申請(qǐng)日2014.11.05

　　公開(公告)日2015.03.25

　　IPC分類號(hào)G01N15/02; G01N15/04

　　摘要

　　一種小管徑污水管道內(nèi)沉積物的監(jiān)測和定性定量分析方法，該方法的原理為：在沒有微生物作用下，其沉積物主要來源于水中的SS，基于該原理，首先選擇一條距離較短的小管徑管道，定期從連接管道的檢查井一取樣，并根據(jù)水流到達(dá)檢查井二的時(shí)間同時(shí)對(duì)檢查井二進(jìn)行取樣，計(jì)算兩個(gè)檢查井之間的SS沉降速率以判斷沉積物的沉積狀況，然后，對(duì)樣品常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行測量，通過對(duì)不同指標(biāo)的變化對(duì)比發(fā)現(xiàn)顯著降解，從而確定沉積物所含有的物質(zhì)成分。接著，測量水樣中的粒徑分布，根據(jù)粒徑變分布變化情況判斷小管徑管道沉積物的粒徑組成，最后根據(jù)公式得到檢查井一與檢查井二之間的沉積物累積量，本發(fā)明適用于管徑在300mm以下的無分流和匯流管段沉積物的研究。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種對(duì)小管徑污水管道內(nèi)沉積物的監(jiān)測和定性定量分析方法，其特征在 于，選擇短距離、無匯流和分流的管道(3)，從連接管道(3)的檢查井一(1) 定期取樣，同時(shí)使用流量計(jì)測得該處水流的流量與流速，根據(jù)間距和流速得到 水流到達(dá)位于檢查井一(1)下游的檢查井二(2)的時(shí)間，并于該時(shí)間在檢查 井二(2)取樣;然后根據(jù)公式計(jì)算SS在其間的沉降速率，其中D 為沉降速率，單位mg/s;SS1是檢查井一(1)處SS測定值，單位mg/L;SS2是檢查井二(2)處SS測定值，單位mg/L;l是檢查井一(1)與檢查井二(2) 之間的間距，單位m;v是水流在檢查井一(1)與檢查井二(2)之間的流速， 單位m/s;根據(jù)所述沉降速率得到沉積物狀況，同時(shí)測定水流的常規(guī)指標(biāo)與粒徑 分布，從而對(duì)管道內(nèi)沉積物進(jìn)行定性分析與判斷，并根據(jù)公式M沉積=(SS1-SS2)· Q·Δt得到檢查井一(1)與檢查井二(2)之間的沉積物累積量M沉積，其中Q為 管道中的平均流量，Δt為從檢查井一(1)和檢查井二(2)取樣的間隔時(shí)間。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)小管徑污水管道內(nèi)沉積物的監(jiān)測和定性定量分 析方法，其特征在于，所述常規(guī)指標(biāo)包括總磷(TP)、總氮(TP)、氨氮(NH4+-N)、 硝氮(NO3-N)、化學(xué)需氧量(COD)，通過哈希試劑或者國家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行 測定。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)小管徑污水管道內(nèi)沉積物的監(jiān)測和定性定量分 析方法，其特征在于，所述SS通過烘干稱量的方法測定，且所述粒徑分布利用 粒度分析儀或者篩分法進(jìn)行測定。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)小管徑污水管道內(nèi)沉積物的監(jiān)測和定性定量分 析方法，其特征在于，所述M沉積計(jì)算式利用微積分求解后的計(jì)算方程為： 其中，t0為初試時(shí)間、t為終止時(shí)間，Q(t)為流量 擬合函數(shù)、SS1(t)為檢查井一(1)點(diǎn)的SS擬合函數(shù)、SS2(t)為檢查井二(2)點(diǎn)的 SS擬合函數(shù)、V(t)為流速擬合函數(shù)、l為檢查井一(1)點(diǎn)到檢查井二(2)點(diǎn)的 距離，當(dāng)管道中水質(zhì)水量變化恒定時(shí)，即沉積量變化 為曲線SS1和曲線SS2圍成的面積與Q的乘積。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)小管徑污水管道內(nèi)沉積物的監(jiān)測和定性定量分 析方法，其特征在于，無匯流小管徑支桿排水管段沉積物含量計(jì)算公式為 其中n為監(jiān)測時(shí)間段數(shù)，Qi為第i段內(nèi)管道中 平均流量，SS1，i(ti)為第i段內(nèi)檢查井一(1)點(diǎn)的SS擬合函數(shù)，SS2，i(ti)為第i 段內(nèi)檢查井二(2)點(diǎn)的SS擬合函數(shù)，l為檢查井一(1)和檢查井二(2)之間 距離，Vi為第i時(shí)間段內(nèi)平均流速，ti為第i時(shí)間段所持續(xù)的時(shí)間。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)小管徑污水管道內(nèi)沉積物的監(jiān)測和定性定量分 析方法，其特征在于，所述管道(3)的管徑在300mm以下且無分流和匯流作 用。

　　說明書

　　一種對(duì)小管徑污水管道內(nèi)沉積物的監(jiān)測和定性定量分析方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)小管徑污水管道內(nèi)沉積物的監(jiān)測和定性定量分析方法。

　　背景技術(shù)

　　城市排水管道是城市排水系統(tǒng)的重要組成部分，在污水輸送過程中由于隨污水或雨水進(jìn)入管道的顆粒物類型的多樣性以及管道流量變化的隨機(jī)性,城市排水管道幾乎都存在不同程度的污染物沉積現(xiàn)象。然而上述沉積物不僅會(huì)導(dǎo)致管道輸水能力下降,而且隨著流量的不均勻變化,沉積物被沖刷釋放,造成管道污染物負(fù)荷增加,嚴(yán)重威脅受納水體的水環(huán)境。因而研究沉積物的性狀和沉積量具有十分重要的意義。

　　但是城市污水管網(wǎng)的類型多，管徑、坡度等水利條件各不相同，且隨著水力條件的變化沉積物也會(huì)相應(yīng)的增加或者減少。因而針對(duì)管道沉積物的監(jiān)測方法研究寥寥，僅局限于大管徑管段的沉積特性分析與定性定量監(jiān)測。

　　目前對(duì)于大管徑的污水管段的沉積物監(jiān)測分析，也只是使用管道機(jī)器人深入管道進(jìn)行取樣，并通過安裝于機(jī)器人上的聲納探頭在與之相連接的監(jiān)控器上生成管道內(nèi)部沉積物與管道的實(shí)時(shí)圖像。而小管徑管道直徑較小，且流速水深均不大，這不僅直接導(dǎo)致機(jī)器人無法順利進(jìn)入管道進(jìn)行取樣而且使得聲納探頭無法完全浸沒于水平面以下。從而無法取出小管徑管道沉積物進(jìn)行性狀分析，也無法得到沉積物的沉積狀況

　　因此本專利對(duì)于監(jiān)測小管徑沉積物的含量，探究污水管網(wǎng)沉積物性狀，都具有十分重要的意義。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種對(duì)小管徑污水管道內(nèi)沉積 物的監(jiān)測和定性定量分析方法，完善了對(duì)城市污水管網(wǎng)沉積物的監(jiān)測與分析研究，達(dá)到完善城市污水管網(wǎng)沉積物監(jiān)測分析的目的。

　　為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

　　選擇短距離、無匯流和分流的管道(3)，從連接管道(3)的檢查井一(1)定期取樣，同時(shí)使用流量計(jì)測得該處水流的流量與流速，根據(jù)間距和流速得到水流到達(dá)位于檢查井一(1)下游的檢查井二(2)的時(shí)間，并于該時(shí)間在檢查井二(2)取樣。然后根據(jù)公式計(jì)算SS在其間的沉降速率，其中D為沉降速率，單位mg/s;SS1是檢查井一(1)處SS測定值，單位mg/L;SS2是檢查井二(2)處SS測定值，單位mg/L;S是檢查井一(1)與檢查井二(2)之間的間距，單位m;v是水流在檢查井一(1)與檢查井二(2)之間的流速，單位m/s;根據(jù)所述沉降速率得到沉積物狀況，同時(shí)測定水流的常規(guī)指標(biāo)與粒徑分布，從而對(duì)管道內(nèi)沉積物進(jìn)行定性分析與判斷，并根據(jù)公式M沉積=(SS1-SS2)·Q·Δt得到檢查井一(1)與檢查井二(2)之間的沉積物累積量M沉積，其中Q為管道中的平均流量，Δt為從檢查井一(1)和檢查井二(2)取樣的間隔時(shí)間。

　　其次，測定檢查井一1和檢查井二2樣品中的水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)。常規(guī)指標(biāo)包括總磷(TP)、總氮(TP)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3-N)、化學(xué)需氧量(COD)，上述指標(biāo)既可以通過哈希試劑進(jìn)行測定，也可以通過國標(biāo)方法測量。通過對(duì)不同指標(biāo)的變化對(duì)比發(fā)現(xiàn)顯著降解(平均降解30%左右)的具體指標(biāo)，從而得到其間沉積物的主要組分成分。

　　然后，采用粒徑分析儀器或者篩分法測量粒徑變化，基于粒徑變化狀況分析出不同時(shí)間段內(nèi)在不同流速流量下沉積物粒徑組成。

　　本發(fā)明中，基于對(duì)檢查井一1和檢查井二2定期測量的SS、流速v和流量Q，繪制成橫軸為時(shí)間的曲線，并采用最小二乘法對(duì)檢查井一1和檢查井二2的SS、流速v和流量Q進(jìn)行公式擬合。所述管道3的管徑在300mm以下且無分流和匯流作用。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明適用于管徑在300mm以下的管段沉積物的研究， 通過對(duì)所取水樣的常規(guī)指標(biāo)、SS差值及粒徑分布等一系列指標(biāo)的監(jiān)測計(jì)算，得到所研究管段內(nèi)沉積物的性狀及沉積特性的總體情況，對(duì)污染物在其中的轉(zhuǎn)化有更深入的認(rèn)識(shí)。本方法避免了原有方法對(duì)小管徑沉積物研究的不利影響，完善了對(duì)沉積物研究的范圍，通過間接方式對(duì)小管徑沉積物的性狀進(jìn)行科學(xué)的探究。