[发明专利]输配水管网中试试验平台及试验方法

摘要

本发明提供一种输配水管网水质检测系统包括：水质调制模块，用于调配不同水质参数试验用水；输配水管网模拟模块，模拟供水管网的供水管道，包括水管道及设置在水管道上的取水阀、蝶阀、排气阀和检测端口，水管道呈全封闭且对称双蛇形折返分布；动力模块，用于控制输配水管网模拟模块的水流速度和水流压力；控制与计量模块，包括水质参数数据采集设备，与检测端口连接用于检测水管道中的水的水质参数；控制单元，根据水质参数数据采集设备监控的水质参数数据，控制水质调配模块调制与出厂水或管网中输配水水质特征接近的试验用水，并利用动力模块控制使得试验用水在水管道中按照设定的压力和流量进行循环，定时取样进行检测。 1

主权项

1.一种输配水管网中试试验平台，包括：

水质调制模块，用于调配不同水质参数的试验用水，包括，配水箱、搅拌器、药箱、计量泵、原水箱、进水管路和出水管路，配水箱的底部安装有液位计及排水阀，在配水箱的顶部安装搅拌器，搅拌器伸入配水箱内，药箱和原水箱通过进水管路连接到配水箱，进水管路上安装有进水电磁阀，当配水箱液位低于设定值时，进水电磁阀打开，原水箱向配水箱注水，同时搅拌器搅拌，由计量泵控制药箱向进水管路投药；当配水箱液位到达设定值以后，进水电磁阀关闭，搅拌器停止，计量泵控制药箱停止投药；

输配水管网模拟模块，模拟供水管网的供水管道，包括：水管道，全封闭的，且布设呈对称的双蛇形折返分布；多个取水阀，在水管道的每一个折弯处安装有至少一个取水阀；两个蝶阀，安装在水管道的中央底部管段上，分别用于控制对称的两个蛇形折返水管道；排气阀，安装在连接蛇形折返分布水管道的中央顶部管段上，通过排气控制水管道中的水压；检测端口，与检测水质的数据采集设备连接的端口；

动力模块，用于控制输配水管网模拟模块的水流速度和水流压力，包括：安装在水质调制模块的出水管路和输配水管网模拟模块的水管道之间的在补水泵、管道泵和储水缓冲水箱组成，通过调节补水泵的功率为水管道保持特定的压力；管道泵为使水在管道中流动提供动力，使水流持续流动，调节管道泵的功率改变水流速度；储水缓冲水箱的出口与水管道连通，向水管道内注水，且储水缓冲箱底部安装有排水阀，加快向水管道的注水速度；

控制与计量模块，包括水质参数数据采集设备，与输配水管网模拟模块检测端口连接，用于检测水管道中的水的水质参数；控制单元，根据水质参数数据采集设备监控的水质参数数据，控制水质调配模块的进水电磁阀、计量泵、搅拌器的开启和关闭，将配水箱中的水调制成与出厂水或管网中输配水水质特征接近的试验用水，并利用动力模块控制上述试验用水在水管道中按照设定的压力和流量进行循环，间隔设定时间段打开水管道的取水阀，取出水样进行检测。

2.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，还包括：固定架，为多个水平管和竖直管组成的长方体框架结构，用于固定水管道，使得水管道能够水平放置或者竖直放置。

3.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水管道是由直管和弯头构成的对称的双蛇形折返管道，相邻两个直管折弯处采用90°弯头对接形成U字形管段，该弯头与直管采用相同管材。

4.根据权利要求3所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，水管道的管材包括有内衬的球墨铸铁管、无内衬的球墨铸铁管、不锈钢管、塑料管。

5.根据权利要求3所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，不同管材的直管和弯头采取不同的连接方式，其中，球墨铸铁管之间、铁管与弯头之间采用承插的方式连接，并用防滑卡箍将接口处拧紧；不锈钢管之间、钢管与弯头之间采用焊接方式连接；塑料管之间、塑料管与弯头之间采用热塑方式连接。

6.根据权利要求2或3所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水管道竖直放置在固定架上，将直管固定在固定架上，双蛇形折返的水管道缓冲水流向下流动时重力的作用。

7.根据权利要求6所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水管道水平放置在固定架上，将直管及折弯处固定在固定架上，防止水压的冲击力造成管道脱节。

8.根据权利要求2所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述固定架上放置多排水管道，每排水管道的材质不同，用于测量不同材质的水管道中的水样的水质参数。

9.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述输配水管网中试试验平台包括多个输配水管网模拟模块和动力模块，用于测量不同水质或者不同管材的水质参数。

10.根据权利要求1所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水质调制模块包括两个配水箱、两个搅拌器、四个药箱和四个计量泵，四个药箱和四个计量泵分别向配水箱中投加不同药剂。

11.根据权利要求10所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，水质调配模块调配不同水质参数的试验用水，包括再生水、脱盐水、淡化海水、自来水及饮用水中的一种或多种。

12.根据权利要求10所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述的配水箱还安装有溢流管及低液位报警器，用于防止配水箱内的试验用水溢出和低于设定液面。

13.根据权利要求10所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述控制与计量模块还包括显示单元，用于显示水质参数数据采集设备测量的数据。

14.根据权利要求10所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，配水箱为PPR塑料圆桶形水箱，其体积为800L，在配水箱的底部安装有液位计、报警器及排水阀，在上部装有溢流管和进水电磁阀，在配水箱的顶部安装搅拌器；

药箱为30L并配有液位计，4个计量泵的量程分别为：0.78L/h、2.20L/h、3.50L/h、7.60L/h；

补水泵为适用于输配水管道上可变频的离心泵；

管道泵是不锈钢材质的立式变频管道泵，输出功率可调控；

储水缓冲水箱为圆柱型带有密封盖的箱体，该储水缓冲水箱的体积是30L，储水缓冲水箱顶部安装有压力表和排气阀，用于监测水箱中的压力，底部安装有排水阀，加快向水管道的注水速度。

15.根据权利要求10所述的输配水管网中试试验平台，其特征在于，所述水质参数包括消毒剂余氯、pH值、碱度、硬度、温度、HCO₃^‑、氨氮、电导率、总磷。

16.采用权利要求1所述的输配水管网中试试验平台进行输配水管网中试试验方法，包括：

调配试验用水的步骤：在水质调配制模块中调制与出厂水或管网中输配水水质参数相近的试验用水，具体地，进水电磁阀打开，原水箱向配水箱注水，同时搅拌器搅拌，由计量泵控制药箱向进水管路投药，水质参数数据采集设备测量配水箱内试验用水的水质参数，直到其接近出厂水或管网中输配水水质参数；

冲洗输配水管网模拟模块的水管道并向其注水的步骤：打开水管道中央底部的碟阀、储水缓冲箱底部的排水阀、内侧的取水阀及水管道中央顶部的排气阀，打开补水泵，使配水箱中的试验用水通过补水泵泵入到水管道中，试验用水先注入储水缓冲水箱，排水阀开始排水，补水泵的进水量大于排水量，因此一部分冲洗管道的试验用水会排出水管道，当水管道内侧的第一层取水阀开始出水时，关闭储水缓冲水箱底部的排水阀；当水管道内侧第二层的取水阀开始出水时，关闭管路内侧的第一层取水阀；按照此方法直至水管道中央顶端的排气阀开始出水，从中央顶端的排气阀出水规定时间后测水质参数，对比排气阀出水与试验用水的初始水质参数，当它们的水质参数一致时，进行试验，若两者差别较大，继续冲洗，重复上述过程；

模拟供水过程的步骤：首先关闭排气阀，取初始水样，确定水管道中的蝶阀打开，开启管道泵使水在水管道中循环流动，模拟水流在管道中的流动状态；

定时取样及观测数据的步骤：通过流量计、压力计和其他水质参数数据采集设备检测水管道中水流流量，压力及水质参数，定时取水样，用ICP、ICP‑MS、TOC分析仪等仪器测定水在管道系统中不同停留时间的金属浓度及总有机碳浓度，获得水质变化的相关数据。

17.根据权利要求16所述的输配水管网中试试验方法，其特征在于，所述模拟