规划饮用水贮水池

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更新 - 12 月 10, 2025

饮用水贮水池的规划涉及几个物理因素，如果要以尽可能小的工作量达到理想的饮用水水质和抽水能力，就必须将这些因素考虑在内。.

水分析和极限值

首先，必须对每种水源进行实验室分析，将水的数值与适用的限值进行比较，以便在必要时采取具体措施来遵守限值：

• 丙烯酰胺 0.10 μg/l
• 锑 10 μg/l
• 砷 10 微克/升
• 苯 1.0 μg/l
• 苯并(a)芘 0.010 微克/升
• 双酚 A 2.5 μg/l
• 硼 1.5 毫克/升
• 溴酸盐 10 微克/升
• 镉 5.0 μg/l
• 氯酸盐 0.25 毫克/升
• 亚氯酸盐 0.25 毫克/升
• 铬 25 μg/l
• 铜 2.0 毫克/升
• 氰化物 50 微克/升
• 1,2-二氯乙烷 3.0 μg/l
• 环氧氯丙烷 0.10 μg/l
• 氟化物 1.5 毫克/升
• 卤乙酸 (HAAs) 60 μg/l
• 铅 5 微克/升
• 汞 1.0 μg/l
• 微囊藻毒素-LR 1.0 μg/l
• 镍 20 微克/升
• 硝酸盐 50 毫克/升
• 亚硝酸盐 0.50 毫克/升
• 农药 0.10 μg/l
• 农药总量 0.50 μg/l
• PFAS 总量 0.50 μg/l
• PFAS 总量 0.10 μg/l
• 多环芳烃 0.10 μg/l
• 硒 20 微克/升
• 四氯乙烯和三氯乙烯 10 微克/升
• 总三卤甲烷 100 微克/升
• 铀 30 微克/升
• 氯乙烯 0.50 微克/升

水硬度

水的硬度表示水中碳酸钙（CaCO₃）的含量。 毫摩尔/升, ppm 或 毫克/升 (1 mmol/l = 1 ppm/l = 1 mg/l) 碱土离子根据国际单位制 SI (国际单位系统)，也可以用 °dH 表示（德国硬度 1 °dH 相当于 0.1783 毫升/升）。.

• 软水 -> 小于 8.4 °dH，相当于小于 1.5 mmoll
• 介质 -> 8.4 ...14 °dH，相当于 1.5 ...2.5 毫摩尔/升
• 硬水 -> 高于 14 °dH，相当于高于 2.5 mmol/l

水的硬度主要体现在管道中和被水浸湿的表面上的水垢沉积物，以及钙质越多（即水越硬），洗涤剂的消耗量就越大。.

水软化

水软化有两种方法： 

• 离子交换器 (在这里，水通过一个钠离子饱和的树脂过滤器，溶解在水中的钙镁离子与树脂中的钠离子进行交换。.
  根据流速的不同，离子交换器迟早会被钙镁离子饱和，然后必须用高浓度的普通盐溶液（NaCl）进行冲洗和再生。然后，它们才能再次吸收钙镁离子，并相应地释放钠离子。.
  根据吞吐量的不同，此类系统在一年内需要大量产品。 EN 973 型 经过认证的高纯度盐，纯度超过 99.5 %。.
  其缺点是水中富含钠，这与 „低钠 “饮用水的理念背道而驰。当然，再生盐的经常性费用和相关的维护费用也是如此。.
• 反渗透, 通过 0.00001 微米的细微滤孔对水进行高压过滤。但其缺点是，过滤后的水不再含有任何矿物质，因此必须重新进行矿化处理，才能供人体使用。.
  其缺点是渗透膜（滤芯）和反渗透过程中产生的 „水 “的经常性费用，额外用水量可达 50%。.
• 蒸馏, 这也导致水中不含任何矿物质，因此对人体健康不利。.
  另一个缺点是能耗高。.
• 种子结晶, 在这种方法中，催化剂（填充有特殊涂层的陶瓷或聚合物珠子，钙离子和碳酸根离子会与之对接并结晶）会将导致水垢沉积的方解石转化为不再附着的针状文石晶体。.
  水中仍然含有所有矿物质，包括文石晶体形式的 „石灰“）。.
  生物体可以充分利用这些水。.
  根据流量和尺寸的不同，这种装置的使用寿命可达 10 年以上。这些装置在水表之后与生活用水的主供水管道连接。.
  

种子结晶技术

采用以下任何一种技术，水的硬度都不会发生变化。不过，水垢沉积会大大减少，因为 CaCO₃ 已经结合在稳定的微细或超微纳米晶体中。.

技术咨询委员会

模板辅助结晶 - 结晶核的载体是固体介质，如树脂或颗粒。水流通过时，碳酸钙晶体会在这些介质上形成，并立即脱离介质，随水流走。.
在 NAC 工艺中，微晶的形成比纳米晶的形成需要更长的时间，因此是低流速的理想选择。.

NAC

成核辅助结晶 - 与 TAC 工艺基本相同，但这里生产的是纳米晶体而不是微晶。这意味着颗粒的数量更大，晶体更小。.
如果需要较高的流速，这将是一个优势，因为由于系统的原因，与介质的接触时间较短，晶体形成的速度也比 TAC 工艺快。.

媒体访问控制

介质辅助结晶 - 将 TAC 和 NAC 两种流程归纳为一个总括术语。当使用的专有技术不同于通常的 TAC/NAC 工艺技术时，通常使用 MAC 术语。.

种子结晶系统供应商

与往常一样，重要的是要将小麦和谷壳区分开来，即哪家制造商不仅声称，而且还通过独立测试中心和/或研究的相应证书来证明其产品的功能。.

如上所述，水流的接触时间在功能上非常重要，因此必须根据这一标准分别评估各个产品的数据表，并相应地调整整个系统。.

以下制造商在这方面表现突出：

• 刻度停止 - support@scalestopplus.com
  独立测试 亚利桑那州立大学 和 DVGW（2013 年的 W512）证明了与 99% 在每种情况下的有效性
• 水技术 - info@watertechgroup.com
  宣传其产品 规模安全 99.9% 的有效性
• Aqon Pure - info@aqon-pure.com
  通过以下两项研究证明了其系统的有效性 海恩斯坦创新公司 和 GSA (链接 1, 链接 2, 链接 3)
• 瓦特 - info@wattsindustries.it
  提供的产品系列名称为 单流 关于
• 水晶水洗 - clean@crystalwash.fr
  仅限于一个 效果规格从 88 ...97 % 并提及 DVGW-W512 普遍认可的技术咨询委员会程序的效率
  

源的产量

在现有或计划钻井的情况下，在计算单位时间内的地下水开采量时，流量和开采率参数以及其他参数都是基本参数。包括计算在内的解释可在以下网页中找到。 网站.

从河流中取水通常需要获得授权，并且数量有限。.

选择进料泵

深井泵用于抽取 8 至 90 米深的地下水。需要注意的是，抽水扬程和水泵深度（吸入深度）相加即为总送水扬程。.

应用示例:

泵深（吸入过滤器）20 米 + 最高抽水点 30 米 = 50 米为深井泵的总扬程.

不过，除了纯粹的高度差之外，还必须考虑管道路径中的摩擦损失（管道、管件等的粗糙度 = 动态扬程）。在选择泵时，必须相应地加上这些因素。.

根据泵流量 3,000 升/小时计算（Q = 3/3600 米³/s = 0.000833333333333333333 米³/s），例如使用 DN65 (D = 0.0752) PE/HDPE 管材，根据数据表，其粗糙度为 ε = 1.5 µm = 1.5 × 10-⁶ m，水的运动粘度为 ≈ 1-10^-6 米/秒，密度 ρ = 1000 千克/米³ 流速 g = 9.81 米/秒², 以及考虑到管件等的等价物，计算出管道长度为 200 米的 1.2 倍，即 240 米，需要克服的高度差为 H_s 50 米（静态水头），平均重力加速度 g = 9.81 米/秒² (作为常数），计算结果如下：

• 横截面 DN65
  A = ( π ⋅ D² ) : 4 = ( π ⋅ 0,0752 ² ) : 4 = 0,004417865 m²
• 流速
  v = Q : A = 0.0008333333333333333 米³/s : 0,004417865 m² = 0.1886280807 米/秒
• 雷诺数 (特性数，低 = 层流，高 = 湍流）
  Re = υD : v = ( 0.1886280807015056 ⋅ 0.0752 ) ：( 1⋅10-6 m²/s ) = 14147.10605261292 m²/s
• 管道摩擦系数 (斯瓦米-耆那教）
  f = 0.25：[ 对数₁₀ ( (ε : ( 3.7 ⋅ D ))+ ( 5,74 :Re^0,9 ) ) ]²
  f = 0.25：[ 对数₁₀ ( 5,405405405405405 × 10^-6 + 0,000728728 ) ]²
  f = 0.25：[ 对数₁₀ ( 0,0007341334054054 ) ]²
  f = 0,25 : [ -3,134490 ]²
  f = 0,25 : 9,825866 = 0,028256663933258565
• 管道摩擦损失 (达西-韦斯巴赫）
  h_f  = f ⋅ ( L : D ) ⋅ ( v² : 2g )
  h_f  = f ⋅ ( 240 : 0,075 ) ⋅ ( 0,1886280807015056² : 2 ⋅ 9,81 )
  h_f  = f ⋅ ( 3,200 ) ⋅ ( 0.001813634 m )
  h_f  = 0,028256663933258565 ⋅ 5,803629 = ≈ 0,1639776104 m
• 等效造型损耗
  (相同，而不是 L（管道长度） L_等式 (一套 10 米)
  h_等式 = f⋅( L_等式 : D )⋅ ( v² : 2g ) = ≈0.0068324004 m
• 总人数
  H_死人 = H_s + h_f  + h_等式
  H_死人 = 50.0 m + 0.1639776104 m + 0.0068324004 m = ≈50.1708100 m
• 泵出口处的压力
  p = ρgH_死人
  p = 1000⋅9.81⋅50.1708100108 = 492175.6462064206 帕
  p = 492175,6462064206 帕 : 10,000 = 4.921756462064206 巴
• 液压泵容量
  P_h = ρgQH_死人
  P_h = 1000 ⋅ 9,81 ⋅ 0,0008333333333333333 ⋅ 50,1708100108 = 410,1463718386839 W
• 电机功率 P_发动机 效率 η = 0.65
  P_发动机= Ph : η
  P_发动机= 410,1463718386839 : 0,65 = 630,9944182133598 W

名义上，一台功率约为 630 W 的泵可提供所需的功率。在实际应用中，由于安全储备增加了 80%，因此假定功率约为 1.1 千瓦。.

阀门

如果管网中的每个蓄水池都可以单独分开（这在维护工作或发生泄漏时是合理的），则每个蓄水池都需要安装截止阀、止回阀以及冲洗阀或排水阀。.

电动阀门应具有手动（紧急）启动选项。.

所有部件的设计必须符合 WRAS/DVGW 的饮用水要求（EPDM 阀座和 NBR 隔膜）。用于连接执行机构的安装法兰必须按照 ISO 5211 标准设计，电机法兰则必须按照 ISO5211 F05/F07 标准设计。.

泄漏率应符合 六年级 这意味着绝对（无气泡）密封，即泄漏率为零。所有带有 (PTFE) / EPDM 阀座的阀门都能满足这一要求。.
金属阀座只能达到 IV 级：测试压力下允许的泄漏率为 10 毫升/分钟。.

执行机构是 230 V 交流电还是 24 V 直流电（电池），取决于即使公共电源发生故障也能自动运行的要求。.
暴露在风雨中的系统中的所有电气元件必须符合 IP65 (防尘、防喷水），更好的 IP67 (防尘、防短期浸泡）。.

电动阀必须有限位开关，最好通过 0 ... 10 V 或 4 ... 20 mA 控制。20 mA。.

水平测量

超声波和压力传感器都适用于液位监测。压力传感器安装在蓄水池底部，会经常接触到水，而超声波测量是非接触式的：传感器安装在蓄水池盖子上或下面，因此可以快速接触到。.

工业超声波传感器输出 4 ... 20 mA 的电流。20 mA，通过校准的 IU 转换器（电流到电压）产生与测量值相关的电压，由微控制器评估并显示为测量值，转换为升、立方米或百分比。.

不过，超声波传感器的价格也随着测量范围的扩大而上涨，达到四位数欧元。测量距离最远达 2.2 米的传感器价格约为 2 欧元。 200 欧元, 因此，如果预算不超支，蓄水池的深度只能在 2 米左右。.