能耗、改善环境质量具有重要意义。通过应用中水回用、雨水收集利用、高效节水器具、智能控制系统等技术，优化供水、排水与污水处理系统设计与运行管理，可有效提高市政公用工程水资源利用效率，实现节能减排目标。

参考文献：

[1] 李明，王丽。市政公用工程中节能给排水技术的应用与创新[J].城市建设理论研究 ( 电子版 ),2022(15):1-3.

[2] 张峰，刘悦。节能型给排水技术在市政工程中的实践与优化[J].水资源与水工程学报，2023,34(2):231-236.