CN114216062A - 一种确定污水管道中地下水入渗位置及入渗量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定监测污水管段中地下水入渗量的方法，包括以下步骤：选择监测污水管段，管段上游为监测点A，管段所处下游为监测点B；在上游监测点A处安装流量计和自动投料器，在下游监测点B处安装自动取样器。配置C0mg/L氯化锂溶液，用自动投料器以q0mL/min的速率将氯化锂溶液投入到上游监测点A中；在下游监测点B连续取样，得到浓度为CB‑1、CB‑2……CB‑6mg/l的样品；根据该监测污水管段流量Q0和B处样品，计算地下水入渗量Q。本发明能快速准确确定监测污水管段中的地下水入渗量。

Description

一种确定污水管道中地下水入渗位置及入渗量的方法
技术领域
本发明用于污水处理领域，特别是涉及一种确定污水管道中地下水入渗位置及入渗量的方法。
背景技术
排水管网中的地下水入渗已成为管网和污水厂运行面临的主要问题。地下水入渗会增加管网中的排水流量，增加泵站和污水处理厂的运行费用。多余的地下水会稀释污水厂进水污染物浓度负荷，降低污水厂处理效率。地下水占据管内空间，影响汛期排涝。严重的地下水入渗可能导致管道溢流，使未经处理的污水进入水体污染环境。管道中的地下水入渗给社会生产和生态环境带来严峻的挑战。
目前，评估区域内管网中地下水入渗量的方法已较为成熟，但针定位对管网中破损管段及地下水入渗位置的方法开发较少，目前常用的方法有节点监测法和管道闭路电视检测法(CCTV)。节点监测法基于水质水量平衡原理，将管网分成几段，通过水质和水量监测结果，找出浓度和流量变化较大的管段。该方法以常规污染物作为水质监测对象，易受水中环境的干扰造成测量误差；使用CCTV检测管道时，可以较直观的检查管道内情况，但是每次目视检查都需要对管道进行清淤和调水等一系列繁琐的步骤，费时费力并且不具备量化地下水入渗的能力。
发明内容
为解决现有技术不足的问题，提供了一种基于水质水量平衡法的污水管网地下水入渗量分析方法，采用稳定的金属离子Li作为水质特征因子，当管段内污水流量稳定时，在监测污水管段连续投放氯化锂示踪剂，通过上下游监测点的Li浓度变化并结合管段流量测量，确认由于污水管段破损受到地下水入渗的位置，及管段内的地下水入渗量。
一种确定污水管道中地下水入渗位置及入渗量的方法，包括以下步骤：
步骤一，选择污水管网中的监测管段，在所述监测管段的上游选择监测点A、在所述监测管段下游选取监测点B；
步骤二，配置所述氯化锂示踪剂溶液，溶液浓度为C0g/L。称取适当无水氯化铵加入蒸馏水溶于250mL 烧杯中，在加蒸馏水定容至1000mL。配置4次，得4L浓度为C0g/L的氯化锂溶液。
步骤三，投料设置，将蠕动泵流量调整为q0mL/min，通过导管将氯化锂溶液泵送到上游监测点A中；采样设置，在下游监测点B用自动取样器采集污水样品，采用按时间比例连续取样(混合样)，设置为取样器每个样品连续采集10min，每10min完成一次样品采集，总共采集6个水样。采样开始时间要晚于投料时间，根据上游测得污水流速和A、B点间距离得出时间差，采样时长持续1h，投料时长＞1h。
步骤四，在上游监测点A安装流量计和自动投料器，进行连续流量测量和氯化锂原液投放；在下游监测点B处安装自动取样器，进行样品采集。
步骤五，所述管段内污水流量稳定时段，可以根据管内污水日流量连续监测曲线得到。通过流量监测，得到A处小时流量Q0m3/h；上游监测点开始投料后，下游监测点取样持续1h。在下游监测点B得到CB-1、 CB-2…··CB-6mg/l的混合样。
步骤六，按以下公式计算该监测段实验时段内的地下水入渗量Qm3/h：
Figure BSA0000260709490000011
与现有技术相比，本发明的技术方案所具有的有益效果为：
(1)本发明流量监测与水质取样同步进行，流量测量时段为污水流量稳定期，以减少因流量波动引起的测量误差。
(2)本发明采用Li离子作为水质特征因子。污水与地下水中不存在Li离子或者其背景浓度值很小，所以Li离子在污水管道中离散性强，具有较高的辨识度，同时Li离子的浓度变化不受水中微生物和沉积的影响，具有较高的稳定性。
(3)本发明采用时间比例的连续取样。混合样与瞬时样相比而言，不会出现因水质变化的随机性而造成的误差，更能代表一段时间内的平均水质。
(4)本发明高效简洁，操作简单，误差较小，可用于定位污水管网中的破损管段，能够准确量化管网中的地下水入渗量。在经过管网中地下水入渗情况的总体评估后，对重点区域划分多个管段，根据上下游监测定位破损管段位置，进而采取相关管道修复措施，提升污水管网的运行效能。
附图说明
图1为本发明原理示意图；
图2是本发明实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
本发明的确定污水管道中地下水入渗位置及入渗量的方法包括以下步骤：
步骤一，选择污水管网中的检测管段，在所述监测管段的上游选择监测点A、在所述监测管段下游选取监测点B；
步骤二，配置所述氯化锂示踪剂溶液，溶液浓度为C0mg/L。称取适当无水氯化铵加入蒸馏水溶于250mL 烧杯中，在加蒸馏水定容至1000mL。配置4次，得4L浓度为C0g/L的氯化锂溶液。
步骤三，投料设置，将蠕动泵流量调整为q0mL/min，通过导管将氯化锂溶液泵送到上游监测点A中；采样设置，在下游监测点B用自动取样器采集污水样品，采用按时间比例连续取样(混合样)，设置为取样器每个样品连续采集10min，每10min完成一次样品采集，总共采集6个水样。采样开始时间要晚于投料时间，根据上游测得污水流速和A、B点间距离得出时间差，采样时间持续1h，投料时长＞1h。
步骤四，在上游监测点A安装流量计和自动投料器，进行连续流量测量和氯化锂原液投放；在下游监测点B处安装自动取样器，进行样品采集。
步骤五，所述管段内污水流量稳定时段，可以根据管内污水日流量连续监测曲线得到。通过流量监测，得到小时流量Q0m3/h；根据上游流量和氯化锂投料浓度；上游监测点开始投料后，下游监测点取样持续1h。在下游监测点B得到CB-1、CB-2·…··CB-6mg/l，如图1所示。
步骤六，按以下公式计算该监测段实验时段内的地下水入渗量Qm3/h：
Figure BSA0000260709490000021
实施例：
本实施例通过对包含4个检查井的管段进行上下游投料、取样及流量监测，经过对流量测量数据及水质浓度变化分析后，得该管段中地下水入渗量。
对蓟州区污水管网中某管段采取此方法确定管段中的地下水入渗量。实施例示意图如图2所示，监测点A与监测点B分别为监测管段的上游投料点，下游取样点。在监测点A处安装流量计与投料器，流量计进行连续流量监测，投料器将浓度为9.21×103mg/L的氯化锂连续投入到污水管道中，投料速率设置为 42.19mL/min，投料时长为1h。在监测点B处安装自动取样器，每次取样连续取水10min，每10min取一次样品，每次取样500mL，共取6个样品，取样时间共持续1h。监测结果显示，监测点A处流量为32.72m3/h；监测点B处6个时段氯化锂样品浓度分别为0.6、0.46、0.52、0.45、0.5、0.61mg/l；通过上述数据分析，将数据代入上述公式，得到该管段地下水入渗流量Q＝12.48m3/h；
本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式为示意性的，而非限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出多种形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种确定污水管道中地下水入渗位置及入渗量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，选择污水管网中的检测管段，在所述监测管段的上游选择监测点A、在所述监测管段下游选取监测点B；
步骤二，配置所述氯化锂示踪剂溶液，溶液浓度为C0g/L。称取适当无水氯化铵加入蒸馏水溶于250mL烧杯中，在加蒸馏水定容至1000mL。配置4次，得4L浓度为C0g/L的氯化锂溶液。
步骤三，投料设置，将蠕动泵流量调整为q0mL/min，通过导管将氯化锂溶液泵送到上游监测点A中；采样设置，在下游监测点B用自动取样器采集污水样品，采用按时间比例连续取样(混合样)，设置为取样器每个样品连续采集10min，每10min完成一次样品采集，总共采集6个水样。采样开始时间要晚于投料时间，根据上游测得污水流速和A、B点间距离得出时间差，采样时长持续1h，投料时长＞1h。
步骤四，在上游监测点A安装流量计和自动投料器，进行连续流量测量和氯化锂原液投放；在下游监测点B处安装自动取样器，进行样品采集。
步骤五，所述管段内污水流量稳定时段，可以根据管内污水日流量连续监测曲线得到。通过流量监测，得到A处小时流量Q0m3/h；上游监测点开始投料后，下游监测点取样持续1h。在下游监测点B得到CB-1、CB-2……CB-6mg/l的混合样。
步骤六，按以下公式计算该监测段实验时段内的地下水入渗量Qm3/h：
Figure FSA0000260709480000011
2.根据权利要求1所述的监测污水管段内地下水入渗量的分析方法，其特征在于，所述监测元素为氯化锂中的Li+。
3.根据权利要求1所述的监测污水管段内地下水入渗量的分析方法，其特征在于，所述监测污水管段只有上下游节点接入，无其他节点接入。
4.根据权利要求1所述的监测污水管段内地下水入渗量的分析方法，其特征在于，所述监测流量为污水流量波动较小时段的时流量，得到的评估结果按照时入渗量描述。
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