本发明专利技术公开了一种带置换管段的循环管网水质综合模拟试验系统，包括供水子系统和独立循环管网子系统，供水子系统包括第一供水水箱和与第一供水水箱用带第二阀门的管道连通的第二供水水箱；独立循环管网子系统为包括通过管道串联的主循环泵、多通道流量切换校准装置、可视管段和高位补水排气水箱的回路；回路连有用于实现封闭循环的第一管道支路、补水系统、放空支路、水质在线监测系统、温度控制系统和置换管段支路。同时，该独立循环管网子系统的管道上还连有药剂加注系统。该循环管网水质综合模拟试验系统利用各部件相互配合，具有仿真度高、可模拟多种市政给水管网系统工况的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及饮用水给水管网的试验模拟系统
，特别涉及一种带置换管段的循环管网水质综合模拟试验系统。
技术介绍
给水管网是城市给水系统中的重要组成部分，其作用是把经水厂净化后的符合国家生活饮用水水质标准的水输送至用户终端。我国多数自来水厂出水水质的各项指标都能达到或优于国家饮用水水质标准，但通过管网输送至用户时，往往达不到标准甚至危及用户身体健康。资料表明，自来水厂的水从出厂到用户，水质呈现明显降低的趋势，主要表现在铁、锰、色度、浊度、细菌总数等在水中的含量增加，甚至超过国家标准，这在国内很多水厂的实际运行中都有所发现。此外，尽管水处理技术的飞速发展充分保证了处理后水质的安全、卫生，但是，管网中的二次污染问题已成为影响出水水质无法达标的主要因素，是水质研究工作和水质处理研究工作的重点。给水管网就像一个敏感的、动态的和具有自身特性的巨大反应器，水由于在管道内滞留时间过长，本身不断受到再次污染，在管道内发生着复杂的物理、化学及生物学变化，导致管道内卫生状况的下降。根据《城市供水行业2000年技术进步发展规划》中对国内34个主要城市管网水质资料进行统计，地表水水厂出厂水基本稳定的占21%，腐蚀性的占50 %，轻微结垢的占四％。地下水水厂出厂水基本稳定的占50 %，有腐蚀性的占30 %，轻微腐蚀性的占20%。对占全国总供水量42. 44%的36个城市调查，出厂水平均浊度为1. 3 度，而管网水增加到1. 6度；色度由5. 2度增加到6. 7度；铁由0. 09mg/l增加到0. llmg/1 ； 细菌总数由6. 6cfu/ml增加到29. 2cfu/mL·某城市发现供水管中管垢的厚度达16 20mm， 赤色，有腥味，含16种金属元素，检出铁细菌、埃希氏大肠杆菌等6种微生物(详见秦秋莉、 陈景艳，我国城市供水安全状况分析及保障对策研究，水利经济，2001. 5)。根据上海、天津等市定期测定管网粗糙系数统计，发现无防腐措施的管道输水能力已降低了 1/3以上。管道结垢、输水水质恶化，管道输水能力下降已成为城市供水管网普遍存在的现象。随着我国城市建成区的扩大和城乡一体供水方式快速推进及社会的进步和人民生活水平的提高，居民对于饮用水的要求已经不再仅仅局限于压力和水量的保障，而是更多的关注水质问题，城市供水管网的水质稳定及安全问题日趋迫切。饮用水水质不仅要在出厂时达标，而且需要在用户水龙头处达标，符合饮用水水质标准。而作为饮用水输送中最重要，也是最敏感的环节-给水管网的卫生则是保障最终龙头出水水质安全的前提和基础。研究管网内水质变化机理，提出并验证相关应对技术措施，是确保管网内部卫生和保障最终管网末梢出水水质安全的关键所在。开展以上研究工作，管网试验研究是基本手段，可以通过三个层次的试验手段来实现。最直接的是开展现场试验，但存在外部条件不可控，很难开展针对性的定量研究的问题，更为关键的是试验管网涉及千家万户，不能轻易投加试验的药剂；最简单的是进行室内烧杯试验或搭建简单的局部反应器试验，但这类试验水样少，不能做长时间循环试验，与实际管道的真实工况比，存在严重的试验失真问题。因此国内外不少研究机构均倾向采用循环管网模型的试验装置对真实管网进行高仿真模拟，提供全景展示和分析。在现有技术中，国内外的循环管网水质模拟试验系统均采用开式循环方式，即循环管道回路中连接有一个低位蓄水池，水流经管路后流入蓄水池，然后通过提升泵，将水提升到管路系统中进行循环。该蓄水池即是试验原水调配水池又兼有排气作用，但建成的开式循环管网试验系统一般规模较小，循环设计都很简单，循环回路较短，实质意义上不能算高仿真的循环管网水质综合模拟试验系统。具体在设计上主要存在着如下很多技术问题1、水流条件仿真差每次循环水样流经蓄水池时均与空气大面积接触，会影响循环水质；并且原水水池参与管网循环试验，水流条件与实际管网存在一定差异。2、条件控制不足无法对循环管路内满管流加压控制，不能模拟真实的给水干管管网的有压运行环境；循环管路内试验水温度易受环境四季温度影响，无法控温以模拟埋在地下的真实给水干管管网的运行温度，；无法在循环管网试验初始化时确认管内空气排净，完全达到“满管流”，无法实时观察管内流态、生物和化学环境的改变，了解水质变化的情况。3、模拟工况单一无法实现多水源性质切换、双水源混合供水、外源污染性水质突变、管网二次加氯等各类复杂工况的模拟；无法在不影响长时间持续循环试验工况下观察管道内部腐蚀结垢和生物膜细菌生长情况，无法对管垢、生物膜细菌进行采样分析；无法考察管材使用年限对管网水质的影响，研究实际已运行多年的不同给水管道结垢和生物膜细菌脱落对水质的影响。4、模拟失真较大影响实际管网的余氯衰减最大影响因子是管网水温，若试验系统无法控温则与实际管网运行结果就会存在较大误差；对于循环管网中的试验水流量采用单一的电磁流量计检测作为系统的流量控制反馈，单一的电磁流量计不能在全量程范围内精确检测，如循环管网试验需要模拟实际给水管网的小流量运行工况时，其流量检测误差就会大大提高，从而影响试验的流量控制精度，产生较大的流量模拟失真。
技术实现思路
本专利技术提供了一种带置换管段的循环管网水质综合模拟试验系统，在整个带置换管段的循环管网水质综合模拟试验系统中，各部件相互配合，仿真度高、可模拟实际的给水干管管网系统。一种带置换管段的循环管网水质综合模拟试验系统，包括供水子系统以及通过带第一阀门的管道与供水子系统连接的独立循环管网子系统；所述的供水子系统包括第一供水水箱以及通过带第二阀门的管道与第一供水水箱连通的第二供水水箱，所述的第一供水水箱和第二供水水箱均设有进水口、出水口和药剂注入口 ；所述的独立循环管网子系统为包括通过管道串联的主循环泵、多通道流量切换校准装置、可视管段和高位补水排气水箱的回路；所述的回路设有进水口，所述的回路的进水6口与供水子系统连通；所述的多通道流量切换校准装置包括并联的由第三阀门和第一电磁流量计串联组成的第一通道流量校准支路、由第四阀门和第二电磁流量计串联组成的第二通道流量校准支路和由第五阀门和第三电磁流量计串联组成的第三通道流量校准支路，所述的独立循环管网子系统、第一通道流量校准支路、第二通道流量校准支路和第三通道流量校准支路中的管道管径之比为3 :3:2: 1，所述的第一电磁流量计的量程>第二电磁流量计的量程>第三电磁流量计的量程；所述的可视管段的透光度大于90%，可视管段的管径与独立循环管网子系统的管道的管径相等；所述的回路靠近高位补水排气水箱的进水口和靠近高位补水排气水箱的出水口的位置分别设有第六阀门和第七阀门；所述的回路连有与由第六阀门、高位补水排气水箱和第七阀门串联组成的支路并联的带第八阀门的第一管道支路、用于为回路补充水的补水系统、用于排出回路中水的放空支路、用于监测回路中水的水质的水质监测系统、用于调节回路中水温的温度控制系统和置换管段支路；所述的补水系统包括串联的实验水加注罐和实验水加注泵，所述的实验水加注泵的出口与回路连通，所述的实验水加注罐的入口与供水子系统连通；所述的置换管段支路包括两端分别连有第九阀门和第十阀门的置换管段，所述的置换管段支路的两端通过三通管件与独立循环管网子系统的管道中的任意段并联，所述的任意本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种带置换管段的循环管网水质综合模拟试验系统，其特征在于，包括供水子系统以及通过带第一阀门的管道与供水子系统连接的独立循环管网子系统；所述的供水子系统包括第一供水水箱以及通过带第二阀门的管道与第一供水水箱连通的第二供水水箱，所述的第一供水水箱和第二供水水箱均设有进水口、出水口和药剂注入口；所述的独立循环管网子系统为包括通过管道串联的主循环泵、多通道流量切换校准装置、可视管段和高位补水排气水箱的回路；所述的回路设有进水口，所述的回路的进水口与供水子系统连通；所述的多通道流量切换校准装置包括并联的由第三阀门和第一电磁流量计串联组成的第一通道流量校准支路、由第四阀门和第二电磁流量计串联组成的第二通道流量校准支路和由第五阀门和第三电磁流量计串联组成的第三通道流量校准支路，所述的独立循环管网子系统、第一通道流量校准支路、第二通道流量校准支路和第三通道流量校准支路中的管道管径之比为３∶３∶２∶１，所述的第一电磁流量计的量程＞第二电磁流量计的量程＞第三电磁流量计的量程；所述的可视管段的透光度大于９０％，可视管段的管径与独立循环管网子系统的管道的管径相等；所述的回路靠近高位补水排气水箱的进水口和靠近高位补水排气水箱的出水口的位置分别设有第六阀门和第七阀门；所述的回路连有与由第六阀门、高位补水排气水箱和第七阀门串联组成的支路并联的带第八阀门的第一管道支路、用于为回路补充水的补水系统、用于排出回路中水的放空支路、用于监测回路中水的水质的水质监测系统、用于调节回路中水温的温度控制系统和置换管段支路；所述的补水系统包括串联的实验水加注罐和实验水加注泵，所述的实验水加注泵的出口与回路连通，所述的实验水加注罐的入口与供水子系统连通；所述的置换管段支路包括两端分别连有第九阀门和第十阀门的置换管段，所述的置换管段支路的两端通过三通管件与独立循环管网子系统的管道中的任意段并联，所述的任意段上设有第十一阀门；所述的第一供水水箱、第二供水水箱和高位补水排气水箱的顶面接近于同一水平面，所述的水平面位于所述的带置换管段的循环管网水质综合模拟试验系统的水平最高位置，所述的主循环泵的放置位置低于第一供水水箱、第二供水水箱和高位补水排气水箱的放置位置；所述的高位补水排气水箱包括箱体和位于箱体内的活塞状浮盖，所述的活塞状浮盖与箱体内壁之间留有空隙；所述的活塞状浮盖的密度小于水的密度。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张土乔，邵煜，邵卫云，毛欣炜，黄煜，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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