CN208860716U - 模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，它包括：水箱、球墨铸铁管污水管道、抽水泵、U型管、进水口堵头、出水口堵头、进水管、泄水管、出水管、出气管和气体测试仪，球墨铸铁管污水管道的两端分别装有进水口堵头和出水口堵头，水箱通过抽水泵和进水管与球墨铸铁管污水管道的进水口堵头相连，水箱依次通过泄水管、U型管和出水管与球墨铸铁管污水管道的出水口堵头相连，在出水管上方的出水口堵头上还通过出气管与气体测试仪相连；本实用新型可以模拟污水输送管道系统，研究球墨铸铁管污水管道的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，它适用于模拟球墨铸铁管污水管道输水环境，研究污水对球墨铸铁管水泥砂浆内衬及胶圈的腐蚀。
背景技术
在市政污水管网的工程案例中，经常有污水管道(常见于PCCP管)发生严重腐蚀的情况，腐蚀主要集中于污水管道的半满流的上半部分。分析原因，主要是污水管道中的污泥中存在硫酸盐还原细菌(SRB)，其利用污泥中的有机物为碳源，利用细菌生物膜内产生的氢，将硫酸盐还原成硫化氢，硫化氢在污水管道内扩散，与管道中的氧气化合成硫酸，硫酸附着于管道的未满部分，造成管道未满部分腐蚀加快。
球墨铸铁管污水管道通常涂覆有高铝水泥砂浆内衬，结合污水管道用胶圈，使排水管网具有良好的耐污水腐蚀性能和较长的服役寿命。作为一种优良的排水管材，球墨铸铁管污水管已广泛应用于排水管网工程中，与其它管材相比，球墨铸铁管具备机械性能优异、耐腐蚀性能优异、密封性能良好、事故率低、漏损率低等优点。
发明内容
本申请的发明目的是克服现有实验系统的缺点，提供了一种污水管道模拟装置，可以模拟污水的输水环境，进而研究球墨铸铁污水管内衬及胶圈腐蚀速率。污水管的腐蚀主要是在厌氧环境下，硫酸盐还原菌生成的硫化氢气体对未满部分水泥砂浆内衬的腐蚀。本实验装置主要了模拟输送污水管道的半流状态，同时通过相关设计使管道与外界空气相隔绝。
为了完成本实用新型的发明目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型的一种模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，它包括：水箱、球墨铸铁管污水管道、抽水泵、U型管、进水口堵头、出水口堵头、进水管、泄水管、出水管、出气管和气体测试仪，球墨铸铁管污水管道的两端分别装有进水口堵头和出水口堵头，其中：水箱通过抽水泵和进水管与球墨铸铁管污水管道的进水口堵头相连，水箱依次通过泄水管、U型管和出水管与球墨铸铁管污水管道的出水口堵头相连，在出水管上方的出水口堵头上还通过出气管与气体测试仪相连；
本实用新型的一种模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其中：所述进水管的中心位于进水口堵头直径的1/3处；
本实用新型的一种模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其中：所述出水管位于球墨铸铁管污水管道的管径中心线处；
本实用新型的一种模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其中：所述出水管直径是进水管直径的两倍；
本实用新型的一种模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其中：所述进水口堵头和出水口堵头为T型接口；
本实用新型的一种模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其中：所述进水口堵头和出水口堵头由金属材料制成，通过胶圈与管段相连接。
本实用新型的一种模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其中：所述气体测试仪为H2S 气体测试仪。
本实用新型的模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统与现有技术相比，它克服了当对污水管道的长期污水耐腐蚀性能进行相关研究时，通常需要对长期运行的污水管道进行开挖，耗费大量的人力、物力。它可以模拟污水输送管道系统，研究球墨铸铁管污水管道的耐腐蚀性能。
附图说明
图1为本实用新型的模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统的正向剖面示意图；
图2为在图1A-A处向左看时，球墨铸铁管污水管道的剖面放大示意图；
图3为在图1B-B处向右看时，球墨铸铁管污水管道的剖面放大示意图。
在图1至图3中，标号1为水箱；标号2为泄水管；标号3为U型管；标号4为出水管；标号5为气体测试仪；标号6为污泥；标号7为污水；标号8为球墨铸铁管污水管道；标号9 为进水口堵头；标号10为进水管；标号11为抽水泵；标号12为出水口堵头；标号13为出气管。
具体实施方式
如图1至如3所示，本实用新型的模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统包括：水箱1、球墨铸铁管污水管道8、抽水泵11、U型管3、进水口堵头9、出水口堵头12、进水管10、泄水管2、出水管4、出气管13和气体测试仪5，球墨铸铁管污水管道8的两端分别装有进水口堵头9和出水口堵头12，水箱1通过抽水泵11和进水管10与球墨铸铁管污水管道8的进水口堵头9相连，所述进水管的中心位于进水口堵头9直径的1/3处。
水箱1依次通过泄水管2、U型管3和出水管4与球墨铸铁管污水管道8的出水口堵头12 相连，在出水管4上方的出水口堵头12上还通过出气管13与气体测试仪5相连。出水管4位于球墨铸铁管污水管道8的管径中心线处。出水管4直径是进水管10直径的两倍。
进水口堵头9和出水口堵头12为T型接口。进水口堵头9和出水口堵头12由金属材料制成。气体测试仪5为H2S气体测试仪。
模拟装置如图1所示，在DN200球墨铸铁管管段(内衬材料可为普通硅酸盐水泥、抗硫酸酸水泥、高铝水泥等)的两端安装进水口堵头9和出水口堵头12，堵头为T型接口，使用胶圈密封。进水口堵头9如图2所示，进水口堵头9有进水口，进水口直径为15mm，进水口中心位于进水口堵头9直径的1/3处，连接进水管10，进水管10连接抽水泵11。出水口堵头 12如图3所示，出水口堵头12如图所示有出水管4和出气管13，出水管4直径为30mm，相切于出水口堵头12直径上，连接出水管4，出气管13直径为5mm，位于出水口堵头12的顶部，连接气体测试仪5的进气管。
为了保证硫酸盐还原菌的厌氧环境，出水管设计为U型管3，可起到水封作用，隔绝管段系统与外界空气的连通，创造了厌氧环境，同时避免了管段内H2S气体的泄露。
开启抽水泵11运行后，球墨铸铁管污水管道8充满污水，由于出水口相切于直径上，且出水口直径大于进水口，因此当污水液面达到球墨铸铁管污水管道管段一半时，污水开始由出水口流出，出水管由于设有U型水封管，因此会在U型管3底部形成水封，使模拟污水管段与外界空气相隔绝。运行状态如图1所示。
球墨铸铁管污水管道8的管段内污水7及污泥6体积约占管段体积的1/2，其中污泥6占管段体积的1/3。管段中的污泥6及污水7需要定期更换，更换周期需根据硫化氢气体的浓度变化情况决定，即硫化氢气体浓度发生明显下降趋势时，更换新的污泥及污水。
通过控制抽水泵11启动、停止以及流速大小，达到模拟污水在球墨铸铁管污水管道8的污水管段内不同的停留时间，进而达到调整水质及管段内气体的目的。
通过此装置可进行研究球墨铸铁管污水管道8的水泥砂浆内衬及胶圈的耐污水腐蚀性能试验。
内衬长期耐腐蚀试验：试验实施前，观察某种水泥砂浆内衬的初始表面状态，测量某种水泥砂浆内衬的厚度。实验过程中，检测污水管道模拟系统中的硫化氢气体含量，循环污水pH值等。实验周期结束后，打开管段两边的进水口堵头9出水口堵头12，观察某种水泥砂浆内衬的表面腐蚀状态，测试经历污水腐蚀后的内衬剩余厚度，评价某种水泥砂浆内衬的耐污水腐蚀性能。
胶圈耐腐蚀试验：试验实施前，在管段接口处，通过胶圈将进水口堵头9和出水口堵头 12安装在管段两端，在污水管道模拟系统运行过程中，进行橡胶密封胶圈的老化试验。在每个实验周期结束后打开管段时，通过检查管道橡胶密封胶圈的表观情况，以及测试密封胶圈尺寸、压缩率、压缩永久变形等性能指标，来检验污水管段内腐蚀性气体和污水对管道橡胶密封胶圈的腐蚀情况，验证污水管道环境对橡胶密封胶圈老化的影响程度，从而为研究污水管道用橡胶密封胶圈的耐腐蚀性能提供可靠的试验依据。
取普通硅酸盐水泥砂浆内衬、高铝水泥水泥砂浆内衬的DN200球墨铸铁管污水管道8，分别切割长度为1米的管段，其中普通硅酸盐水泥砂浆内衬为1#管段、高铝水泥砂浆内衬为2# 管段，测量1#管段的内衬初始厚度为3mm，2#管段的内衬初始厚度为3mm，取实验胶圈，检测胶圈的初始尺寸等参数。
根据管段体积计算1/3管段体积所需的污泥量，取相同量的污泥分别填装于两个管段中。将两管段分别使用以上描述的装置组装，组装好两套污水管段系统后，分别使用抽水泵11将水箱1中的污水抽到球墨铸铁管污水管道8管段中，运行装置。
测试污水管道模拟系统中的初始循环污水的pH值，溶解氧含量、硫化氢气体浓度等参数，运行期间，定期测试以上参数，根据其变化情况更换污泥及污水。
运行一定周期，如1年后，拆除实验装置。
内衬腐蚀情况：肉眼观察水泥砂浆内衬的腐蚀情况，测量1#、2#管段的未满部位，即管段的顶部的内衬腐蚀剩余量。经过H2S的长期腐蚀，1#管段的水泥砂浆内衬剩余厚度为1.5mm， 2#管段的水泥砂浆内衬剩余厚度为2.5mm，2#管段水泥砂浆内衬的侵蚀量低于1#管段，因此可评价2#管段的耐污水腐蚀性能优于1#管段，进而可评价高铝水泥砂浆内衬的耐污水腐蚀性能优于普通硅酸盐水泥内衬。
胶圈腐蚀情况：拆除进水口堵头9和出水口堵头12，检查胶圈整体表观情况，是否出现纹路、裂痕、点状腐蚀等腐蚀情况，然后检测胶圈的尺寸、压缩率、压缩永久形变等性能指标，如不能满足继续试验的条件，还可对胶圈进行破坏性试验，检测胶圈的拉伸强度、拉断伸长率、硬度等性能指标，从而为研究橡胶密封胶圈的耐污水腐蚀性能提供试验数据。
以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在不违背本实用新型的精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。
Claims (7)
1.一种模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，它包括：水箱(1)、球墨铸铁管污水管道(8)、抽水泵(11)、U型管(3)、进水口堵头(9)、出水口堵头(12)、进水管(10)、泄水管(2)、出水管(4)、出气管(13)和气体测试仪(5)，球墨铸铁管污水管道(8)的两端分别装有进水口堵头(9)和出水口堵头(12)，其特征在于：水箱(1)通过抽水泵(11)和进水管(10)与球墨铸铁管污水管道(8)的进水口堵头(9)相连，水箱(1)依次通过泄水管(2)、U型管(3)和出水管(4)与球墨铸铁管污水管道(8)的出水口堵头(12)相连，在出水管(4)上方的出水口堵头(12)上还通过出气管(13)与气体测试仪(5)相连。
2.如权利要求1所述的模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其特征在于：所述进水管(10)的中心位于进水口堵头(9)直径的1/3处。
3.如权利要求2所述的模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其特征在于：所述出水管(4)位于球墨铸铁管污水管道(8)的管径中心线处。
4.如权利要求3所述的模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其特征在于：所述出水管(4)直径是进水管(10)直径的两倍。
5.如权利要求4所述的模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其特征在于：所述进水口堵头(9)和出水口堵头(12)为T型接口。
6.如权利要求5所述的模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其特征在于：所述进水口堵头(9)和出水口堵头(12)由金属材料制成，通过胶圈与管段连接。
7.如权利要求6所述的模拟球墨铸铁管污水管道的实验系统，其特征在于：所述气体测试仪(5)为H2S气体测试仪。
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|---|---|---|---|---|
| CN110146432A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-20 | 深圳市水务工程检测有限公司 | 一种饮用水管材的测试方法 |
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