[实用新型]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

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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的中国发明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，该发明通过截取一段给水管网的已腐蚀管段，管段竖直放置，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。

发明内容

本实用新型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；