倒流防止器在生活给水系统中的应用

摘要 倒流污染是导致小区供水管网水质二次污染的主要原因之一。倒流防止器是一种防止倒流污染的有效装置。文中介绍了倒流防止器的基本构造、工作原理以及应用。

关键词 倒流污染交叉连接倒流防止器工作原理设置要求

中图分类号：V233.7+51文献标识码： A 文章编号：

引言：理论上城市自来水供水水质均达到了国家饮用水标准，满足生活饮用水水质要求，但是在管道输送的过程中，却易受到意外污染。如管道锈蚀、管材选用不当、建筑内管道与市政管道连接没有采取适当的防护措施等。

为保证居民生活用水的卫生与安全，必须防止小区供水管网水质二次污染。除了严格治理水环境污染、改进净水工艺、提高出厂水质、严控输水管网本身污染以及优化管材外，还须根除管网交叉连接引起的倒流污染，消除二次污染源。

倒流防止器（Backflow preventers）是保证用水安全、防止管网交叉连接引起的水质二次污染的有效措施。其主要特点是严格限制管道中水的单向流动流，在任何工况下防止管道中水的倒流。从而彻底防止了倒流流污染，保证用水的卫生、安全。

1 交叉连接和倒流污染

交叉连接：根据美国AWWA（美国水工协会）的定义，在饮用水给水系统中，凡用水终端到饮用水管道接入点之间管路，皆称为“交叉连接”。非生活用水管道，或因长期不用而使水变质（如消防管网），或因配水出口极易玷污（如游泳池，冷却塔等），它们对管网的水质构成严重威胁，一旦产生倒流，生活饮用水管网就会被严重污染。

倒流污染：由于用户端管路压力升高或市政供水压力降低等原因，均会产生“压力倒流或者虹吸倒流”现象，造成倒流水通过“交叉连接”返回市政管网，引发倒流污染事故，严重威胁人民的身体健康和供水安全。

2 倒流防止器的构造

图1倒流防止器的外观及构造图

倒流防止器（图1），又称防污隔断阀，是“一种严格限定管道中的压力水只能单向流动的水力控制组合装置”（见《倒流防止器》CJ/T 160-2002定义），它是由两个隔开的止回阀、一个中间腔及液压控制的安全泄水阀组合而成的阀组。倒流防止器采用减压方式，利用液体从高压流向低压的原理，绝对防止倒流。它结构合理，零件耐损、安全可靠、维修周期长等特点。通常安装于生活饮用水入户管上。

3 倒流防止器的工作原理

倒流防止器主要用在市政供水管网与小区或者用户管道中间。其功能就是为了将不同水质管道系统有效隔断，在阀门关闭状态下，即使存在内泄漏，也能防止水质较差的用户端渗漏至水质好的供水端，有效避免倒流污染。以下是倒流防止器在几种不同供水状态下的工作原理状况。

3.1 当系统管网供水压力正常状态时，用户正常用水，进出水止回阀开启，水流会顺利地流过倒流防止器，中间腔泄水阀受压差ΔP（图1中ΔP=P1-P2）作用，因为这个压差ΔP控制着倒流防止器泄水阀阀瓣的启闭，压差的产生使泄水阀处于稳定关闭状态，不产生排水；在系统用户不用水零流量状态时，进水止回阀和出水止回阀受弹簧推力作用迅速自动关闭，中间腔泄水阀受压差ΔP（图1中ΔP=P1-P2）作用呈关闭状态，不产生排水。

3.2 当系统供水管网压力P1下降，但P1＞0.02MPa，且0.012≤ΔP≤0.023MPa时，⑴用户不用水零流量状态，出水止回阀受弹簧推力作用自动关闭，中间腔泄水阀自动开启排除阀腔内一小部分积水，防止回流。压差ΔP恢复到正常范围后，泄水阀自动关闭，故泄水量很小。⑵当系统出水管道因某种原因压力P3＞P2时，只要出水止回阀不泄漏，压差ΔP在正常范围内，中间腔泄水阀关闭，不产生泄水，也不会产生回流。

3.3防止虹吸回流：

给水系统管网供水端压力P1继续下降，且P1≤0.02MPa，此时无论中间阀腔压力P2多大，泄水阀均自动开启排除中间腔积水，空气进入中间阀腔形成空气隔断或者维持最大泄水能力（出水止回阀严重泄漏情况下）。这时，即使管网供水端压力P1继续下降形成负压，甚至出现进水止回阀密封被破坏情况，也不会发生虹吸回流。

3.4防止背压回流：

出水管路因某种原因压力P3上升，且P3接近甚至大于P1，进、出水止回阀受弹簧推力作用自动关闭。此时如出水止回阀存在泄漏（关不严）现象，中间腔的水压P2将随之升高，当压差ΔP≤0.023MPa时，泄水阀自动开启将回流水排出，空气进入中间阀腔形成空气隔断，防止背压回流。

当ΔP恢复至≥0.024MPa时，泄水阀自动关闭复位。

从上述工作原理可知，只要在配水管网的适当位置安装了倒流防止器，在管网有可能发生倒流危险时，通过倒流防止器的自动泄水阀将其阀腔内的水部分或者全部泄掉，即可防止倒流现象的发生，从而杜绝了倒流污染。

4 倒流防止器的安装要求

倒流防止器应水平安装，阀盖朝上，泄水口朝下。安装时应按箭头方向，不得逆向安装；安装环境应清洁并保证不被液体淹没，有足够的维护空间。安全泄水阀的出口距地面高度应大于300mm，并不得被水或杂物所淹没。安装地点应有排水设施。

倒流防止器安装前要清洗管路；倒流防止器前后应设置阀门，用于关闭或开启水流通道，以便于维修时更换倒流防止器。倒流防止器前应设置过滤器，用于去除管路中的杂物。

倒流防止器的构造和工作原理决定了其具有较大的局部水头损失，选用倒流防止器时应在各种流速工况下参考该产品的水头损失曲线，一般压力型倒流防止器的水头损失可达0.05~0.10Mpa。

5 倒流防止器的设置要求

现行《建筑给水排水设计规范》在第3.2.5节规定了需要设置倒流防止器的部位：

从城镇给水管网的不同管段接出两路及两路以上的引入管，且与城镇给水管形成环状管网的小区或建筑物，在其引入管上设置倒流防止器；

从城镇生活给水管网直接抽水的水泵的吸水管上；

利用城镇给水管网水压且小区引入管无防回流设施时，向商用的锅炉、热水机组、水加热器、气压水罐等有压容器或密闭容器注水的进水管上。

从小区或建筑物生活用水管道上单独接出消防用水管道时，在消防用水管道的起端。

从生活饮用水贮水池抽水的消防水泵出水管上。

6 设置倒流防止器需要注意的问题

《规范》3.2.5条详细列出了应设置倒流防止器的部位、场所。设计人员选用时不能不顾场合到处都设，应充分考虑防污染、节能减排、降低投资等因素。

首先，不要重复设置倒流防止器。因倒流防止器水力损失较大，防止回流污染的同时，也降低了管网的可利用压力，不利于节能要求，因此要避免倒流防止器的重复设置。如小区市政引入管已设置倒流防止器，叠压供水设备吸水管上就不必再设，只需设单个止回阀即可。再者，按照回流造成的危害程度，规范确定了低、中、高档三档危险等级，参照危险等级，应该优先选择空气隔断、真空破坏器等措施防回流污染，尽力减少水力损失，节约能源。

7 结论

倒流防止器是一种防止管网倒流污染的有效装置。在发达国家已应用了几十年，但是在我国使用时间却并不长，从人们认识上、使用上都存在着差异。我们应该正确理解设置倒流防止器仅为了防止倒流污染，对于其他原因造成的污染应该区别对待。并且应该充分考虑节水、节能、防污染等因素，在具体工程区别对待，正确选择，使防倒流污染防患于未然。

参考文献：

1. 中华人民共和国建设部.CB 50015-2003，《建筑给水排水设计规范》。

2. 赵锂等。《建筑给水排水设计手册上、下册》。中国建筑工业出版社。

3. 丁再励、余超。生活饮用水系统防止倒流污染的几个问题。给水排水，2008.