申請日2014.11.05

　　公開(公告)日2015.03.25

　　IPC分類號G01N15/02; G01N15/04

　　摘要

　　一種小管徑污水管道內沉積物的監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，并根據水流到達檢查井二的時間同時對檢查井二進行取樣，計算兩個檢查井之間的SS沉降速率以判斷沉積物的沉積狀況，然后，對樣品常規指標進行測量，通過對不同指標的變化對比發現顯著降解，從而確定沉積物所含有的物質成分。接著，測量水樣中的粒徑分布，根據粒徑變分布變化情況判斷小管徑管道沉積物的粒徑組成，最后根據公式得到檢查井一與檢查井二之間的沉積物累積量，本發明適用于管徑在300mm以下的無分流和匯流管段沉積物的研究。

　　權利要求書

　　1.一種對小管徑污水管道內沉積物的監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，同時使用流量計測得該處水流的流量與流速，根據間距和流速得到 水流到達位于檢查井一(1)下游的檢查井二(2)的時間，并于該時間在檢查 井二(2)取樣;然后根據公式計算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;根據所述沉降速率得到沉積物狀況，同時測定水流的常規指標與粒徑 分布，從而對管道內沉積物進行定性分析與判斷，并根據公式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)取樣的間隔時間。

　　2.根據權利要求1所述的對小管徑污水管道內沉積物的監測和定性定量分 析方法，其特征在于，所述常規指標包括總磷(TP)、總氮(TP)、氨氮(NH4+-N)、 硝氮(NO3-N)、化學需氧量(COD)，通過哈希試劑或者國家標準方法進行 測定。

　　3.根據權利要求1所述的對小管徑污水管道內沉積物的監測和定性定量分 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行測定。

　　4.根據權利要求1所述的對小管徑污水管道內沉積物的監測和定性定量分 析方法，其特征在于，所述M沉積計算式利用微積分求解后的計算方程為： 其中，t0為初試時間、t為終止時間，Q(t)為流量 擬合函數、SS1(t)為檢查井一(1)點的SS擬合函數、SS2(t)為檢查井二(2)點的 SS擬合函數、V(t)為流速擬合函數、l為檢查井一(1)點到檢查井二(2)點的 距離，當管道中水質水量變化恒定時，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.根據權利要求1所述的對小管徑污水管道內沉積物的監測和定性定量分 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算公式為 其中n為監測時間段數，Qi為第i段內管道中 平均流量，SS1，i(ti)為第i段內檢查井一(1)點的SS擬合函數，SS2，i(ti)為第i 段內檢查井二(2)點的SS擬合函數，l為檢查井一(1)和檢查井二(2)之間 距離，Vi為第i時間段內平均流速，ti為第i時間段所持續的時間。

　　6.根據權利要求1所述的對小管徑污水管道內沉積物的監測和定性定量分 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

　　一種對小管徑污水管道內沉積物的監測和定性定量分析方法

　　技術領域

　　本發明屬于污水處理技術領域，特別涉及一種對小管徑污水管道內沉積物的監測和定性定量分析方法。

　　背景技術

　　城市排水管道是城市排水系統的重要組成部分，在污水輸送過程中由于隨污水或雨水進入管道的顆粒物類型的多樣性以及管道流量變化的隨機性,城市排水管道幾乎都存在不同程度的污染物沉積現象。然而上述沉積物不僅會導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,造成管道污染物負荷增加,嚴重威脅受納水體的水環境。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相應的增加或者減少。因而針對管道沉積物的監測方法研究寥寥，僅局限于大管徑管段的沉積特性分析與定性定量監測。

　　目前對于大管徑的污水管段的沉積物監測分析，也只是使用管道機器人深入管道進行取樣，并通過安裝于機器人上的聲納探頭在與之相連接的監控器上生成管道內部沉積物與管道的實時圖像。而小管徑管道直徑較小，且流速水深均不大，這不僅直接導致機器人無法順利進入管道進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行性狀分析，也無法得到沉積物的沉積狀況

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

　　發明內容

　　為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供一種對小管徑污水管道內沉積 物的監測和定性定量分析方法，完善了對城市污水管網沉積物的監測與分析研究，達到完善城市污水管網沉積物監測分析的目的。

　　為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

　　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，同時使用流量計測得該處水流的流量與流速，根據間距和流速得到水流到達位于檢查井一(1)下游的檢查井二(2)的時間，并于該時間在檢查井二(2)取樣。然后根據公式計算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;根據所述沉降速率得到沉積物狀況，同時測定水流的常規指標與粒徑分布，從而對管道內沉積物進行定性分析與判斷，并根據公式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)取樣的間隔時間。

　　其次，測定檢查井一1和檢查井二2樣品中的水質常規指標。常規指標包括總磷(TP)、總氮(TP)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3-N)、化學需氧量(COD)，上述指標既可以通過哈希試劑進行測定，也可以通過國標方法測量。通過對不同指標的變化對比發現顯著降解(平均降解30%左右)的具體指標，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間段內在不同流速流量下沉積物粒徑組成。

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

　　與現有技術相比，本發明適用于管徑在300mm以下的管段沉積物的研究， 通過對所取水樣的常規指標、SS差值及粒徑分布等一系列指標的監測計算，得到所研究管段內沉積物的性狀及沉積特性的總體情況，對污染物在其中的轉化有更深入的認識。本方法避免了原有方法對小管徑沉積物研究的不利影響，完善了對沉積物研究的范圍，通過間接方式對小管徑沉積物的性狀進行科學的探究。