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  • 班尼戈閥門(中國)有限公司:排水管網流量分區監測診斷怎么做?

    2019-08-05  來自: 班尼戈閥門(北京)有限公司 瀏覽次數:156

    一、問題表現


    班尼戈閥門(中國)有限公司:某污水泵站上游匯水區管道存在突出問題,具體表現在泵站雨天來水量過大,為旱天來水量的3-4倍,存在明顯的外來水匯入的情況。同時該區域存在過河管道,可能有河水匯入的情況。


    二、需求痛點

    污水管網存在嚴重外來水入流入滲的問題,導致雨天時管網及下游污水泵站運行負荷重,增加設施運營維護成本,危害設施運行安全;強降雨時可能發生污水溢流,污染城市環境和地表水環境質量;同時也給下游污水處理廠帶來較大的負荷,降低進水COD濃度,影響污水處理效果。而直接對污水泵站上游匯水區所有管道進行人工排查效率太低、采取CCTV檢測的措施成本太高。借助在線監測的手段,可以對泵站上游匯水區污水管網外來水入流入滲的問題進行定量化診斷,通過多點數據縮小或定位缺陷區域,指導后續CCTV檢測或人工排查工作,提出管網維護改造建議,大大降低人力和財力成本。


    三、技術方法

    1.技術路線

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    首先確定監測服務目標、收集基礎資料,初步確定監測點位。對初次定點進行現場踏勘核實,選擇滿足設備安裝條件的點位部署在線流量監測設備。獲取污水管網動態監測數據,對管道進行運行負荷、淤積情況、地下水入滲、降雨入流等分析。根據監測數據分析反饋,結合進一步的現場調研,縮小監測范圍,迭代監測布點方案,輪換監測設備,從而達到精細化的入流入滲定位和定量診斷分析的目標。



    2. 監測方案

    泵站上游共有3個支路匯入,通過前期調研可知,北側片區外來水匯入zui為嚴重。該區域主要為工業區,總面積約5.0km2,管道578條,總長度約18.1 km。選擇污水泵站北側片區布置在線流量計進行分階段短期監測,逐步縮小監測范圍,識別管網污水排放規律、診斷管網運行問題。


    1) 一階段

    經過現場勘查確定監測布點方案,在區域內泵站上游干管和重要支管共布設8個監測點安裝在線流量計,進行為期2個月的監測,并在區域內安裝1臺雨量計,同步監測實時降雨量,輔助診斷分析。

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    2) 第二階段

    根據第一階段的評估結果,識別降雨影響下流量增加情況顯著的點位,表明其上游收水區內存在雨水引起的外來水匯入的情況,相應地縮小研究范圍。根據新的研究范圍,調整設備位置,進行二次布點,開展為期一個月的監測。

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    對于可能存在河水入流的情況的穿河管段,通過水質采樣,來定量監測區內的旱天河水入滲的情況。水質采樣點主要設置在各管道通過河道上下游井口,以及所通過河道上游5m左右的地方,主要化驗指標為總氮(TN),總磷(TP)和化學需氧量(CODCr)。

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    3. 數據分析


    通過根據兩個階段的分步動態監測和數據統計分析,得到有效結論如下:


    1) 試點片區管網受短歷時降雨的影響不大,而持續性強降雨對管網則產生了很大的壓力。在強降雨條件下,各管道內均不同程度的存在雨水入流現象,尤其以#1、#2、#7、#8四個監測點雨水入流情況明顯。


    2) 縱二路、橫六路以及縱三路靠近河流管段的管道過載狀況嚴重,且存在著較大的溢流風險。而淤積風險分析發現,所有管段流速遠低于不淤流速,影響排水安全。


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    3) 縱三路近橫七路上游管道的基礎入滲量zui為嚴重,為232.6m3/(km?d)。這不僅遠大于我國驗收標準,也高于美國城市的允許滲入量以及日本26個排水區域的實際入滲量統計結果的上限值。說明該管段存在明顯的老化或裂損的情況。


    4) 監測期內10月6日開始,發生了持續長達近60個小時的降雨事件,累積降雨量達到了141.2mm。在此期間,8個監測點的液位均有明顯響應,但只有#1、#2、#7、#8等4個監測點的流量出現明顯的增加,由于流量隨雨量響應的速度較快,可判斷為降雨引起的入流。四個監測點污水日流量較正常情況下分別增加了0.16萬噸,0.69萬噸,0.24萬噸以及1.11萬噸,且降雨停止后,還有大量雨污水在排除中。

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    5) 污水泵站造成沖擊主要是來自于持續性降雨。根據擬合計算,每10mm降雨,會為泵站帶來約1300噸水的額外負擔,進一步印證雨水引起的入流主要發生在#1、#2、#7、#8等4個監測點上游區域。


    6) #10、#11、#12、#13監測位點上游管道存在雨水入流現象zui為嚴重,建議對上游管道破損或雨污混接的情況進行檢查。

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    7) #14、#15、#16監測點附近穿河管處均有不同程度的河水入滲的情況,且#14監測點處情況zui為嚴重,同時工作日的入滲情況高于周末。

    四、達成效果

    1. 通過動態監測+數據分析結合的方法,定量識別了外來水混入量以及問題管段,針對診斷出的管網問題,提出以下建議:

    1) 對于結論中指出的淤積現象嚴重的管段,建議加大維護力度,避免因排水不利而在強降雨情況下造成溢流的發生。


    2) 對于地下水入滲嚴重的管段,尤其是縱三路近橫七路上游,管段滲入量偏大的主要原因可能為管齡較長、地下水位很高,管材與接口技術陳舊以及維修養護投入不足??梢圆捎萌嵝越涌诠懿?,柔性接口的裝配式窨井等技術措施,減少排水系統的地下水滲入量。


    3) 對于雨水入流嚴重的管段(如圖6紅色實線管道),以及利用水質指標分析的三處河道管道交叉口,建議結合人工排查(必要時可借助CCTV等工具)找到錯接位置、河水倒灌、管道損毀驗證的點。


    4) 由于管道內環境惡劣對監測設備的準確性造成影響,建議有條件的情況下,一周對設備進行人口清洗作業,以保證監測設備的正常工作。


    2. 根據建議對鎖定的問題管網進行CCTV檢測:

    1) 采用CCTV對監測分析診斷出的問題管道進行排查,發現橫三路段、橫四路段,縱一路段存在管道破損;

    2) 人工排查并修復的管道長度僅占片區管道總長的22%,減少65%的外來水。


    五、借鑒意義

    采取動態監測+數據分析結合的方法,對于區域入流入滲量化診斷和問題管段定位具有普適性,且設備動態輪換的服務模式大大節約了成本,在其他城市地區飽受外來水匯入問題困擾的排水分區可廣泛復制。

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