申请日2014.11.05
公开(公告)日2015.03.25
IPC分类号G01N15/02; G01N15/04
摘要
一种小管径污水管道内沉积物的监测和定性定量分析方法，该方法的原理为：在没有微生物作用下，其沉积物主要来源于水中的SS，基于该原理，首先选择一条距离较短的小管径管道，定期从连接管道的检查井一取样，并根据水流到达检查井二的时间同时对检查井二进行取样，计算两个检查井之间的SS沉降速率以判断沉积物的沉积状况，然后，对样品常规指标进行测量，通过对不同指标的变化对比发现显著降解，从而确定沉积物所含有的物质成分。接着，测量水样中的粒径分布，根据粒径变分布变化情况判断小管径管道沉积物的粒径组成，最后根据公式得到检查井一与检查井二之间的沉积物累积量，本发明适用于管径在300mm以下的无分流和汇流管段沉积物的研究。
权利要求书
1.一种对小管径污水管道内沉积物的监测和定性定量分析方法，其特征在 于，选择短距离、无汇流和分流的管道(3)，从连接管道(3)的检查井一(1) 定期取样，同时使用流量计测得该处水流的流量与流速，根据间距和流速得到 水流到达位于检查井一(1)下游的检查井二(2)的时间，并于该时间在检查 井二(2)取样;然后根据公式计算SS在其间的沉降速率，其中D 为沉降速率，单位mg/s;SS1是检查井一(1)处SS测定值，单位mg/L;SS2是检查井二(2)处SS测定值，单位mg/L;l是检查井一(1)与检查井二(2) 之间的间距，单位m;v是水流在检查井一(1)与检查井二(2)之间的流速， 单位m/s;根据所述沉降速率得到沉积物状况，同时测定水流的常规指标与粒径 分布，从而对管道内沉积物进行定性分析与判断，并根据公式M沉积=(SS1-SS2)· Q·Δt得到检查井一(1)与检查井二(2)之间的沉积物累积量M沉积，其中Q为 管道中的平均流量，Δt为从检查井一(1)和检查井二(2)取样的间隔时间。
2.根据权利要求1所述的对小管径污水管道内沉积物的监测和定性定量分 析方法，其特征在于，所述常规指标包括总磷(TP)、总氮(TP)、氨氮(NH4+-N)、 硝氮(NO3-N)、化学需氧量(COD)，通过哈希试剂或者国家标准方法进行 测定。
3.根据权利要求1所述的对小管径污水管道内沉积物的监测和定性定量分 析方法，其特征在于，所述SS通过烘干称量的方法测定，且所述粒径分布利用 粒度分析仪或者筛分法进行测定。
4.根据权利要求1所述的对小管径污水管道内沉积物的监测和定性定量分 析方法，其特征在于，所述M沉积计算式利用微积分求解后的计算方程为： 其中，t0为初试时间、t为终止时间，Q(t)为流量 拟合函数、SS1(t)为检查井一(1)点的SS拟合函数、SS2(t)为检查井二(2)点的 SS拟合函数、V(t)为流速拟合函数、l为检查井一(1)点到检查井二(2)点的 距离，当管道中水质水量变化恒定时，即沉积量变化 为曲线SS1和曲线SS2围成的面积与Q的乘积。
5.根据权利要求1所述的对小管径污水管道内沉积物的监测和定性定量分 析方法，其特征在于，无汇流小管径支杆排水管段沉积物含量计算公式为 其中n为监测时间段数，Qi为第i段内管道中 平均流量，SS1，i(ti)为第i段内检查井一(1)点的SS拟合函数，SS2，i(ti)为第i 段内检查井二(2)点的SS拟合函数，l为检查井一(1)和检查井二(2)之间 距离，Vi为第i时间段内平均流速，ti为第i时间段所持续的时间。
6.根据权利要求1所述的对小管径污水管道内沉积物的监测和定性定量分 析方法，其特征在于，所述管道(3)的管径在300mm以下且无分流和汇流作 用。
说明书
一种对小管径污水管道内沉积物的监测和定性定量分析方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种对小管径污水管道内沉积物的监测和定性定量分析方法。
背景技术
城市排水管道是城市排水系统的重要组成部分，在污水输送过程中由于随污水或雨水进入管道的颗粒物类型的多样性以及管道流量变化的随机性,城市排水管道几乎都存在不同程度的污染物沉积现象。然而上述沉积物不仅会导致管道输水能力下降,而且随着流量的不均匀变化,沉积物被冲刷释放,造成管道污染物负荷增加,严重威胁受纳水体的水环境。因而研究沉积物的性状和沉积量具有十分重要的意义。
但是城市污水管网的类型多，管径、坡度等水利条件各不相同，且随着水力条件的变化沉积物也会相应的增加或者减少。因而针对管道沉积物的监测方法研究寥寥，仅局限于大管径管段的沉积特性分析与定性定量监测。
目前对于大管径的污水管段的沉积物监测分析，也只是使用管道机器人深入管道进行取样，并通过安装于机器人上的声纳探头在与之相连接的监控器上生成管道内部沉积物与管道的实时图像。而小管径管道直径较小，且流速水深均不大，这不仅直接导致机器人无法顺利进入管道进行取样而且使得声纳探头无法完全浸没于水平面以下。从而无法取出小管径管道沉积物进行性状分析，也无法得到沉积物的沉积状况
因此本专利对于监测小管径沉积物的含量，探究污水管网沉积物性状，都具有十分重要的意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种对小管径污水管道内沉积 物的监测和定性定量分析方法，完善了对城市污水管网沉积物的监测与分析研究，达到完善城市污水管网沉积物监测分析的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
选择短距离、无汇流和分流的管道(3)，从连接管道(3)的检查井一(1)定期取样，同时使用流量计测得该处水流的流量与流速，根据间距和流速得到水流到达位于检查井一(1)下游的检查井二(2)的时间，并于该时间在检查井二(2)取样。然后根据公式计算SS在其间的沉降速率，其中D为沉降速率，单位mg/s;SS1是检查井一(1)处SS测定值，单位mg/L;SS2是检查井二(2)处SS测定值，单位mg/L;S是检查井一(1)与检查井二(2)之间的间距，单位m;v是水流在检查井一(1)与检查井二(2)之间的流速，单位m/s;根据所述沉降速率得到沉积物状况，同时测定水流的常规指标与粒径分布，从而对管道内沉积物进行定性分析与判断，并根据公式M沉积=(SS1-SS2)·Q·Δt得到检查井一(1)与检查井二(2)之间的沉积物累积量M沉积，其中Q为管道中的平均流量，Δt为从检查井一(1)和检查井二(2)取样的间隔时间。
其次，测定检查井一1和检查井二2样品中的水质常规指标。常规指标包括总磷(TP)、总氮(TP)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3-N)、化学需氧量(COD)，上述指标既可以通过哈希试剂进行测定，也可以通过国标方法测量。通过对不同指标的变化对比发现显著降解(平均降解30%左右)的具体指标，从而得到其间沉积物的主要组分成分。
然后，采用粒径分析仪器或者筛分法测量粒径变化，基于粒径变化状况分析出不同时间段内在不同流速流量下沉积物粒径组成。
本发明中，基于对检查井一1和检查井二2定期测量的SS、流速v和流量Q，绘制成横轴为时间的曲线，并采用最小二乘法对检查井一1和检查井二2的SS、流速v和流量Q进行公式拟合。所述管道3的管径在300mm以下且无分流和汇流作用。
与现有技术相比，本发明适用于管径在300mm以下的管段沉积物的研究， 通过对所取水样的常规指标、SS差值及粒径分布等一系列指标的监测计算，得到所研究管段内沉积物的性状及沉积特性的总体情况，对污染物在其中的转化有更深入的认识。本方法避免了原有方法对小管径沉积物研究的不利影响，完善了对沉积物研究的范围，通过间接方式对小管径沉积物的性状进行科学的探究。