張家口市中心城區(qū)污水排水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

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)

0 引 言

城市污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量異常波動(dòng)是影響其污水處理廠運(yùn)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(jìn)水COD濃度超過設(shè)計(jì)限值，持續(xù)超標(biāo)進(jìn)水導(dǎo)致污水處理廠生物池菌膠團(tuán)解體，生物池表面漂浮大量死泥，造成運(yùn)行困難，以致出水水質(zhì)超標(biāo).

污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)、水量異常波動(dòng)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(duì)不同區(qū)域污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量進(jìn)行監(jiān)測排查，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)超標(biāo)排放源、提供污水處理廠運(yùn)行工況調(diào)整應(yīng)對(duì)策略以及對(duì)運(yùn)行效果實(shí)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(diǎn)及時(shí)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(duì)其進(jìn)行分析評(píng)判，作出評(píng)判及響應(yīng)策略指導(dǎo).

1 城市排水系統(tǒng)分析

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(diǎn)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?yàn)闃蛭鲄^(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(xiàng)規(guī)劃，結(jié)合污水監(jiān)測站點(diǎn)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(diǎn)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(shí)地考察，對(duì)污水排水管網(wǎng)進(jìn)行劃分，清水河西側(cè)干管為Ⅰ號(hào)干管，清水河?xùn)|側(cè)干管為Ⅱ號(hào)干管，貫穿建國路的干管為Ⅲ號(hào)干管，工業(yè)園區(qū)干管為Ⅳ號(hào)干管.Ⅰ號(hào)干管下設(shè)七條一級(jí)支管和若干條二級(jí)支管.Ⅱ號(hào)干管下設(shè)十三條一級(jí)支管和若干條二級(jí)支管.Ⅲ號(hào)干管下設(shè)十二條一級(jí)支管和若干條二級(jí)支管.Ⅳ號(hào)干管下設(shè)兩條一級(jí)支管和若干條二級(jí)支管.

對(duì)各主干管、干管及支管進(jìn)行編號(hào)，并劃定其服務(wù)區(qū).例如Ⅰ號(hào)干管編號(hào)Ⅰ，服務(wù)于橋西區(qū)，Ⅰ號(hào)干管下設(shè)七條一級(jí)支管，編號(hào)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(hào)干管結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)組成

2.1 監(jiān)測站點(diǎn)布置

為全面監(jiān)測污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量動(dòng)態(tài)變化，監(jiān)測站點(diǎn)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(diǎn)進(jìn)行布點(diǎn).每一處監(jiān)測站點(diǎn)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(diǎn)，應(yīng)優(yōu)先布置重點(diǎn)區(qū)域，如包含大型工業(yè)企業(yè)、公共服務(wù)機(jī)構(gòu)等單位的區(qū)域；居民生活區(qū)域監(jiān)測站點(diǎn)布置則應(yīng)稀疏且均勻.

主干管、干管及支管配置站點(diǎn)共計(jì)37座，見張家口市中心城區(qū)污水排水管網(wǎng)監(jiān)測站點(diǎn)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(diǎn)布置結(jié)構(gòu)圖

主干管監(jiān)測站點(diǎn)2座(編號(hào)A-1、B-2).干管共18座，以Ⅰ號(hào)干管為例，設(shè)站點(diǎn)5座(編號(hào)Ⅰ-1至Ⅰ-5)，其中Ⅰ-2表示第一條干管上第二個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)，位于第一條一級(jí)支管與干管交接處下游，服務(wù)區(qū)域?yàn)棰?Ⅰ片區(qū).支管共17座，站點(diǎn)編號(hào)Ⅰ-Ⅳ-1，表示第一條干管中第四條一級(jí)支管上的第一個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)；站點(diǎn)編號(hào)Ⅰ-Ⅰ-Ⅰ-1，表示第一條干管中第一條一級(jí)支管中第一條二級(jí)支管上的第一個(gè)監(jiān)測站點(diǎn).

各監(jiān)測站點(diǎn)具體布置情況如下例：

3#監(jiān)測站點(diǎn) 站點(diǎn)編號(hào)為Ⅰ-3，為第一條干管的第三個(gè)監(jiān)測站.站點(diǎn)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(diǎn)地理位置見圖3，周邊環(huán)境見圖4.

圖3 3#監(jiān)測站點(diǎn)地理位置圖 圖4 3#監(jiān)測站點(diǎn)周邊環(huán)境實(shí)景圖

監(jiān)測站點(diǎn)站房內(nèi)根據(jù)實(shí)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(hào)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(yùn)行.

2.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

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(diǎn)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(hào)，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(yuǎn)程管理計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸.

2.3 監(jiān)控中心系統(tǒng)

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(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，并利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)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(shí)時(shí)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(duì)水質(zhì)、水量實(shí)時(shí)狀況作出評(píng)判，以及對(duì)超出可接受范圍的水質(zhì)、水量提出相應(yīng)級(jí)別預(yù)警和提出應(yīng)對(duì)建議.

3 結(jié) 語

(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(shí)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(duì)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(diǎn)共布置37座.主干管監(jiān)測站點(diǎn)2座，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四條干管上監(jiān)測站點(diǎn)共18座，一級(jí)支管、二級(jí)支管監(jiān)測站點(diǎn)共17座.

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