CN218973790U - 一种验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，包括：存水部分和供水部分，具有两个水箱和两条供水线路，供水线路上均具有电磁流量计和电磁阀，可存储、提升不同水量水质状况的排水管道模拟原生污水和模拟外来水；试验管道部分，两条供水线路的水流先后进入试验管道进行混合和流动，可进行外来水入流后的管内水质和水力状况观测；回流部分，设置于试验管道末端，并连接供水管道；清空部分，连接水箱、起始检查井和回流通道。本实用新型按照实际排水管道形式设置试验管道，两条供水管道在不同位置处接入试验管道，便于进行外来水入流前后的管内观测，以探究外来水入流对排水管道运行状况的影响。

Description

一种验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置

技术领域

本实用新型涉及城市排水领域，具体涉及一种验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置。

背景技术

随着我国城镇化进程的加快，作为城市地下生命线和污染防治第一线的排水管网建设建设规模得到了较大的增长，然而由于施工不当、缺乏运维管理，以及服务期限较长、地下水位较高等原因，排水管道错接混接、管道缺陷状况较为普遍，导致大量外来水入侵排水管道。外来水入侵对排水系统的不良影响主要在于降低其运行功能性、破坏管网结构性、增加水厂泵站的运营成本和能量损耗，降低对污染物的收集处理效率，从而造成水环境污染，因此外来水入侵是影响排水系统运行效率的重要因素。

水质特征因子法是是指基于排水系统化学质量平衡原理，通过检测排水系统水量组分的代表性污染物浓度，如COD、氨氮、电导率等，来定量评估管网的外来水状况，是目前进行排水系统外来水评估的常用方法。但在现场调查中，其评估过程通常受到水质浓度排放不稳定、管道沿程变异性等不确定性因素的影响，从而影响评估结果准确性。

因此，基于实际排水管道形式和外来水入流特性，开发一套模拟排水管道外来水入流的试验装置，可用于在管道外来水入流的状况已知的条件下进行基于水质特征因子的外来水定量分析，以便验证水质特征因子的外来水定量效果和影响因素。

实用新型内容

本实用新型目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种可模拟不同水量、不同水质状况下管道外来水入流的试验装置，以对某种特征因子的管道外来水定量效果进行验证，并探究不同水量水质状况对定量效果的影响。

为此，本实用新型的上述目的通过如下技术方案实现：

一种验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，包括：存水部分、供水部分、试验管道部分、回流部分、清空部分以及支撑部分；

所述存水部分包括第一水箱和第二水箱，所述第一水箱、第二水箱用于配置、存储两种不同类型的管道水体；

所述供水部分包括供水线路I和供水线路II，所述供水线路I、供水线路II的一端分别连通第一水箱、第二水箱的底部，所述供水线路I、供水线路II的另一端分别连通至试验管道部分的不同位置；

所述试验管道部分包括试验排水管道以及处于试验排水管道上的起始检查井、多个流槽式检查井，所述试验管道部分整体呈U形折弯且全程具有向下游倾斜的坡度，所述试验管道部分尾部的试验排水管道连通至回流部分；所述起始检查井与供水线路I相连通，第一个流槽式检查井与供水线路II相连通；

所述回流部分包括回流通道，所述回流通道与试验管道部分尾部的试验排水管道相连通，所述回流通道与回流管道相连通，所述回流管道的另一端连通至供水线路I上，

所述清空部分包括清空管道，所述清空管道与第一水箱、第二水箱、回流通道以及起始检查井分别连通；

所述支撑部分用于支撑整个试验装置。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本实用新型的一种优选技术方案：呈U形折弯的试验管道部分的弯折部分设有至少一个流槽式检查井。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述起始检查井与供水线路I相连通的进水口低于起始检查井与供水线路II相连通的出水口，以保证试验排水管道的进水均匀平缓。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述供水线路II的供水管道伸入至第一个流槽式检查井内部且供水线路II的供水管道的伸入部分向与流槽式检查井相连通的下游试验排水管道内延伸一段距离。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述支撑部分包括支撑钢架和砖砌基础，

所述支撑钢架用于固定支撑试验排水管道的底部；

所述砖砌基础用于固定支撑流槽式检查井的底部。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述回流通道设置于第一水箱的内部且位于靠近试验排水管道的排水口。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述回流通道的高度与第一水箱的高度一致。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述供水线路I、供水线路II包括供水管道和顺着流向依次设置的供水阀门、立式离心泵、电磁阀门和电磁流量计。

本实用新型提供一种验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，以进行人工外来水入流试验，验证某种水质特征因子定量排水管道外来水的准确性。所述试验装置包括：存水部分和供水部分，具有两个水箱和两条供水线路，供水线路上均具有电磁流量计和电磁阀，可存储、提升不同水量水质状况的排水管道模拟原生污水和模拟外来水；试验管道部分，两条供水线路的水流先后进入试验管道进行混合和流动，可进行外来水入流后的管内水质和水力状况观测；回流部分，设置于试验管道末端，并连接供水管道；清空部分，连接水箱、起始检查井和回流通道；与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：设置了两套供水系统和水量调节、读取设备，便于设置不同的模拟原生污水和外来水入流的水质水量工况；按照实际排水管道形式设置试验管道，两条供水管道在不同位置处接入试验管道，便于进行外来水入流前后的管内观测，以探究外来水入流对排水管道运行状况的影响。

附图说明

图1为本实用新型所提供的的验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置的原理图示。

图2为本实用新型所提供的的验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置的立体图示。

图3为本实用新型所提供的的验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置的部分详图。

图4为供水线路II与流槽式连接检查井之间的连接图示。

具体实施方式

参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细地描述。

如图1、图2所示，一种验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，包括存水部分1、供水部分2、试验管道部分3、回流部分4、清空部分5、支撑部分6。

存水部分1为不锈钢方形水箱，长3m，宽2m，高1m，在长度方向的2/3处连接1m高的垂直隔板，将水箱分隔为第一水箱101和第二水箱102，第一水箱101和第二水箱102底部都分别连接供水部分2和清空部分5。

供水部分2分为供水线路I和供水线路II，两条线路均由DN100铸铁钢管201、供水阀门202、立式离心泵203、电磁阀门204和电磁流量计205依次连接而成。为保证电磁流量计计量准确，在电磁流量计前后分别布置了大于5倍管径和3倍管径的长度的平直管段。供水线路I的管道末端连接起始检查井301底部，距地面高度为5cm；供水线路II的管道末端进入流槽式检查井303，并且管道向流槽式检查井303下游方向延伸30cm，如图4所示，以保证线路II出水顺畅，不对上游水流产生影响。

试验管道部分3由起始检查井301、5段试验排水管道302、4个塑料流槽井303以及两个弯头304连接而成。试验管道部分3整体呈U形折弯且全程具有向下游倾斜的坡度，试验管道部分3经两个弯头304折返。起始检查井301为砖砌检查井，长、宽均为0.75m，高1.77m，与试验管道302管底的连接处距地面高度为1.15m；试验排水管道302为DN300的HDPE波纹管，共37m，沿程平均坡度为4.00‰，管道沿程采用钢制支架支撑固定；4个塑料流槽井303两端与试验排水管道302采用橡胶圈柔性连接以防止渗漏，底部采用砖砌支座支撑固定；试验管道末端为试验排水管道的排水口305，置于回流通道401上方，以保证水体可直接排入回流通道401。

回流部分由回流通道401、控制阀门402和回流管道403连接而成。回流通道401设置于第一水箱101靠近试验排水管道的排水口305的一侧，用于收集试验水体；回流管道为DN50铸铁钢管，末端通过三通连接供水线路II，用于将收集的试验水体重新汇入供水部分。

清空部分5具有阀门501和清空管道502。清空管道502为DN50的HDPE塑料管，与第一水箱101、第二水箱102、回流通道401以及起始检查井301底部连接，可在实验结束后排空装置内剩余水体。

基于前文所述的验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置的试验方法，包括如下步骤：

步骤S1：试验准备：试验前，确认装置所有阀门处于关闭状态。向第一水箱101和第二水箱102加水至设计的水量工况；分别向水箱投加化学药剂并搅拌均匀，根据两个水箱的水质采样检测结果，调节水箱内水体的水质至设计的工况值，并记录最终的水质数据。

步骤S2：运行模拟原生污水：打开供水线路I上的供水阀门202和离心泵203，根据电磁流量计I205的示数调节电磁阀门I204，使供水线路I的流量达到设计值，观察试验排水管道的排水口305，直至有水流流出。

步骤S3：进行模拟外来水入流：打开回流通道下的清空阀门501，然后打开供水线路II上的供水阀门202和离心泵203，根据电磁流量计II205的示数调节电磁阀门II204，使供水线路II的流量达到设计值，观察试验排水管道的排水口305，直至有水流增加并达到稳定。

步骤S4：管内水质水量观测：根据试验需求，在流槽式检查井303或者试验排水管道的排水口305处进行水质浓度采样检测，或者进行试验管道内的水力观测。

步骤S5：试验停止：关闭供水线路I和线路II的立式离心泵203，关闭供水阀门202；打开清空部分5的其余三个阀门501，排空试验装置内的剩余水体后，关闭装置所有阀门。

步骤S6：基于水特征因子法定量排水管道外来水的效果：

获取第一水箱101和第二水箱102中的水质浓度，读取供水线路I和供水线路II中电磁流量计205的示数，获取模拟外来水入流后，流槽式检查井303和试验排水管道的排水口305的水质浓度；

根据流量计205的示数计算试验排水管道的实际外来水入流率：

其中，R_Q-M为排水管道中实际的外来水入流比(％)，Q_I/I为供水线路II的入流量(m³/h)，Q_SW为供水线路I的入流量(m³/h)，

根据化学质量平衡原理和采样检测得到的水质浓度，计算基于水质特征因子法的排水管道外来水入流率评估结果，并与实际外来水入流比进行比较，以分析水质特征因子的外来水评估效果：

其中，R_Q-C为根据水质特征因子法计算的排水管道外来水入流比(％)，C_SW为第一水箱101的水质测值，C_I/I为第二水箱102的水质测值，C_SW为流槽式检查井303或者试验排水管道的排水口305的水质测值。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，仅为本实用新型的优选实施例，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，其特征在于：所述试验装置包括：存水部分、供水部分、试验管道部分、回流部分、清空部分以及支撑部分；

所述存水部分包括第一水箱和第二水箱，所述第一水箱、第二水箱用于配置、存储两种不同类型的管道水体；

所述供水部分包括供水线路I和供水线路II，所述供水线路I、供水线路II的一端分别连通第一水箱、第二水箱的底部，所述供水线路I、供水线路II的另一端分别连通至试验管道部分的不同位置；

所述试验管道部分包括试验排水管道以及处于试验排水管道上的起始检查井、多个流槽式检查井，所述试验管道部分整体呈U形折弯且全程具有向下游倾斜的坡度，所述试验管道部分尾部的试验排水管道连通至回流部分；所述起始检查井与供水线路I相连通，第一个流槽式检查井与供水线路II相连通；

所述回流部分包括回流通道，所述回流通道与试验管道部分尾部的试验排水管道相连通，所述回流通道与回流管道相连通，所述回流管道的另一端连通至供水线路I上，

所述清空部分包括清空管道，所述清空管道与第一水箱、第二水箱、回流通道以及起始检查井分别连通；

所述支撑部分用于支撑整个试验装置。

2.根据权利要求1所述的验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，其特征在于：呈U形折弯的试验管道部分的弯折部分设有至少一个流槽式检查井。

3.根据权利要求1所述的验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，其特征在于：所述起始检查井与供水线路I相连通的进水口低于起始检查井与供水线路II相连通的出水口。

4.根据权利要求1所述的验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，其特征在于：所述供水线路II的供水管道伸入至第一个流槽式检查井内部且供水线路II的供水管道的伸入部分向与流槽式检查井相连通的下游试验排水管道内延伸一段距离。

5.根据权利要求1所述的验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，其特征在于：所述支撑部分包括支撑钢架和砖砌基础，

所述支撑钢架用于固定支撑试验排水管道的底部；

所述砖砌基础用于固定支撑流槽式检查井的底部。

6.根据权利要求1所述的验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，其特征在于：所述回流通道设置于第一水箱的内部且位于靠近试验排水管道的排水口。

7.根据权利要求6所述的验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，其特征在于：所述回流通道的高度与第一水箱的高度一致。

8.根据权利要求1所述的验证水质特征因子定量排水管道外来水效果的试验装置，其特征在于：所述供水线路I、供水线路II包括供水管道和顺着流向依次设置的供水阀门、立式离心泵、电磁阀门和电磁流量计。

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