输配水管网中试试验平台及试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及供水管网模拟领域，更具体地，涉及一种输配水管网中试试验平台及 试验方法。
【背景技术】
[0002] 供水管网是城市供水系统中的重要环节，供水管网状况对终端用户水质有直接影 响。在我国大多数的城市供水企业把提高水质的工作主要用于净水厂的净化处理工艺上， 往往忽略了供水管网产生的水质污染问题。事实表明，即使水处理的技术和工艺如何先进， 出厂的水质有多高，如果在输送过程中发生了二次污染，用户仍然不能得到满意的水质，甚 至还会对人的生命健康造成威胁。
[0003] 随着再生水处理工艺的发展，全世界很多城市都建立了再生水处理水厂，而我国 采用海水淡化技术生产再生水的企业数量和生产规模也不断增大，海水淡化水作为典型的 "脱盐水"将会作为非常规水源逐步成规模地进入市政管网，以满足日益增大的用水需求。 但是，据国内已有的淡化水输配过程的研究来看，出厂水质完全达标的淡化水进入既有的 市政管网后（多为铸铁管材），均不同程度的出现"红水"现象，这对用水户的正常使用产 生极大的影响。"红水"现象与管网的结构缺陷、运行管理不当、管道内壁的腐蚀与结垢等 因素有关，同时也与淡化水水质稳定性有密切联系。海水淡化水作为高纯度、高品质的非常 规水源，在进入原有的旧管网后会改变管网中的化学平衡，加速管道内水垢的溶解、管道腐 蚀和腐蚀产物向水中释放，这直接导致管网水的浊度、色度增加，还会使一些金属元素的浓 度增加，从而造成"红水"现象。所以，在海水淡化水大规模进入市政管网之前，有必要对其 在输配系统中的化学稳定性进行研究，并提供增强其化学稳定性的技术支持。由于输配水 管网结构布局错综复杂，各种附属设备相互交联，管道的材质、管径、使用年限也不尽相同， 因而所预测的最终水质参数体现的是一个综合的结论，最终水质变化的引发因素和影响机 制无法反映。淡化水从处理厂经长距离的输配、蓄积设施到用户终端，由于用户端所处管网 位置的不同，停留时间通常在数小时至数天之间。在这个过程中，水与管道内壁和附属设备 内表面接触，会发生许多复杂的物理、化学反应，从而不可避免地导致水质发生不同程度的 变化。在这个过程中，各种管材对水质参数的变化产生影响，因而对管材的研究显得尤其重 要。同时，管网系统建设中管材选择是一个重要环节，不仅关系到建设成本、资源消耗等方 面，而且管材对水质的影响也不容忽视。管壁上滋生的生物膜和管线腐蚀产物会导致水质 恶化。因此将高品质脱盐水送到用户，管材的类型与质量至关重要。
【发明内容】
[0004] 鉴于上述问题，本发明提供一种模拟输配水管网、测量输配水管网水质以及测量 不同材质水管道对水质影响的输配水管网中试试验平台及试验方法。
[0005] 根据本发明的一个方面，提供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、计量栗、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， 由计量栗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，计量栗控制药箱停止投药；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栗、管道栗和储水缓冲水箱组成，通过 调节补水栗的功率可以为水管道保持特定的压力；管道栗为使水在管道中流动提供动力， 使水流可以持续流动，调节管道栗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、计量栗、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。
[0006] 根据本发明的另一个方面，提供一种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，由计量栗控制药箱向进 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，打开补水栗，使配水箱中的试验用水通过补水栗栗入到水管道中，试验用水先注入储 水缓冲水箱，排水阀开始排水，补水栗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，可以进行试 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，开启管道栗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。
[0007] 本发明所述输配水管网中试试验平台及其试验方法，针对不同的工艺参数和生产 方案，可以开展多次供水管网模拟试验，可以实现模拟不同水质和不同水力条件下供水过 程，研究在不同输配水条件下中试级别的模拟管网中水质变化、各种管材对水质的影响以 及管网水质化学稳定性的影响要素。通过该系统和检测方法，能够提出最佳的脱盐水水质 条件及其调配方法，从而保证脱盐水管网水质稳定；明确消毒剂对不同管材及其水质的影 响；确定有利于脱盐水水质稳定和安全的适宜管道材质。
【附图说明】
[0008] 通过参考以下【具体实施方式】及权利要求书的内容并且结合附图，本发明的其它目 的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：
[0009] 图1是本发明输配水管网中试试验平台的构成框图；
[0010] 图2是本发明输配水管网中试试验平台的示意图；
[0011] 图3是本发明输配水管网模拟模块的示意图；
[0012] 图4是本发明输配水管网中试试验方法的流程图；
[0013] 图5是采用本发明输配水管网中试试验平台模拟不同水力条件下循环供水的方 法的流程图；
[0014] 图6是采用本发明输配水管网中试试验平台模拟用户用水情况下循环供水过程 的流程图；
[0015] 图7是采用本发明输配水管网中试试验平台模拟自然连续流动供水过程的流程 图；
[0016] 图8是采用本发明输配水管网中试试验平台模拟不同进水水质条件下的循环供 水过程的流程图。
[0017] 其中，1000-输配水管网中试试验平台，100-水质调制模块，110-配水箱，111-排 水阀，120-搅拌器，130-药箱，140-计量栗，150-原水箱，160-进水管路，161-进水电磁阀， 170-出水管路，200-输配水管网模拟模块，210-水管道，211-直管，212-弯头，220-排气 阀，230-检测端口，240-蝶阀，300-动力模块，310-补水栗，320-管道栗，330-储水缓冲箱， 340-进水阀，400-控制与计量模块，410-水质参数数据采集设备，420-控制单元，430-显示 单元，500-固定架，在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。
【具体实施方式】
[0018] 在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐 述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。 在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
[0019] 下面将参照附图来对根据本发明的