基于面源污染控制的排水干渠水质调控系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及基于面源污染控制的排水干渠水质调控系统及方法，系统包括分成若干控制段的排水干渠、控制器和多个切换井；每个控制段均有一个设有液位仪的最不利控制点，排水干渠上具有多根出水管，每个切换井与每根出水管一一对应连通，每个切换井上均设有进水管和溢流管，其内设有浊度仪、电导率仪和电动闸板，进水管上设有多普勒超声流量计；液位仪、浊度仪、电导率仪、电动闸板和多普勒超声流量计分别与控制器连接，该系统结构简单，实施方便，工程成本低。调控方法利用该系统，计算切换井中的污染物通量，然后根据污染物通量大的切换井中的水先进入排水干渠，小的等候的原则进行调控，实现排水干渠水质水量双错峰调节，减小内涝风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雨、污水处理领域，具体涉及基于面源污染控制的排水干渠水质调控系统。
技术介绍
当前我国许多地方排水方式常采用两种排水方式。 一种是老城区采用的污水雨水混合排放的截流式合流制排水系统，参见图2，它以一定的截流倍数设置截流干管，当雨量小时雨水和污水通过截流干管都进入水处理厂，当降雨量大时，超出管道负荷的混合污水通过溢流管溢入河中排走。截流式合流制的优点是投资较省、将生活污水、工业废水和雨水混合在同一管道(渠)系统内排放，当水量大时超出管道负荷的污水能够溢流，对混合污水的流量进行控制，缺点是无法区分混合污水的水质，由于混合污水污染物负荷相同，溢流的部分污水将会造成严重的面源污染问题。 另一种是新城区采用的污水雨水分开排放的分流制排水系统，参见图3，它是将生活污水、生产废水和雨水分别在两种以上管道系统内排放的系统，雨水直接排入水体或回收利用，污水排入污水厂。分流制的优点是雨水、污水分开处理，降低了面源污染，减少了污水厂的运行压力，缺点是需要雨、污两套排水系统，较多的占用道路地下空间，费用昂贵。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的一个目的是:提供一种结构简单，实施方便，成本低的基于面源污染控制的排水干渠水质调控系统。 本专利技术的另一个目的是提供一种排水干渠水质调控方法，该调控方利用排水干渠水质调控系统，将相对清洁的混合污水放走排入水体，将污染的混合污水送至污水厂进行处理，实现调蓄，将减少混合污水的面源污染问题，降低内涝风险。 为实现上述第一个目的，本专利技术采用如下技术方案:一种基于面源污染控制的排水干渠水质调控系统，包括排水干渠，排水干渠具有多根出水管，排水干渠每m根出水管的管段划分为一个区域，每个区域内选取一个最不利控制点，所述最不利控制点是该区域内最容易出现污水溢出的点；还包括控制器，设置在排水干渠内、且位于每个最不利控制点处的液位仪和多个切换井；所述每个切换井与每根出水管一一对应连通，每个切换井上均设有进水管和溢流管，所述进水管的高度高于出水管，所述进水管上设有多普勒超声流量计；每个切换井内还设有检测切换井内水浊度的浊度仪，检测切换井内水电导率的电导率仪和用于控制出水管开启度的电动闸板；所述每个切换井内的浊度仪、电导率仪和电动闸板以及设置在每根进水管上的多普勒超声流量计分别与控制器连接。 为实现上述第二个目的，本专利技术采用如下技术方案:一种排水干渠水质调控方法，采用上所的排水干渠水质调控系统；具体包括如下步骤: I)设所述排水干渠上相邻两个最不利控制点之间的一段为一个控制段，如果相邻两个最不利控制点之间的间距小于或等于Z，则将这两个最不利控制点合并，Z取经验值，在控制器中预设开启排水干渠水质调控模式时的液位阀值^和流量值阀值弘；2)每个控制段内的液位仪实时检测排水干渠相应控制段内最不利控制点的液位，并将检测到的液位数据传送到控制器，所述控制器每t分钟记录一次数据，每η次求平均作为nt分钟内对应检测段的液位测量值尽，f=l, 2,3, - V,3)当第/个控制段的液位检测值私大于或等于预设的液位阀值^时，开启排水干渠水质调控模式，否则运行常规模式，所述排水干渠水质调控模式的调控方法具体如下；a)设每个控制段内有#个切换井，第A个切换井对应的进水管上的多普勒超声流量计检测进入第k个切换井的污水的流量数据并将该流量数据Qk传至控制器，如果Qk ^ Q0,则将该对应的切换井剔除，不纳入到下面的调控步骤中，左的取值为k=l’ 2，3…K'b)经过步骤a)处理后，设每个控制段内还剩下I个切换井，第i个切换井内的浊度仪检测第i个切换井内水的浊度并将该浊度数据A传至控制器，第i个切换井内的电导率仪检测第i个切换井内水的电导率数据尤，并将该电导率数据尤传至控制器，采用式(I)或(2)计算Qi所对应的切换井相应的污染物通量Λ.，i的取值为i=l，2，3…I; PpDiXQi, i=l, 2，3…I (I); PpKiXQi, i=l, 2，3…I (2)；c)所述控制器对步骤b)计算得到的切换井对应的污染物通量Λ.从小到大进行排序，从小到大排序后污染物通量记为J=I, 2，3...1 ； d)令j=l ；e)判断污染物通量&对应的切换井的中电动闸板的开启度，当电动闸板的开启度为O时，执行步骤h);否则，将电动闸板的开启度减小R，并保持Tl分钟，然后执行步骤f)，执行下一步；f)每个液位仪将实时检测到的液位数据传送到控制器，控制器每t分钟记录一次数据,每η次求平均作为nt分钟内对应检测段的液位测量值尽，f=l, 2，3，…执行下一步；g)当第/个控制段的液位检测值尽，f=l,2, 3，…r大于或等于预设的液位阀值私时，执行步骤b)，否则保持整个排水干渠水质调控系统运行T4分钟，控制器(9)控制将每个切换井内的电动闸板开启度调为100%，结束调控； h)j=j+l；i)当j < I时，执行步骤j);否则，保持整个排水干渠水质调控系统运行T2分钟，每个液位仪将实时检测到的液位数据传送到控制器，控制器每t分钟记录一次数据，每η次求平均作为nt分钟内对应检测段的液位测量值尽，f=l, 2，3，…r ;当第/个控制段的液位检测值私，f=l, 2，3，…r都小于预设的液位阀值私时，保持整个排水干渠水质调控系统运行T3分钟，控制器控制将每个切换井内的电动闸板开启度调为100%，结束调控；判断污染物通量对应的切换井中电动闸板的开启度，当电动闸板的开启度为O时，执行步骤h);否则，将电动闸板的开启度减小R，并保持Tl分钟，然后执行步骤f)。 作为优化，所述步骤b)中第i Λ~，?=1, 2，J…/切换井内的浊度仪实时检测第?个切换井内的浊度数据所述控制器每t分钟记录一次数据，每η次求平均作为nt分钟内对应检测段的浊度数据A传至控制器。 作为优化，所述步骤b)中第i个，i=l, 2，J…/切换井内的电导率仪实时检测第i个切换井内的电导率数据尤，所述控制器每t分钟记录一次数据，每η次求平均作为nt分钟内对应检测段的电导率数据尤，传至控制器。 作为优化，所述步骤b)中第i个，2，J…J切换井内的多普勒超声流量计实时检测第i个切换井内的流量仏，所述控制器每t分钟记录一次数据，每η次求平均作为nt分钟内对应检测段的流量Qi传至控制器。 相对于现有技术，本专利技术具有如下优点:1、排水干渠水质调控系统将排水干渠划分为多个控制段，各个可控制段可以单独进行控制，该排水干渠水质调控系统结构简单，实施方便，可利用原有合流制排水系统的管道，极大的节省建设费用。同时将不同污染负荷的污水分开，溢流的为低污染负荷污水，高负荷污水进入排水干渠。 2、溢流走低污染负荷的污水，可以使排水干渠接收更多高污染负荷污水，提高输送能力。不需要人员操控，可以实现24小时监控自动运行，便于城市雨洪管理，同时可根据实际需要选择作为对比的水质参数。 3、排水干渠水质调控方法根据污染物通量大的切换中的水先进入排水干渠，小的等候的原则进行调控，减少了排水干渠的压力，提高了排水高区对高污染负荷污水的输送能力，还降低了混合污水造成的面源污染。具体地，将污染物通量小的排水干管的电动闸板开启度变小，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于面源污染控制的排水干渠水质调控系统，其特征在于：包括排水干渠（11），排水干渠（11）具有多根出水管（8），排水干渠（11）每m根出水管（8）的管段划分为一个区域，每个区域内选取一个最不利控制点，所述最不利控制点是该区域内最容易出现污水溢出的点；还包括控制器（9），设置在排水干渠（11）内且位于每个最不利控制点处的液位仪（1）和多个切换井（10）；所述每个切换井（10）与每根出水管（8）一一对应连通，每个切换井（10）上均设有进水管（6）和溢流管（7），所述进水管（6）的高度高于出水管（8），所述进水管（6）上设有多普勒超声流量计（4）；每个切换井（10）内还设有检测切换井（10）内水浊度的浊度仪（2），检测切换井（10）内水电导率的电导率仪（3）和用于控制出水管（8）开启度的电动闸板（5）； 所述每个切换井（10）内的浊度仪（2）、电导率仪（3）和电动闸板（5）以及设置在每根进水管（6）上的多普勒超声流量计（4）分别与控制器（9）连接。

【技术特征摘要】
1.基于面源污染控制的排水干渠水质调控系统，其特征在于:包括排水干渠(11)，排水干渠(11)具有多根出水管(8),排水干渠(11)每m根出水管(8)的管段划分为一个区域，每个区域内选取一个最不利控制点，所述最不利控制点是该区域内最容易出现污水溢出的占.还包括控制器(9)，设置在排水干渠(11)内且位于每个最不利控制点处的液位仪(I)和多个切换井(10)； 所述每个切换井(10)与每根出水管(8)--对应连通,每个切换井(10)上均设有进水管(6)和溢流管(7)，所述进水管(6)的高度高于出水管(8)，所述进水管(6)上设有多普勒超声流量计(4)； 每个切换井(10)内还设有检测切换井(10)内水浊度的浊度仪(2)，检测切换井(10)内水电导率的电导率仪(3)和用于控制出水管(8)开启度的电动闸板(5)； 所述每个切换井(10)内的浊度仪(2)、电导率仪(3)和电动闸板(5)以及设置在每根进水管(6)上的多普勒超声流量计(4)分别与控制器(9)连接。2.一种排水干渠水质调控方法，其特征在于:采用权利要求1所述的排水干渠水质调控系统；具体包括如下步骤: 设所述排水干渠(11)上相邻两个最不利控制点之间的一段为一个控制段，如果相邻两个最不利控制点之间的间距小于或等于Z，则将这两个最不利控制点合并，Z取经验值，在控制器(9)中预设开启排水干渠水质调控模式时的液位阀值^和流量值阀值仏； 每个控制段内的液位仪(I)实时检测排水干渠(11)相应控制段内最不利控制点的液位，并将检测到的液位数据传送到控制器(9)，所述控制器(9)每t分钟记录一次数据，每η次求平均作为nt分钟内对应检测段的液位测量值尽，f=l, 2，3，…r ； 当第/个控制段的液位检测值私大于或等于预设的液位阀值^时，开启排水干渠水质调控模式，否则运行常规模式，所述排水干渠水质调控模式的调控方法具体如下； 设每个控制段内有#个切换井(10 )，第A个切换井(10 )对应的进水管(6 )上的多普勒超声流量计(4)检测进入第A个切换井(10)的污水的流量数据并将该流量数据込传至控制器(9)，如果QkSQ0,则将该对应的切换井(10)剔除，不纳入到下面的调控步骤中j的取值为 k=l，2，3…K., 经过步骤a)处理后，设每个控制段内还剩下I个切换井(10)，第i个切换井(10)内的浊度仪(2)检测第i个切换井(10)内水的浊度Di,并将该浊度数据Di传至控制器(9)，第i个切换井(1 )内的电导率仪(3 )检测第i个切换井(1 )内水的电导率数据Ki，并将该电导率数据Ki传至控制器(9)，采用式(I)或(2)计算A所对应的切换井(10)相应的污染物通量Λ.，i的取值为i=l’ 2，3—1; PpDiXQi, i=l, 2，3…...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚娟娟，徐洋，张智，范培震，张亚峰，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85