一种研究原位模拟水源切换条件下管网水质稳定性的设备制造技术

本发明专利技术提供了一种研究原位模拟水源切换条件下管网水质稳定性的设备，包括用于试验的原位试验管段和可移式装置。所述的用于试验的原位试验管段是通过对供水系统的所选管段进行分离并做预连接处理得到的。所述的可移式装置包括水质参数检测装置、水质调节装置和运行装置。水质参数检测装置包括取样装置和检测装置；水质调节装置包括至少一个加药系统；运行装置用于将各装置连接起来统一设计编程实现试验所需水流状态并提供水流动所需动力。该设备可实现原位模拟，在管段所在地原位现场连接设备，模拟实际供水管网中水源水质、流态的改变，得到更准确可信、更接近实际状态的模拟数据，有利于对水源切换条件下的管网水质变化作出最合理的预测。

【技术实现步骤摘要】
一种研究原位模拟水源切换条件下管网水质稳定性的设备
本专利技术属于饮用水给水管网水质的安全输配领域，尤其涉及一种研究原位模拟水 源切换条件下管网水质稳定性的设备。
技术介绍
随着社会和经济的发展，人们对于水资源特别是饮用水资源的需求日益增加。为 保障饮用水出厂水质，国内外水厂根据水源情况，在常规给水处理工艺的基础上，相应的增 加预处理、深度处理等工艺。但是，在出厂水达标的情况下，用户端出水仍然可能会出现浊 度、色度、铁含量超标的现象。这是因为供水管网在长期运行过程中，由于腐蚀、沉积等原因 在管道内壁会形成相对稳定的、以管道腐蚀产物或沉积物为主要成分的界面层（或称之为 管垢，Pipe Internal Scale)。当水源改变时，水质化学成分的变化影响管壁内已有管垢 的稳定性，管内输送水与管壁之间发生了复杂的物理、化学和生物反应，可能导致其中以铁 为主的腐蚀产物的释放和管网水质的恶化，造成了管网水的二次污染。上世纪九十年代，美 国亚利桑那州图桑市将当地地下水切换为科罗拉多河的地表水后，发生了较为严重的黄 水（Red Water)事件。在国内，2008年，北京市为了弥补当地水资源的不足，调入异地水库 地表水取代当地的地下水和地表水，在局部地区发生了较严重的黄水现象。 预计2014年底，北京将启用南水北调水源作为全市的供水水源，届时供水管网中 的现有水源将再次切换为新水源，切换初期水质的改变会带来发生黄水的风险。由于北 京市区原有供水管网管垢情况非常复杂，既有长期供地下水的，又有长期供地表水的，不同 地区的消毒方式也不相同，不同管龄、管材等所有差异导致了切换水源时不同地点的管段 发生黄水的风险不同，为了避免局部地区发生严重黄水现象，保障饮用水的安全，需 要对水源切换时管网水质的变化作出合理的、准确的预测，以便并提前准备应对措施。 目前，为研究水质改变对管网腐蚀和腐蚀产物释放的影响，国内外主要采用两种 类型的模拟装置。一种是管道回流反应器（Pipe-loop reactor)，由数米至数十米长度的管 段连接组成，以水泵回流的方式循环运行，模拟在流动状态下的水流与管道内壁之间的相 互作用，但需开挖截取现役管道，且设备体积大、能耗高。另一种是旋转挂片反应器，试验装 置是在一个搅拌反应器内悬挂多个管材挂片，模拟与水长期接触的条件下挂片和水质的变 化，但存在实际管段样品不易制作成挂片、反应器内的水样体积与挂片表面积的比例远大 于管道实际情况的问题。 申请号为201110258380. 5的中国专利技术专利申请公开了一种给水管网水质化学稳 定性研究用的管段模拟反应器和方法，该专利技术通过截取一段给水管网的已腐蚀管段，管段 坚直放置，上下两端分别设置有机玻璃盖板，以微电机带动搅拌桨对管段内的试验用水进 行搅拌，以搅拌产生的横向环流来近似模拟实际给回管道中的纵向水流流动条件，用于研 究管段内壁管垢长时间接触产生的水质变化。 但是，由于供水管网的腐蚀产物生成和释放是一个复杂的反应过程，包括物理、化 学、生物等多种作用，将管段切割取样带回实验室的过程中，首先在挖取时因为震动、氧化、 脱水等问题，影响管道内的腐蚀产物和微生物，致使管段内的管垢发生变化，影响实验数据 的可信度；其次将管段带回到实验室后，如果管段长度不够，就很难模拟实际管网中的水流 状态，实际管段中的水流是轴向的，管垢在这样长期的水流方向影响下会具有一定特征，而 以搅拌产生的横向环流来近似模拟实际给回管道中的纵向水流流动条件，其水流方向与原 有管段里的水流方向不符，在和管垢发生化学反应时，反应速率、平衡条件会有所不同，有 可能导致试验结果与实际的水质变化情况有较大差别。同时，因现役的自来水供水管网多 埋于地下，管段取样需开挖地面，取样的长度和位置均会受到地面建筑物等各种客观条件 限制，给管段切割取样带来了一定的困难。 因此，开发能够原位模拟水源切换的一体化设备，在解决埋地管道取样限制的同 时，减小外界条件对管道内的管垢的影响，最大限度模拟管段实际水流水质状态，是更准 确、更快捷的研究预测水源切换条件下的现役供水管网水质稳定性的关键。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题而提供了一种研究原位模拟水源切换条件下管网 水质稳定性的设备，包括： 通过对供水系统的所选管段进行分离处理得到的用于试验的原位试验管段； 以储水装置为空间结构主体的自动控制试验流程的可移式装置； 可移式装置的水质参数测试装置，用于对流经原位试验管段的试验用水进行现场 检测，以得到所述试验用水的水质参数的实时数据； 可移式装置的水质调节装置，用于将相应的药剂投入到所述的试验用水中，对试 验用水的水质进行调节，模拟不同水质条件下管网管段的适应性； 可移式装置的运行系统，用于将各装置连接起来，并提供水流动所需动力，使所述 试验用水在装置之间运行不同模式，自动控制试验流程； 其中，所述试验用水包括本地水和置换水，所述的本地水为供水系统管段内原有 长期输送的自来水，所述置换水为用于置换本地水的南水北调水源水，也可以是其它水源 水。 其中，所述的用于试验的原位试验管段是从供水系统的现役管段中选择一个管 段，将所选取管段与供水系统进行原地分离处理，位置不移动，通过在已分离的所选管段的 两端分别安装连接件和用于与所述的可移式装置对接的端口而得到的； 特别是，所述的连接件用于与所述原位试验管段的切口和端口相连。 尤其是，所述的连接件为特制挡板连接件或带孔的承口法兰阀门，试验用水可以 通过连接件进出原位试验管段。 其中，所述特制挡板连接件包括挡板和紧固件。 特别是，所述挡板为一块具有一定厚度的正方形UPVC板，所述挡板的厚度为 2-5cm，优选为2-3cm ;在挡板一面的中心位置设有一圆形凹槽，凹槽的大小与所述原位试 验管段横截面相匹配，用于套装在所述原位试验管段切口上；凹槽的深度小于所述挡板的 厚度，为1-1. 5cm ;在挡板的中心位置设有一贯穿所述挡板的中心孔，中心孔的直径小于所 述凹槽的直径，在与凹槽相反的一面的中心孔上接出一段短管，用于与所述运行单元的管 路连接；在挡板的四角设置有对称分布的圆孔，用于安装所述紧固件；所述圆孔到挡板中 心的距离大于所述凹槽的直径。 尤其是，所述紧固件包括紧固螺杆和与其对应的螺母，用于将所述挡板固定在原 位试验管段的两端，压住切口使管段密封；一套挡板连接件包括2个挡板，4根紧固螺杆和8 个螺母。 其中，所述带孔的承口法兰阀门，与所述原位试验管段管径相匹配，用于将原位试 验管段与该装置相连接，其作用与所述的特制挡板连接件相同，可以代替特制挡板连接件 使用，特别适用于限制挖掘的地段，可将管段两端露出地面即可，两端分别安装两套带孔的 承口法兰阀门。 特别是，所述带孔的承口法兰阀门的材质为铸铁带水泥砂浆内衬，孔内可安装短 管与端口相连。 尤其是，当所选原位试验管段受到底面建筑物的限制，无法完全露出地面时，选取 带孔的承口法兰阀门作为连接件。 其中，所述的水质参数测试装置包括： 取样装置，位于所述原位试验管段之后，用于对流经原位试验管段的试验用水进 行取样； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研究原位模拟水源切换条件下管网水质稳定性的设备，其特征在于，包括：通过对供水系统的所选管段进行分离处理得到的用于试验的原位试验管段；以储水装置为空间结构主体的自动控制试验流程的可移式装置；可移式装置的水质参数测试装置，用于对流经原位试验管段的试验用水进行现场检测，以得到所述试验用水的水质参数的数据；可移式装置的水质调节装置，用于将相应的药剂投入到所述的试验用水中，对试验用水的水质进行调节；可移式装置的运行系统，用于将各装置连接起来并提供水流动所需动力，使所述试验用水在装置之间运行；其中，所述试验用水包括本地水和置换水，所述本地水为供水系统管段内原有长期输送的自来水，所述置换水为用于置换本地水的南水北调水源水，也可以是其它水源水。

【技术特征摘要】
1. 一种研究原位模拟水源切换条件下管网水质稳定性的设备，其特征在于，包括： 通过对供水系统的所选管段进行分离处理得到的用于试验的原位试验管段； 以储水装置为空间结构主体的自动控制试验流程的可移式装置； 可移式装置的水质参数测试装置，用于对流经原位试验管段的试验用水进行现场检 测，以得到所述试验用水的水质参数的数据； 可移式装置的水质调节装置，用于将相应的药剂投入到所述的试验用水中，对试验用 水的水质进行调节； 可移式装置的运行系统，用于将各装置连接起来并提供水流动所需动力，使所述试验 用水在装置之间运行； 其中，所述试验用水包括本地水和置换水，所述本地水为供水系统管段内原有长期输 送的自来水，所述置换水为用于置换本地水的南水北调水源水，也可以是其它水源水。2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的用于试验的原位试验管段是从供 水系统的现役管网中选择一个管段，将所选取管段与供水系统进行分离处理，通过在已分 离的所选管段的两端分别安装连接件和用于与所述的可移式装置对接的端口而得到的。3. 根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述连接件为特制挡板连接件或带孔 的承口法兰阀门...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉仙，刘永康，林爱武，顾军农，李礼，赵蓓，虞睿，柴文，王敏，
申请(专利权)人：北京市自来水集团有限责任公司技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11