南國英 崔笑穎 代學(xué)民 溫雪梅 李士波 滕 非 李亞楠
(河北建筑工程學(xué)院,河北 張家口 075000)
城市污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量異常波動是影響其污水處理廠運行狀況、處理效率及出水水質(zhì)的重要因素.張家口市某污水處理廠曾連續(xù)數(shù)月進水COD濃度超過設(shè)計限值,持續(xù)超標(biāo)進水導(dǎo)致污水處理廠生物池菌膠團解體,生物池表面漂浮大量死泥,造成運行困難,以致出水水質(zhì)超標(biāo).
污水處理廠進水水質(zhì)、水量異常波動的原因可能是服務(wù)區(qū)某些單位偷排、超標(biāo)排放等.構(gòu)建污水排水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng),對不同區(qū)域污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量進行監(jiān)測排查,是及時發(fā)現(xiàn)超標(biāo)排放源、提供污水處理廠運行工況調(diào)整應(yīng)對策略以及對運行效果實施預(yù)警的重要手段之一.
城市污水排水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測站群、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)[1-5]和監(jiān)控中心系統(tǒng)[1-5]組成.
監(jiān)測站群中各監(jiān)測站點及時采集其所服務(wù)區(qū)域的污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量數(shù)據(jù)信息,并將這些數(shù)據(jù)信息通過監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳至監(jiān)控中心系統(tǒng),由監(jiān)控中心系統(tǒng)對其進行分析評判,作出評判及響應(yīng)策略指導(dǎo).
分析、凝練張家口市中心城區(qū)污水排水系統(tǒng)規(guī)劃,得到張家口市中心城區(qū)污水排水管網(wǎng)監(jiān)測站點布置結(jié)構(gòu)圖(見圖2).張家口市中心城區(qū)排水系統(tǒng)包括一座污水處理廠,兩條主干管,四條干管及若干條支管.兩條主干管直接連入污水處理廠;第一條干管服務(wù)區(qū)域為橋西區(qū),第二條為橋東區(qū),第三條為橋東區(qū)及經(jīng)開區(qū),第四條為工業(yè)園區(qū).
根據(jù)張家口市中心城區(qū)現(xiàn)有污水排水系統(tǒng)配置、雨水排水系統(tǒng)配置情況及相應(yīng)的專項規(guī)劃,結(jié)合污水監(jiān)測站點設(shè)置位置所涉及的污水排水管線,認(rèn)定本系統(tǒng)污水監(jiān)測站點涉及的管段包括雨污合流與污水管段兩類管段.
結(jié)合張家口市中心城區(qū)污水管網(wǎng)工程管線布置規(guī)劃圖和實地考察,對污水排水管網(wǎng)進行劃分,清水河西側(cè)干管為Ⅰ號干管,清水河?xùn)|側(cè)干管為Ⅱ號干管,貫穿建國路的干管為Ⅲ號干管,工業(yè)園區(qū)干管為Ⅳ號干管.Ⅰ號干管下設(shè)七條一級支管和若干條二級支管.Ⅱ號干管下設(shè)十三條一級支管和若干條二級支管.Ⅲ號干管下設(shè)十二條一級支管和若干條二級支管.Ⅳ號干管下設(shè)兩條一級支管和若干條二級支管.
對各主干管、干管及支管進行編號,并劃定其服務(wù)區(qū).例如Ⅰ號干管編號Ⅰ,服務(wù)于橋西區(qū),Ⅰ號干管下設(shè)七條一級支管,編號分別為Ⅰ-Ⅰ至Ⅰ-Ⅶ(見圖1),其中Ⅰ-Ⅰ服務(wù)于西沙河、明德南片區(qū)(見圖1虛線框范圍).
圖1 Ⅰ號干管結(jié)構(gòu)圖
為全面監(jiān)測污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量動態(tài)變化,監(jiān)測站點的布置從管網(wǎng)的源頭開始,首先沿著市政污水管網(wǎng)干線的排水走向在關(guān)鍵節(jié)點進行布點.每一處監(jiān)測站點相應(yīng)服務(wù)區(qū)域的污水量基本一致.然后在支線布置監(jiān)測站點,應(yīng)優(yōu)先布置重點區(qū)域,如包含大型工業(yè)企業(yè)、公共服務(wù)機構(gòu)等單位的區(qū)域;居民生活區(qū)域監(jiān)測站點布置則應(yīng)稀疏且均勻.
主干管、干管及支管配置站點共計37座,見張家口市中心城區(qū)污水排水管網(wǎng)監(jiān)測站點布置結(jié)構(gòu)圖(圖2).
圖2 張家口市中心城區(qū)污水排水管網(wǎng)監(jiān)測站點布置結(jié)構(gòu)圖
主干管監(jiān)測站點2座(編號A-1、B-2).干管共18座,以Ⅰ號干管為例,設(shè)站點5座(編號Ⅰ-1至Ⅰ-5),其中Ⅰ-2表示第一條干管上第二個監(jiān)測站點,位于第一條一級支管與干管交接處下游,服務(wù)區(qū)域為Ⅰ-Ⅰ片區(qū).支管共17座,站點編號Ⅰ-Ⅳ-1,表示第一條干管中第四條一級支管上的第一個監(jiān)測站點;站點編號Ⅰ-Ⅰ-Ⅰ-1,表示第一條干管中第一條一級支管中第一條二級支管上的第一個監(jiān)測站點.
各監(jiān)測站點具體布置情況如下例:
3#監(jiān)測站點 站點編號為Ⅰ-3,為第一條干管的第三個監(jiān)測站.站點位置位于解放橋西頭方涵.監(jiān)測污水來源為新華街、第一醫(yī)院、至善街的沿線污水.3#監(jiān)測站點地理位置見圖3,周邊環(huán)境見圖4.
圖3 3#監(jiān)測站點地理位置圖 圖4 3#監(jiān)測站點周邊環(huán)境實景圖
監(jiān)測站點站房內(nèi)根據(jù)實際需要配置污水流量檢測儀器,COD、氨氮、總氮、總磷等水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)檢測儀器[1-4]以及監(jiān)測信號發(fā)射設(shè)備等.根據(jù)設(shè)備工作需要,站房內(nèi)應(yīng)安裝相應(yīng)設(shè)備調(diào)節(jié)溫度等環(huán)境條件以保證其正常運行.
監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸系統(tǒng).監(jiān)測站點收集到污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量信息,經(jīng)變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)電信號,控制模塊將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字量,經(jīng)通信模塊將其傳輸至遠程管理計算機,實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸.
監(jiān)控中心系統(tǒng)與張家口市環(huán)境在線監(jiān)測中心共用其監(jiān)控設(shè)備,利用其現(xiàn)有服務(wù)器收發(fā)實時監(jiān)測數(shù)據(jù),并利用現(xiàn)有計算機設(shè)備,增加本系統(tǒng)開發(fā)的由不同區(qū)域污水排放源的數(shù)據(jù)庫、估算支持系統(tǒng)、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)和決策系統(tǒng)組成的專家?guī)煜到y(tǒng),對水質(zhì)、水量實時狀況作出評判,以及對超出可接受范圍的水質(zhì)、水量提出相應(yīng)級別預(yù)警和提出應(yīng)對建議.
(1)張家口市中心城區(qū)污水排水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立,能夠及時監(jiān)測污水排水水質(zhì)、水量情況,發(fā)現(xiàn)污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)變化原因,為污水處理廠應(yīng)對水質(zhì)變化提供預(yù)警.
(2)城市污水排水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測站群、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng).
(3)監(jiān)測站點共布置37座.主干管監(jiān)測站點2座,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四條干管上監(jiān)測站點共18座,一級支管、二級支管監(jiān)測站點共17座.
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