CN113896374B - 一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统及运行方法 - Google Patents
一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统及运行方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113896374B CN113896374B CN202111105684.8A CN202111105684A CN113896374B CN 113896374 B CN113896374 B CN 113896374B CN 202111105684 A CN202111105684 A CN 202111105684A CN 113896374 B CN113896374 B CN 113896374B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pollutants
- water quality
- concentration
- sewage
- quality monitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
Abstract
本发明公开了一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统及运行方法，该系统包括污水排放系统（1）、水质监测系统（2）、污水处理系统（3）。针对地下管道污水泄漏点隐蔽、难以及时发现、收集处理难度大等问题，本发明通过污水排放系统（1）对动态立体水质监测系统（2）进行实时监测与数据分析，精准及时掌握泄漏量，然后通过污水处理系统（3）针对不同污染物浓度采取不同原位的处理措施，最终实现地下管道污水安全运行和减少对地下环境的影响。本发明具有发现地下管道污水泄漏精准、及时和高效收集处理，投资省、运行成本低、操作运行方便的特点，实现地下管网的安全运行和环境效益的最大发挥。
Description
技术领域
本发明属于地下管道污水水质监测、污水处理、环保领域，具体涉及一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统及运行方法。
背景技术
目前，污水管网大多采用HDPE管、PE管以及部分钢筋混凝土管，由于其抵抗酸、碱侵蚀及抗渗性能较差，且存在管道施工不规范、不严格等原因，从而造成市政污水管道频频出现渗漏水现象，导致严重地下水污染与土壤污染，但是由于管道位于地下，泄漏点和泄漏量难以及时发现和计算，给收集和处理带来挑战。因此，亟需一种对于地下管道污水泄漏问题进行动态监测与原位收集处理的系统。
申请号201910370667.3的中国专利申请文件《一种管道泄漏的检测装置及检测方法》，其特征在于：该检测装置的声表面波检测装置通过连接器与发电装置连接，声表面波检测装置的上侧固定于待检测管道的上侧内壁。该方法仅仅用于管道泄漏的检测，并未对泄漏污染物量明确，且未有对泄漏污水提出原位处理方法。
申请号201910520932.1的中国专利申请文件《管道泄漏的定位方法、装置和设备》，其特征在于：接收动态压力变送器检测并发送的管道首末站两端的实时动态压力信号；对其进行初步分析，以判断是否发生泄漏。该装置采用物理的方法检测与定位，对水体所造成的污染不能进行治理，而且需要人工二次进行修复，耗时耗力。并未对泄漏污染物量明确，且未有对泄漏污水提出原位处理方法。
申请号201910726320.8的中国专利申请文件《一种管道泄漏监测及应急堵漏装置》，其特征在于：柔性内管两端连接有两段刚性内管，刚性内管相互远离的一端分别设置有步进电机驱动的变形机构，变形机构为伞状结构可打开或关闭。该方法只是对发生泄漏的管道进行简单的堵漏操作，不可持续不解决污染问题。并未对泄漏污染物量明确，且未有对泄漏污水提出原位处理方法。
发明内容
针对地下管道污水泄漏点隐蔽、难以及时发现、收集处理难度大等问题，本发明提供一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统及运行方法，通过污水排放系统(1)进行动态立体水质监测系统(2)的实时监测与数据分析，精准及时掌握泄漏量，然后通过污水处理系统(3)针对不同污染物浓度采取不同原位的处理措施，最终实现地下管道污水安全运行和减少对地下环境的影响。本发明具有发现地下管道污水泄漏精准、及时和高效收集处理，投资省、运行成本低、操作运行方便的特点，实现地下管网的安全运行和环境效益的最大发挥。深入分析管道泄漏水力模型，并在关键区域进行定点监测，依据监测数据进行科学判定，并采用梯级响应处理方式，对管道泄漏污染进行合理治理方案配置，应用智能科技改善人居环境。
技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种地下管道污水泄漏监测动态监控与处理原位处理系统，包括了污水排放系统、水质监测系统、污水处理系统；
其中污水排放系统包括检查井室、污水管道、污水、回填土层、排水沟；检查井室深1.0～2.5m，污水管道管径300～1000mm，回填土层深度为1.5～3.0m，排水沟宽0.5～1.5m，深0.8～1.0m。
水质监测系统包括一个以上的水质监测仪分别设置于水排放系统的不同部位以及污水处理系统的进出水口；所述的水质监测系统包括一个以上的水质监测仪分别设置于水排放系统的不同部位以及污水处理系统的进出水口，是指水质监测仪分别安装检查井室、污水管道接缝处下方、污水管道接缝处上方以及检查井室侧面、处理单元进水口、出水管下方。具体来说，检查井室1～2m处、污水管道接缝处下方10～30cm、污水管道接缝处上方20～40cm以及检查井室侧面15～30cm处、处理单元进水口，出水管下方10～15cm处均设置了水质监测仪。
污水处理系统包括投剂口、防水半透膜、处理单元、进水管、电磁阀(3-5)、输水管、电气控制单元、抽水泵、出水管、输送管、电动抽吸机、化学剂舱、生物剂舱；其中投剂口、电动抽吸机、化学剂舱、生物剂舱设置在污水排放系统的检查井室入口，处理单元、进水管、电磁阀设置在污水管网下面，处理单元进水口设有水质监测仪，输水管伸出检查井室，连接处理单元和电气控制单元，出水管端口朝向排水沟，出水管下方安装了水质监测仪，便于检测出水指标。
电气控制单元中有3种电气模型，分别为MD1、MD2、MD3；其中MD1为投剂口、防水半透膜、输送管、电动抽吸机、化学剂舱组合；MD2在MD1基础上增加了生物剂舱；MD3在MD2基础上增加了处理单元、进水管、电磁阀、输水管、电气控制单元、抽水泵、出水管。
上述地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统的运行方法，包括以下步骤：
步骤1)根据需要，在水排放系统(1)的不同部位以及污水处理系统的进出水口设置一个以上的水质监测仪；
步骤2)水质监测仪检测的数据传输至电气控制单元(3-7)，经过电气控制单元(3-7)判定启动污水处理系统(3)的装置，计算方法如式1：
Y＝max{Q1*C1}<α (式1)
注：Y：检查井室(1-1)中污染物量，g/s；
Q1：水质监测仪(2-1)测得流量，取0～0.5，m3/s；
C1：水质监测仪(2-1)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
α：污水管道(1-2)污染物最大允许排放量限值，取15～25，g/s；
当Y<α时，则电气控制单元(3-7)判定启动MD1的电动抽吸机(3-11)吸取化学剂舱(3-12)中的药剂进入输送管(3-10)，在压力作用下经过投剂口(3-1)穿过防水半透膜(3-2)，最终进入检查井室(1-1)并随污水(1-3)流动进行扩散，MD1运行停止判定公式如式2：
max{C1}<C0 (式2)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C1：水质监测仪(2-1)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
当max{C1}<C0时，则停止MD1；
当Y≥α时，需进行下一步判定，其判定方法如式3：
注：Y：检查井室(1-1)中污染物量，g/s；
Q1：水质监测仪(2-1)测得流量，取0～0.5，m3/s；
C1：水质监测仪(2-1)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
α：污水管道(1-2)污染物最大允许排放量限值，取15～25，g/s；
Q2：水质监测仪(2-2)测得流量，取0～0.03，m3/s；
C2：水质监测仪(2-2)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
T：污染物在回填土层(1-4)中停留时间，取0～0.5，h；
β：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物最大允许排放量限值，取1～10，kg；
Z：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物累积量，kg；
当Y≥α且Z≤β时，则电气控制单元(3-7)判定启动MD2，在MD1的基础上，启动生物剂舱(3-13)上方电动抽吸机(3-11)，使得生物药剂与化学药剂同时进入检查井室(1-1)，MD2运行停止判定公式如式4：
max{C1，C2}<C0 (式4)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C1：水质监测仪(2-1)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C2：水质监测仪(2-2)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
当max{C1，C2}<C0时，则停止MD2；
当Y≥α且Z>β时，则需进行下一步判定，其判定方法如式5：
注：Y：检查井室(1-1)中污染物量，g/s；
Q1：水质监测仪(2-1)测得流量，取0～0.5，m3/s；
C1：水质监测仪(2-1)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
α：污水管道(1-2)污染物最大允许排放量限值，取15～25，g/s；
Q2：水质监测仪(2-2)测得流量，取0～0.03，m3/s；
C2：水质监测仪(2-2)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
T：污染物在回填土层(1-4)中停留时间，取0～0.5，h；
β：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物最大允许排放量限值，取1～10，kg；
Z：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物累积量，kg；
W：污水管道(1-2)上方回填土层(1-4)污染物累积量，kg；
Q3：水质监测仪(2-2)测得流量，取0～0.01，m3/s；
C3：水质监测仪(2-2)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
a：污水管道(1-2)上方回填土层(1-4)污染物允许排放量下限，取0～0.6，g；
b：污水管道(1-2)上方回填土层(1-4)污染物允许排放量上限，取52～61，g；
当Y≥α、Z>β且W～[a,b]时，则电气控制单元(3-7)判定启动MD3，在MD2的基础上，启动处理单元(3-3)，打开电磁阀(3-5)，使污水(1-3)通过进水管(3-4)进入处理单元(3-3)，经过处理出水经由水质检测仪(2-4)检测，达标后启动抽水泵(3-8)将出水吸入出水管(3-9)，同时经过水质监测仪(2-5)检测，最终排入排水沟(1-5)；
水质数据传输至电气控制单元(3-7)，MD3运行停止判定公式如式6：
max{C1，C2，C3，C5}<C0 (式6)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C1：水质监测仪(2-1)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C2：水质监测仪(2-2)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C3：水质监测仪(2-3)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C5：水质监测仪(2-5)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
当max{C1，C2，C3，C5}<C0时，则停止MD3；否则继续进行MD3，直至符合判定为止。
步骤3)污水处理系统(3)的MD1、MD2三种模型的药剂投加量与对应的水质检测数据相关，其中MD1化学药剂投加量M1计算方法如式7：
注：M1：化学药剂投加量，g；
C1：水质监测仪(2-1)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C0：为污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
Q1：水质监测仪(2-1)测得流量，取0～0.5，m3/s；
t：污染物在检查井室(1-1)中停留时间，取0～0.3，h；
k1：化学药剂药效指数，取1.2～7.8，无量纲。
MD2生物药剂投加量M2计算方法如式8：
注：M1：化学药剂投加量，g；
M2：生物药剂投加量，g；
C1：水质监测仪(2-1)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C0：为污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C2：水质监测仪(2-2)测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
Q1：水质监测仪(2-1)测得流量，取0～0.5，m3/s；
Q2：水质监测仪(2-2)测得流量，取0～0.03，m3/s；
t：污染物在检查井室(1-1)中停留时间，取0～0.3，h；
T：污染物在回填土层(1-4)中停留时间，取0～0.5，h；
k1：化学药剂药效指数，取1.2～7.8，无量纲；
k2：生物药剂药效指数，取1.1～5.5，无量纲。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本发明提出基于污染物总量动态监测方法将土壤、地下水污染物治理与控制与污水地下管道污水泄漏监测与处理融合，从地下水污染源头进行治理，极大地提升了土壤环境承载力。
(2)本发明基于智能化系统，运用极高性能的中央处理器，对实时监测的水质数据等进行快速计算与判定，使得污染区得到迅速有效的治理效果，并对处理药剂进行严格把控，防止了传统治理中容易出现的“二次污染”。
(3)本发明旨在解决“污水—地下水—土壤”之间的矛盾，成功结合了成熟的水处理技术、智能控制技术、动态监测技术等，使得新型市政工程逐渐科学化、智能化、环境友好化。
附图说明
图1为一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统的剖面图；
图2为一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统的运行流程图；
图3为一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统的俯视图；
图4为一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统中污水处理单元3-3的细节图。
图中：污水排放系统-1、水质监测系统-2、污水处理系统-3；
检查井室-1-1、污水管道-1-2、污水-1-3、回填土层-1-4、排水沟-1-5；
水质监测仪-2-1、水质监测仪-2-2、水质监测仪-2-3、水质监测仪-2-4；
投剂口-3-1、防水半透膜-3-2、处理单元-3-3、进水管-3-4、电磁阀-3-5、输水管-3-6、电气控制单元-3-7、抽水泵-3-8、出水管-3-9、输送管-3-10、电动抽吸机-3-11、化学剂舱-3-12、生物剂舱-3-13。
具体实施方式
通过下面具体实施例进一步介绍本发明的技术方案。本发明以水质监测系统2、污水处理系统3为核心，因此实施例分别对应MD1、MD2、MD3这三种处理模型的响应机制。
实施例1
一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统，包括了污水排放系统1、水质监测系统2、污水处理系统3三个子系统。水质监测系统2布置在污水排放系统不同位置，对污染情况进行实时监测与数据分析，污水处理系统3针对不同污染物浓度采取不同的处理措施，最终实现地下管道污水达标排放。
其中污水排放系统1包括检查井室1-1、污水管道1-2、污水1-3、回填土层1-4、排水沟1-5。检查井室1-1深1.0～2.5m，污水管道1-2管径为300mm，回填土层1-4深度为1.5m，排水沟1-5宽0.5m，深0.8m。
水质监测系统2包括四个水质监测仪，编号分别是水质监测仪2-1、水质监测仪2-2、水质监测仪2-3、水质监测仪2-4。水质监测仪可同时监测水质数据C，量程为0～300mg/L；以及监测流量数据Q，量程为0～10m3/s。具体来说，水质监测仪2-1安装于检查井室1-1的1m处，水质监测仪2-2安装于污水管道1-2接缝处下方10cm，水质监测仪2-3安装于污水管道1-2接缝处上方20cm以及检查井室1-1侧面15cm处，水质监测仪2-4安装于处理单元3-3进水口，水质监测仪2-5安装于出水管3-9下方10cm处。在该实施例中，水质监测仪数量是5个，但并非出于限定，也可以根据实际的需要酌情增减数量。
污水处理系统3包括投剂口3-1、防水半透膜3-2、处理单元3-3、进水管3-4、电磁阀3-5、输水管3-6、电气控制单元3-7、抽水泵3-8、出水管3-9、输送管3-10、电动抽吸机3-11、化学剂舱3-12、生物剂舱3-13。
防水半透膜3-2仅允许化学药剂与生物药剂通过，可以有效的防止污水1-3高水位运行时污水1-3的漫溢或下雨天的雨水径流；处理单元3-3采用的是A2O+MBR膜工艺，其设计规模约为100m3/d。
电气控制单元3-7内部含有CPU、内部存储器以及输入/输出设备，其中CPU可稳定工作在300MHz，内部存储器容量为128GB；可同时接收水质监测仪的水质C和流量Q数据并进行判定，对处理单元3-3、电磁阀3-5、抽水泵3-8、电动抽吸机3-11等进行调控；抽水泵3-8采用100LW100-15-7.5排污泵。扬程约5m，电功率约为3kW。
一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统的运行方法，步骤如下：
步骤1)污水排放系统1中污水1-3长时间停留于检查井室1-1与污水管道1-2中，由于污水管道1-2接口缝隙较大或运行中出现的污水管道1-2破损等原因，导致污水1-3向回填土层1-4泄漏。
水质检测系统2的水质监测仪2-1安装于检查井室1-1的井壁上，用于测定检查井室1-1内污水1-3流量Q1与水质C1数据；水质监测仪2-2安装于污水管道1-2上方且位于检查井室1-1侧面，用于测定污水管道1-2上方与检查井室1-1侧面回填土层1-4中污水1-3流量Q2与水质C2数据；水质监测仪2-3安装于污水管道1-2下方，用于测定污水管道1-2下方回填土层1-4中污水1-3流量Q3与水质C3数据；水质监测仪2-4安装于处理单元3-3中，用于测定处理单元3-3进水流量Q4与水质C4；水质监测仪2-5安装于排水沟1-5沟壁上，用于测定处理单元3-3出水流量Q5与水质C5。
步骤2)电气控制单元3-7中内部有3种电气模型，分别为MD1、MD2、MD3。其中MD1为投剂口3-1、防水半透膜3-2、输送管3-10、电动抽吸机3-11、化学剂舱3-12组合。MD2在MD1基础上增加了生物剂舱3-13；MD3在MD2基础上增加了处理单元3-3、进水管3-4、电磁阀3-5、输水管3-6、电气控制单元3-7、抽水泵3-8、出水管3-9。
水质监测系统2数据传输至电气控制单元3-7，经过电气控制单元3-7判定启动污水处理系统3的装置，计算方法如式1：
Y＝max{Q1*C1}<α (式1)
注：Y：检查井室1-1中污染物量，g/s；
Q1：水质监测仪2-1测得流量，取0.5m3/s；
C1：水质监测仪2-1测得污染物浓度，取40mg/L；
α：污水管道1-2污染物最大允许排放量限值，取25g/s；
当Y＝20g/s<α时，则电气控制单元3-7判定启动MD1的电动抽吸机3-11吸取化学剂舱3-12中的药剂进入输送管3-10，
MD1化学药剂投加量M1计算方法如式7：
注：M1：化学药剂投加量，g；
C1：水质监测仪2-1测得污染物浓度，取40，mg/L；
C0：为污染物最大允许排放浓度限值，取20mg/L；
Q1：水质监测仪2-1测得流量，取0.5m3/s；
t：污染物在检查井室1-1中停留时间，取0.1h；
k1：化学药剂药效指数，取1.2，无量纲。
经计算，M1＝3600g，化学药剂在压力作用下经过投剂口3-1穿过防水半透膜3-2，最终进入检查井室1-1并随污水1-3流动进行扩散，MD1运行停止判定公式如式2：
max{C1}<C0 (式2)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取20mg/L；
C1：水质监测仪2-1测得污染物浓度，取18mg/L；
当max{C1}＝18mg/L<C0＝20mg/L时，停止MD1。
实施例2
其他同实施例1。
当Y≥α时，需进行下一步判定，其判定方法如式3：
注：Y：检查井室1-1中污染物量，g/s；
Q1：水质监测仪2-1测得流量，取0.5m3/s；
C1：水质监测仪2-1测得污染物浓度，取120mg/L；
α：污水管道1-2污染物最大允许排放量限值，取25，g/s；
Q2：水质监测仪2-2测得流量，取0.03，m3/s；
C2：水质监测仪2-2测得污染物浓度，取110mg/L；
T：污染物在回填土层1-4中停留时间，取0.1h；
β：污水管道1-2下方回填土层1-4污染物最大允许排放量限值，取5kg；
Z：污水管道1-2下方回填土层1-4污染物累积量，kg。
当Y＝60g/s≥α＝25g/s且Z＝1.188kg≤β＝5kg时，则电气控制单元3-7判定启动MD2，在MD1的基础上，MD2生物药剂投加量M2计算方法如式8：
注：M1：化学药剂投加量，g；
M2：生物药剂投加量，g；
C1：水质监测仪2-1测得污染物浓度，取120mg/L；
C0：为污染物最大允许排放浓度限值，取20mg/L；
C2：水质监测仪2-2测得污染物浓度，取110mg/L；
Q1：水质监测仪2-1测得流量，取0.5m3/s；
Q2：水质监测仪2-2测得流量，取0.03m3/s；
t：污染物在检查井室1-1中停留时间，取0.1h；
T：污染物在回填土层1-4中停留时间，取0.1h；
k1：化学药剂药效指数，取1.2，无量纲；
k2：生物药剂药效指数，取2.3，无量纲。
经计算M1＝15kg，M2＝0.986kg。启动生物剂舱3-13上方电动抽吸机3-11，使得生物药剂与化学药剂同时进入检查井室1-1，MD2运行停止判定公式如式4：
max{C1，C2}<C0 (式4)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取20mg/L；
C1：水质监测仪2-1测得污染物浓度，取15mg/L；
C2：水质监测仪2-2测得污染物浓度，取14mg/L；
当max{C1，C2}＝15mg/L<C0＝20mg/L时，则停止MD2。
实施例3
其他同实施例2。
注：Y：检查井室1-1中污染物量，g/s；
Q1：水质监测仪2-1测得流量，取0.5m3/s；
C1：水质监测仪2-1测得污染物浓度，取200mg/L；
α：污水管道1-2污染物最大允许排放量限值，取25，g/s；
Q2：水质监测仪2-2测得流量，取0.03，m3/s；
C2：水质监测仪2-2测得污染物浓度，取200mg/L；
T：污染物在回填土层1-4中停留时间，取0.1h；
β：污水管道1-2下方回填土层1-4污染物最大允许排放量限值，取1kg；
Z：污水管道1-2下方回填土层1-4污染物累积量，kg。
当Y＝100g/s≥α＝25g/s且Z＝2.16kg>β＝1kg时，则需进行下一步判定，其判定方法如式5：
注：W：污水管道1-2上方回填土层1-4污染物累积量，kg；
Q3：水质监测仪2-2测得流量，取0.01m3/s；
C3：水质监测仪2-2测得污染物浓度，取200mg/L；
a：污水管道1-2上方回填土层1-4污染物允许排放量下限，取0.6g；
b：污水管道1-2上方回填土层1-4污染物允许排放量上限，取52g。
当Y≥α、Z>β且W＝2～[0.6,52]时，则电气控制单元3-7判定启动MD3，在MD2的基础上，启动处理单元3-3，打开电磁阀3-5，使污水1-3通过进水管3-4进入处理单元3-3，经过处理出水经由水质检测仪2-4检测，达标后启动抽水泵3-8将出水吸入出水管3-9，同时经过水质监测仪2-5检测，最终排入排水沟1-5。
水质数据传输至电气控制单元3-7，MD3运行停止判定公式如式6：
max{C1，C2，C3，C5}<C0 (式6)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取25mg/L；
C1：水质监测仪2-1测得污染物浓度，取10mg/L；
C2：水质监测仪2-2测得污染物浓度，取15mg/L；
C3：水质监测仪2-3测得污染物浓度，取20mg/L；
C5：水质监测仪2-5测得污染物浓度，取11mg/L；
当max{C1，C2，C3，C5}＝20mg/L<C0＝25mg/L时，则停止MD3。
Claims (3)
1.一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统，其特征在于，包括了污水排放系统(1)、水质监测系统(2)、污水处理系统(3)；
其中污水排放系统(1)包括检查井室(1-1)、污水管道(1-2)、污水(1-3)、回填土层(1-4)、排水沟(1-5)；
污水处理系统(3)包括投剂口(3-1)、防水半透膜(3-2)、处理单元(3-3)、进水管(3-4)、电磁阀(3-5)、输水管(3-6)、电气控制单元(3-7)、抽水泵(3-8)、出水管(3-9)、输送管(3-10)、电动抽吸机(3-11)、化学剂舱(3-12)、生物剂舱(3-13)；其中投剂口(3-1)、电动抽吸机(3-11)、化学剂舱(3-12)、生物剂舱(3-13)设置在污水排放系统的检查井室(1-1)入口，处理单元(3-3)、进水管(3-4)、电磁阀(3-5)设置在污水管网下面，污水管道(1-2)、进水管(3-4)、处理单元(3-3)、输水管(3-6)、抽水泵(3-8)、出水管(3-9)依次连接，电磁阀(3-5)位于进水管(3-4)上，输水管(3-6)的管口伸至回填土层(1-4)的外面，连接电气控制单元(3-7)，出水管端口朝向排水沟；
水质监测系统(2)包括一个以上的水质监测仪，水质监测仪分别安装在检查井室中、污水管道接缝处下方、污水管道接缝处上方且在检查井室侧面、处理单元进水口、出水管下方；
所述的电气控制单元中有3种电气模型，分别为MD1、MD2、MD3；
其中MD1为投剂口(3-1)、防水半透膜(3-2)、输送管(3-10)、电动抽吸机(3-11)、化学剂舱(3-12)组合；
MD2在MD1基础上增加了生物剂舱(3-13)；
MD3在MD2基础上增加了处理单元(3-3)、进水管(3-4)、电磁阀(3-5)、输水管(3-6)、抽水泵(3-8)、出水管(3-9)；
上述地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统的运行方法，包括以下步骤：
步骤1)根据需要，在污水排放系统(1)的不同部位以及污水处理系统的进出水口设置一个以上的水质监测仪；水质监测仪分别安装在检查井室中、污水管道接缝处下方、污水管道接缝处上方且在检查井室侧面、处理单元进水口、出水管下方；
步骤2)水质监测仪检测的数据传输至电气控制单元，经过电气控制单元计算，判定启动污水处理系统(3)的装置，计算方法如式1：
Y＝max{Q1*C1}<α (式1)
注：Y：检查井室(1-1)中污染物量，g/s；
Q1：安装于检查井室中的水质监测仪测得流量，取0～0.5，m3/s；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
α：污水管道(1-2)污染物最大允许排放量限值，取15～25，g/s；
当Y<α时，则电气控制单元判定启动MD1的电动抽吸机(3-11)吸取化学剂舱(3-12)中的药剂进入输送管(3-10)，在压力作用下经过投剂口(3-1)穿过防水半透膜(3-2)，最终进入检查井室(1-1)并随污水(1-3)流动进行扩散，MD1运行停止判定公式如式2：
max{C1}<C0 (式2)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
当max{C1}<C0时，则停止MD1；
当Y≥α时，需进行下一步判定，其判定方法如式3：
注：Y：检查井室(1-1)中污染物量，g/s；
Q1：安装于检查井室中的水质监测仪测得流量，取0～0.5，m3/s；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
α：污水管道(1-2)污染物最大允许排放量限值，取15～25，g/s；
Q2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得流量，取0～0.03，m3/s；
C2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
T：污染物在回填土层(1-4)中停留时间，取0～0.5，h；
β：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物最大允许排放量限值，取1～10，kg；
Z：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物累积量，kg；
当Y≥α且Z≤β时，则电气控制单元判定启动MD2，在MD1的基础上，启动生物剂舱(3-13)上方电动抽吸机(3-11)，使得生物药剂与化学药剂同时进入检查井室(1-1)，MD2运行停止判定公式如式4：
max{C1，C2}<C0 (式4)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
当max{C1，C2}<C0时，则停止MD2；
当Y≥α且Z>β时，则需进行下一步判定，其判定方法如式5：
注：Y：检查井室(1-1)中污染物量，g/s；
Q1：安装于检查井室中的水质监测仪测得流量，取0～0.5，m3/s；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
α：污水管道(1-2)污染物最大允许排放量限值，取15～25，g/s；
Q2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得流量，取0～0.03，m3/s；
C2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
T：污染物在回填土层(1-4)中停留时间，取0～0.5，h；
β：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物最大允许排放量限值，取1～10，kg；
Z：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物累积量，kg；
W：污水管道(1-2)上方回填土层(1-4)污染物累积量，kg；
Q3：安装于污水管道接缝处上方且在检查井室侧面的水质监测仪测得流量，取0～0.01，m3/s；
C3：安装于污水管道接缝处上方且在检查井室侧面的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
a：污水管道(1-2)上方回填土层(1-4)污染物允许排放量下限，取0～0.6，g；
b：污水管道(1-2)上方回填土层(1-4)污染物允许排放量上限，取52～61，g；
当Y≥α、Z>β且W～[a,b]时，则电气控制单元判定启动MD3，在MD2的基础上，启动处理单元(3-3)，打开电磁阀(3-5)，使污水(1-3)通过进水管(3-4)进入处理单元(3-3)，经过处理单元进水口的水质检测仪检测，达标后启动抽水泵(3-8)将出水吸入出水管(3-9)，同时经过安装于出水管(3-9)下方的水质监测仪检测，最终排入排水沟(1-5)；
水质数据传输至电气控制单元，MD3运行停止判定公式如式6：
max{C1，C2，C3，C5}<C0 (式6)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C3：安装于污水管道接缝处上方且在检查井室侧面的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C5：安装于出水管(3-9)下方的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
当max{C1，C2，C3，C5}<C0时，则停止MD3；否则继续进行MD3，直至符合判定为止；
步骤3)电气控制单元的MD1、MD2两种模型的药剂投加量与对应的水质检测数据相关，其中MD1化学药剂投加量M1计算方法如式7：
注：M1：化学药剂投加量，g；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C0：为污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
Q1：安装于检查井室中的水质监测仪测得流量，取0～0.5，m3/s；
t：污染物在检查井室(1-1)中停留时间，取0～0.3，h；
k1：化学药剂药效指数，取1.2～7.8，无量纲；
MD2生物药剂投加量M2计算方法如式8：
注：M1：化学药剂投加量，g；
M2：生物药剂投加量，g；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C0：为污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
Q1：安装于检查井室中的水质监测仪测得流量，取0～0.5，m3/s；
Q2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得流量，取0～0.03，m3/s；
t：污染物在检查井室(1-1)中停留时间，取0～0.3，h；
T：污染物在回填土层(1-4)中停留时间，取0～0.5，h；
k1：化学药剂药效指数，取1.2～7.8，无量纲；
k2：生物药剂药效指数，取1.1～5.5，无量纲。
2.根据权利要求1所述的地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统，其特征在于，检查井室(1-1)深1.0～2.5m，污水管道(1-2)管径300～1000mm，回填土层(1-4)深度为1.5～3.0m，排水沟(1-5)宽0.5～1.5m，深0.8～1.0m。
3.权利要求1所述的地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)根据需要，在污水排放系统(1)的不同部位以及污水处理系统的进出水口设置一个以上的水质监测仪；水质监测仪分别安装在检查井室中、污水管道接缝处下方、污水管道接缝处上方且在检查井室侧面、处理单元进水口、出水管下方；
步骤2)水质监测仪检测的数据传输至电气控制单元，经过电气控制单元计算，判定启动污水处理系统(3)的装置，计算方法如式1：
Y＝max{Q1*C1}<α (式1)
注：Y：检查井室(1-1)中污染物量，g/s；
Q1：安装于检查井室中的水质监测仪测得流量，取0～0.5，m3/s；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
α：污水管道(1-2)污染物最大允许排放量限值，取15～25，g/s；
当Y<α时，则电气控制单元判定启动MD1的电动抽吸机(3-11)吸取化学剂舱(3-12)中的药剂进入输送管(3-10)，在压力作用下经过投剂口(3-1)穿过防水半透膜(3-2)，最终进入检查井室(1-1)并随污水(1-3)流动进行扩散，MD1运行停止判定公式如式2：
max{C1}<C0 (式2)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
当max{C1}<C0时，则停止MD1；
当Y≥α时，需进行下一步判定，其判定方法如式3：
注：Y：检查井室(1-1)中污染物量，g/s；
Q1：安装于检查井室中的水质监测仪测得流量，取0～0.5，m3/s；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
α：污水管道(1-2)污染物最大允许排放量限值，取15～25，g/s；
Q2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得流量，取0～0.03，m3/s；
C2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
T：污染物在回填土层(1-4)中停留时间，取0～0.5，h；
β：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物最大允许排放量限值，取1～10，kg；
Z：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物累积量，kg；
当Y≥α且Z≤β时，则电气控制单元判定启动MD2，在MD1的基础上，启动生物剂舱(3-13)上方电动抽吸机(3-11)，使得生物药剂与化学药剂同时进入检查井室(1-1)，MD2运行停止判定公式如式4：
max{C1，C2}<C0 (式4)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
当max{C1，C2}<C0时，则停止MD2；
当Y≥α且Z>β时，则需进行下一步判定，其判定方法如式5：
注：Y：检查井室(1-1)中污染物量，g/s；
Q1：安装于检查井室中的水质监测仪测得流量，取0～0.5，m3/s；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
α：污水管道(1-2)污染物最大允许排放量限值，取15～25，g/s；
Q2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得流量，取0～0.03，m3/s；
C2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
T：污染物在回填土层(1-4)中停留时间，取0～0.5，h；
β：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物最大允许排放量限值，取1～10，kg；
Z：污水管道(1-2)下方回填土层(1-4)污染物累积量，kg；
W：污水管道(1-2)上方回填土层(1-4)污染物累积量，kg；
Q3：安装于污水管道接缝处上方且在检查井室侧面的水质监测仪测得流量，取0～0.01，m3/s；
C3：安装于污水管道接缝处上方且在检查井室侧面的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
a：污水管道(1-2)上方回填土层(1-4)污染物允许排放量下限，取0～0.6，g；
b：污水管道(1-2)上方回填土层(1-4)污染物允许排放量上限，取52～61，g；
当Y≥α、Z>β且W～[a,b]时，则电气控制单元判定启动MD3，在MD2的基础上，启动处理单元(3-3)，打开电磁阀(3-5)，使污水(1-3)通过进水管(3-4)进入处理单元(3-3)，经过处理单元进水口的水质检测仪检测，达标后启动抽水泵(3-8)将出水吸入出水管(3-9)，同时经过安装于出水管(3-9)下方的水质监测仪检测，最终排入排水沟(1-5)；
水质数据传输至电气控制单元，MD3运行停止判定公式如式6：
max{C1，C2，C3，C5}<C0 (式6)
注：C0：污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C3：安装于污水管道接缝处上方且在检查井室侧面的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C5：安装于出水管(3-9)下方的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
当max{C1，C2，C3，C5}<C0时，则停止MD3；否则继续进行MD3，直至符合判定为止；
步骤3)电气控制单元的MD1、MD2两种模型的药剂投加量与对应的水质检测数据相关，其中MD1化学药剂投加量M1计算方法如式7：
注：M1：化学药剂投加量，g；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C0：为污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
Q1：安装于检查井室中的水质监测仪测得流量，取0～0.5，m3/s；
t：污染物在检查井室(1-1)中停留时间，取0～0.3，h；
k1：化学药剂药效指数，取1.2～7.8，无量纲；
MD2生物药剂投加量M2计算方法如式8：
注：M1：化学药剂投加量，g；
M2：生物药剂投加量，g；
C1：安装于检查井室中的水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
C0：为污染物最大允许排放浓度限值，取0～60，mg/L；
C2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方水质监测仪测得污染物浓度，取0～200，mg/L；
Q1：安装于检查井室中的水质监测仪测得流量，取0～0.5，m3/s；
Q2：安装于污水管道(1-2)接缝处下方的水质监测仪测得流量，取0～0.03，m3/s；
t：污染物在检查井室(1-1)中停留时间，取0～0.3，h；
T：污染物在回填土层(1-4)中停留时间，取0～0.5，h；
k1：化学药剂药效指数，取1.2～7.8，无量纲；
k2：生物药剂药效指数，取1.1～5.5，无量纲。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111105684.8A CN113896374B (zh) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | 一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统及运行方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111105684.8A CN113896374B (zh) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | 一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统及运行方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113896374A CN113896374A (zh) | 2022-01-07 |
| CN113896374B true CN113896374B (zh) | 2022-09-02 |
Family
ID=79028947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111105684.8A Active CN113896374B (zh) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | 一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统及运行方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113896374B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06192860A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-12 | Katayama Chem Works Co Ltd | 工業用冷却水系統の障害防止管理システムとその制御方法 |
| CN204417281U (zh) * | 2014-11-14 | 2015-06-24 | 苏州工业园区清源华衍水务有限公司 | 一种污水处理应急前置化学除磷自动加药控制装置 |
| CN109502667A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-22 | 河海大学 | 一种污水处理厂尾水安全排放系统及其控制方法 |
| CN111362328A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-03 | 江西省科学院 | 一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统及方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030155309A1 (en) * | 2002-02-15 | 2003-08-21 | Schindler A. Russell | Process and system for the self-regulated remediation of groundwater |
| WO2007046705A1 (en) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Yara International Asa | System for controlling the concentration of a detrimental substance in a sewer network |
-
2021
- 2021-09-22 CN CN202111105684.8A patent/CN113896374B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06192860A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-12 | Katayama Chem Works Co Ltd | 工業用冷却水系統の障害防止管理システムとその制御方法 |
| CN204417281U (zh) * | 2014-11-14 | 2015-06-24 | 苏州工业园区清源华衍水务有限公司 | 一种污水处理应急前置化学除磷自动加药控制装置 |
| CN109502667A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-22 | 河海大学 | 一种污水处理厂尾水安全排放系统及其控制方法 |
| CN111362328A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-03 | 江西省科学院 | 一种基于水质水量的污水处理设施动态优化调度系统及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 工艺物料泄漏对循环冷却水系统的影响及应对措施;房宁;《化工管理》;20170501(第13期);第156页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113896374A (zh) | 2022-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202599943U (zh) | 一种水质在线巡检系统 | |
| CN110255808A (zh) | 基于物联网和人工智能为一体的污水处理系统 | |
| CN106917435B (zh) | 可控流量的净化站原水供、配水系统 | |
| WO2020062879A1 (zh) | 一种通过泵站回笼水管实现管道沉积物自动清除的装置 | |
| CN113896374B (zh) | 一种地下管道污水泄漏动态监控与原位处理系统及运行方法 | |
| CN110242312A (zh) | 一种防堵结构、一种盾构机排污防堵装置及其应用 | |
| CN212620879U (zh) | 一种市政污水管网健康状况的监控设备 | |
| CN111008357B (zh) | 一种污水管道中泥沙平均淤堵高度的确定方法 | |
| CN105905962A (zh) | 一种cod稳定达标排放装置 | |
| CN114673234A (zh) | 一种用于农村污水的负压收集方法 | |
| CN109853704A (zh) | 一种城市污水系统问题诊断方法 | |
| CN214005885U (zh) | 一种雨污分流排水系统 | |
| CN220644541U (zh) | 一种雨污截流井结构 | |
| CN114236078B (zh) | 一种市政水利工程水质监测装置及其使用方法 | |
| CN206491093U (zh) | 一种用于农田水利灌溉的泵站 | |
| CN109254133A (zh) | 一种工业废水排放实时监控系统及方法 | |
| CN212872437U (zh) | 一种河道排污在线监测设备 | |
| CN105135214B (zh) | 管道检测方法及装置 | |
| CN216369491U (zh) | 一种已开发污染场地的原位修复系统 | |
| CN210774153U (zh) | 一种工业废水排污口污染超标紧急关闭装置 | |
| CN212932024U (zh) | 一种智慧工厂检测用废水取样装置 | |
| CN108895243B (zh) | 一种海水系统管道末端排沙装置及海水管道排沙方法 | |
| CN214005710U (zh) | 井点降水集中排水结构及排水系统 | |
| CN208561836U (zh) | 一种mbr工艺控制系统 | |
| CN108678123A (zh) | 分流装置、分流系统和分流方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |