CN114897441A - 一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法，包括常规特征水质指标筛选、建立污水管道入流入渗节点前后质量平衡方程测算不同指标组合下各类水源的清污混流权重，确定各类水源清污混流权重范围。本发明有效地解决了污水管网清污混流问题定量诊断过程中存在的水质检测价格昂贵、结果准确性难以保障等问题。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法。
背景技术
国内外在污水系统清水入流入渗方面已开展大量的实践，尤其对地下水入流、雨水入渗和暴雨入流等方面的影响评估有较深入的研究。采用的方法主要包括三种类型：一是采用夜间最小流量、用水量折算、节点流量测量等方法，开展基于污水系统水量平衡的测算；二是通过特征因子、离子及同位素示踪等方法，对污水管道中各类污水来源和占比情况进行解析；三是利用CCTV(Closed Circuit Television，管道闭路电视检测系统)、QV(QuickView，管道潜望镜技术)和声呐等设备对管网的缺陷问题进行检测。其中特征因子法即国际上普遍采用的化学质量平衡模型法(Chemical Mass Balance Model，简称CMBM法)，核心思想是通过测定表征不同混接类型(如生活污水、工业废水、地下水等)的特征水质因子浓度，利用化学质量平衡模型定性、定量的判定雨水管网旱天混接来源及不同混接来源的水量，该方法具有节省人力、物力和成本的优势，能够在判断混接成因的基础上有针对地开展调查和制定混接改造方案，近年来在国内外城市排水系统混接诊断研究中得到重视。采用CMBM法的应用使得管网中外来水的入流入渗水量比例能够获得相对准确的量化数据。
由于特征因子法采用的大多数特征水质因子还主要局限于金属离子、阴离子表面活性剂、微生物指标、同位素、咖啡因等一些能够表征某种来源水质的特殊指标，在污水管网问题诊断过程中，存在监测样品量较大、分析检测相对昂贵、实验室分析所需周期较长等实际问题，同时特征指标还与居民生活生活习惯等直接相关，需在掌握实际情况的基础上再进行选取。另外，建立的质量平衡模型在实际应用过程中也存在诸多的不确定因素，往往导致测算结果不闭合，因此，在污染物浓度取值、特征指标选择等方面均需要进一步优化完善。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法，解决污水管网清污混流问题定量诊断过程中存在的水质检测价格昂贵、结果准确性难以保障等问题。
如上构思，本发明采用的技术方案是：
一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法，其特征在于，包括常规特征水质指标筛选、建立污水管道入流入渗节点前后质量平衡方程测算不同指标组合下各类水源的清污混流权重，确定各类水源清污混流权重范围，所述常规特征水质指标筛选是通过日常水位观测和调研排查确定潜在入流入渗水源范围，根据水源类别确定常规特征水质指标范围，所述建立污水管道入流入渗节点前后质量平衡方程包括污水管道各类水源特征指标的水质测定、特征水质指标分组、建立质量平衡方程、计算各指标分组情况下的混流权重，所述确定各类水源清污混流权重范围是剔除测算结果中各类水源混流权重比例之和大于100％、任一水源比例大于100％或小于0的数据结果，采用概率分布统计的方式确定各类水源清污混流权重范围。
优选地，所述常规特征水质包括生活污水、地下水、地表水、施工降水、和低浓度工业废水，所述生活污水的特征水质指标包括TN、 NH3-N、PO4-P，所述地下水的特征水质指标包括TDS、电导率、硬度和NO3-N，所述地表水的特征水质指标包括TDS和电导率，所述施工降水的特性水质指标包括TDS和电导率，所述低浓度工业废水的特性水质指标TDS、电导率和pH。
优选地，所述施工降水的特性水质指标可将固体悬浮物(SS)做辅助特征指标。
优选地，所述污水管道各类水源特征指标的水质测定是测定污水管道入流入渗前、后和各类入流入渗水源的特征指标的水质浓度。
优选地，所述特征水质指标分组按照常规特征水质指标筛选指标总数(n)和污水管道内水源数量(m)，通过对各指标排列组合的方式确定每组指标数量m和分组总数
优选地，所述建立质量平衡方程是对每一个指标建立一个污水管道入流入渗节点前后的质量平衡方程式，质量平衡方程式为污水管道内各类水源的水质与水量比例乘积的加和等于入流后水质与水量比例的乘积，通过方程组计算各指标组合情况下的各类水源的水量比例，即为各类水源的混流权重。
本发明具有以下优点和积极效果：
1)本发明专利采用常规水质指标作为特征因子进行污水管网问题诊断，相比于咖啡因、同位素等指标，常规水质指标的监测价格相对低廉、测试周期较短，能够简便快捷的获得测算结果；
2)本发明专利通过多项特征水质指标排列组合的方式进行指标分组，克服以单一水质指标作为特征因子时存在的代表性差等实际问题，避免水质指标选择对测算结果准确性产生不利影响，提升清污混流权重比例的准确性；
3)采用概率分布统计的方式确定污水管网中各类水源清污混流权重范围，避免各类外水测算比例结果闭合性较差等实际问题，可以显著提高结果的可靠性、稳定性。
具体实施方式
本发明一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法，包括常规特征水质指标筛选、建立污水管道入流入渗节点前后质量平衡方程测算不同指标组合下各类水源的清污混流权重，确定各类水源清污混流权重范围。
一、常规特征水质指标筛选是通过日常水位观测和调研排查确定潜在入流入渗水源范围，根据水源类别确定常规特征水质指标范围，所述常规特征水质包括生活污水、地下水、地表水、施工降水和低浓度工业废水，所述生活污水的特征水质指标包括TN、NH3-N、PO4-P，所述地下水的特征水质指标包括TDS、电导率、硬度和NO3-N，所述地表水的特征水质指标包括TDS和电导率，所述施工降水的特性水质指标包括TDS电导率，所述低浓度工业废水的特性水质指标包括TDS、电导率和pH。所述施工降水的特性水质指标可将固体悬浮物(SS)做辅助特征指标。
二、建立污水管道入流入渗节点前后质量平衡方程包括污水管道各类水源特征指标的水质测定、特征水质指标分组、建立质量平衡方程计算各指标分组情况下的混流权重。
1、污水管道各类水源特征指标的水质测定是测定污水管道入流入渗前、后和各类入流入渗水源的特征指标的水质浓度。
2、特征水质指标分组是按照常规特征水质指标筛选指标总数(n) 和污水管道内水源数量(m)，通过对各指标排列组合的方式确定每组指标数量m和分组总数
污水管道中共有水源为污水、地下水和地表水3种，筛选指标为TN、TDS、硬度、PO4-P、NH3-N共5种，那么按照每组指标数量为3个，分组总数为10组，分别为：TN、TDS、硬度；TN、TDS、PO4-P；TN、TDS、NH3-N；TN、硬度、PO4-P； TN、硬度、NH3-N；TN、PO4-P、NH3-N；TDS、硬度、PO4-P；TDS、硬度、NH3-N；硬度、PO4-P、NH3-N；TDS、PO4-P、NH3-N。
3、建立质量平衡方程是对每一个指标建立一个污水管道入流入渗节点前后的质量平衡方程式，质量平衡方程式为污水管道内各类水源的水质与水量比例乘积的加和等于入流后水质与水量比例的乘积，通过方程组计算各指标组合情况下的各类水源的水量比例，即为各类水源的混流权重。
例：污水管网混入的清水水源为地下水和地表水，污水管道入流入渗节点前后污染物浓度分别为C0、C1，入流入渗前后污水水量分别为Q0、Q1，采用筛选指标TN、TDS、硬度时，建立污水管道入流入渗节点前后的质量平衡方程组，方程组由以下3个方程式组成：
方程式1：C0,TN,地下水×Q0,地下水+C0,TN,地表水×Q0,地表水+C0,TN,污水×Q0,污水＝C1,TNQ1
方程式2：C0,TDS,地下水Q0,地下水+C0,TDS,地表水Q0,地表水+C0,TDS,污水Q0,污水＝C1,TDSQ1
方程式3：C0,硬度,地下水Q0,地下水+C0,硬度,地表水Q0,地表水+C0,硬度,污水Q0,污水＝C1,硬度Q1
求解各类水源的水量比例分别为：地下水水量占比为Q0,地下水/Q1，地表水水量占比为Q0,地表水/Q1。
三、确定各类水源清污混流权重范围是剔除测算结果中各类水源混流权重比例之和大于100％、任一水源比例大于100％或小于0的数据结果，采用概率分布统计的方式确定各类水源清污混流权重范围。
当数据结果数量较少或各类水源混流比例的频数范围没有明显优势时，按照各类水源权重加和为1的方式，通过污水比例反算入流入渗水源的混流权重。
上述实施例是提供给本领域技术人员来实现或使用本发明，本领域技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (6)
1.一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法，其特征在于，包括常规特征水质指标筛选、建立污水管道入流入渗节点前后质量平衡方程测算不同指标组合下各类水源的清污混流权重，确定各类水源清污混流权重范围，所述常规特征水质指标筛选是通过日常水位观测和调研排查确定潜在入流入渗水源范围，根据水源类别确定常规特征水质指标范围，所述建立污水管道入流入渗节点前后质量平衡方程包括污水管道各类水源特征指标的水质测定、特征水质指标分组、建立质量平衡方程、计算各指标分组情况下的混流权重，所述确定各类水源清污混流权重范围是剔除测算结果中各类水源混流权重比例之和大于100％、任一水源比例大于100％或小于0的数据结果，采用概率分布统计的方式确定各类水源清污混流权重范围。
2.根据权利要求1所述的一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法，其特征在于，所述常规特征水质包括生活污水、地下水、地表水、施工降水、和低浓度工业废水，所述生活污水的特征水质指标包括TN、NH3-N、PO4-P，所述地下水的特征水质指标包括TDS、电导率、硬度和NO3-N，所述地表水的特征水质指标包括TDS和电导率，所述施工降水的特性水质指标包括TDS和电导率，所述低浓度工业废水的特性水质指标TDS、电导率和pH。
3.根据权利要求2所述的一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法，其特征在于，所述施工降水的特性水质指标可将固体悬浮物(SS)做辅助特征指标。
4.根据权利要求1所述的一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法，其特征在于，所述污水管道各类水源特征指标的水质测定是测定污水管道入流入渗前、后和各类入流入渗水源的特征指标的水质浓度。
5.根据权利要求1所述的一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法，其特征在于，所述特征水质指标分组按照常规特征水质指标筛选指标总数(n)和污水管道内水源数量(m)，通过对各指标排列组合的方式确定每组指标数量m和分组总数
6.根据权利要求1所述的一种基于常规水质指标定量测算污水管道清污混流权重的方法，其特征在于，所述建立质量平衡方程是对每一个指标建立一个污水管道入流入渗节点前后的质量平衡方程式，质量平衡方程式为污水管道内各类水源的水质与水量比例乘积的加和等于入流后水质与水量比例的乘积，通过方程组计算各指标组合情况下的各类水源的水量比例，即为各类水源的混流权重。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116046703A (zh) * | 2023-03-28 | 2023-05-02 | 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 | 一种基于居民生活排污规律的外水入流入渗快速诊断方法 |
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2022
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| CN116046703A (zh) * | 2023-03-28 | 2023-05-02 | 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 | 一种基于居民生活排污规律的外水入流入渗快速诊断方法 |
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