可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置及方法。它包括進(jìn)水系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、水力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和出水系統(tǒng)。進(jìn)水系統(tǒng)包括水箱、補(bǔ)水泵、進(jìn)水管和進(jìn)水閥，水箱、補(bǔ)水泵和進(jìn)水閥通過進(jìn)水管與管路系統(tǒng)相連；管路系統(tǒng)包括連接管、消毒用管和試驗替換管，連接管構(gòu)成兩個循環(huán)回路，水力調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝于環(huán)路中間的連接管上；水力調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括循環(huán)泵、電動閘閥、手動蝶閥、流量計和壓力傳感器；出水系統(tǒng)包括出水閥和排氣閥，出水閥安裝在連接管低端，排氣閥安裝在連接管的中端和高端。本發(fā)明適用于模擬多種實際管道的水力工況，結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷，模擬準(zhǔn)確度高。
【專利說明】可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及供水管道生物膜沖刷試驗領(lǐng)域，尤其涉及一種可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對飲用水水質(zhì)的要求也日漸增高，作為連接自來水廠和用戶之間的供水管網(wǎng)，其對飲用水水質(zhì)的影響引起了社會的廣泛關(guān)注。
[0003]由于余氯的衰減、營養(yǎng)物質(zhì)的侵入、水力條件的變化等原因，飲用水中的微生物會在管道中生長繁殖，微生物附著于管道內(nèi)壁并能形成穩(wěn)定的生物膜。當(dāng)供水管網(wǎng)中水力條件發(fā)生變化時，如很久不用的末端再次使用，爆管等，會對管壁生物膜的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，甚至使生物膜脫落而進(jìn)入水體，造成管網(wǎng)中飲用水水質(zhì)的惡化，影響人們用水安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。提供一種可調(diào)節(jié)水力條件從而模擬實際供水管網(wǎng)中多種水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置及方法。
[0005]可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置包括進(jìn)水系統(tǒng)、管路系統(tǒng)，進(jìn)水系統(tǒng)包括順次相連的水箱(I)、補(bǔ)水泵(2)、進(jìn)水管(3)和進(jìn)水閥(21);管路系統(tǒng)包括第一連接管(5)、第二連接管(6)、第三連接管(7)，第一連接管(5)和第二連接管(6)構(gòu)成一個環(huán)路，第二連接管(6)和第三連接管(7)構(gòu)成一個環(huán)路，第二連接管(6)上從左到右順次設(shè)有第一排氣閥(4)、循環(huán)泵(8)、第二排氣閥(26)、流量計(19)、電動閘閥(20)，第一連接管
[5]上順時針方向依次設(shè)有第一壓力傳感器(9)、第一套箍(10)、第一試驗替換管(11)、第二套箍(12)、第二壓力傳感器(13)、第一出水閥(23)、第一手動蝶閥(22)，第一試驗替換管
(11)通過第一套箍(10)、第二套箍(12)固定，第三連接管(7)上逆時針方向依次設(shè)有第三壓力傳感器(14)、第三套箍(15)、第二試驗替換管(16)、第四套箍(17)、第四壓力傳感器
(18)、第二出水閥(25)、第二手動蝶閥(24)，第二試驗替換管(16)通過第三套箍(15)、第四套箍(17)固定，進(jìn)水系統(tǒng)通過進(jìn)水閥(21)與第二連接管(6)相連，。
[0006]所述的第一連接管(5)、第二連接管(6)、第三連接管(7)為高密度聚乙烯管，第一連接管(5)管徑為DN150mm,第二連接管(6)管徑為DN150mm,第三連接管(7)管徑為DN80mm。
[0007]所述的循環(huán)泵(8)可提供的最大流量為120m3/h、最大揚程為Ilm ;所述的電動閘閥(20)可以手動設(shè)置開啟度和開啟時間，實驗工況可以由第一壓力傳感器(9)、第二壓力傳感器(13)、第三壓力傳感器(14)、第四壓力傳感器(18)和流量計(19)確定。
[0008]可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置的沖刷方法的步驟如下:
I)第一連接管(5)中的第一試驗替換管(11)用消毒用高密度聚乙烯管替代，第三連接管(7)中的第二試驗替換管(16)用消毒用高密度聚乙烯管替代； 2)補(bǔ)水泵(2)從水箱(I)中抽送水，水通過進(jìn)水閥(21)進(jìn)入管路系統(tǒng)；
3)根據(jù)實驗管道管徑選擇開啟兩個環(huán)路的其中一個，當(dāng)選擇第一連接管(5)和第二連接管(6)組成的環(huán)路時，關(guān)閉第二手動蝶閥(24)，水從進(jìn)水閥(21)進(jìn)入管路系統(tǒng)并逆時針流動，環(huán)路充水，運行消毒，消毒時，將水余氯調(diào)節(jié)至2.0mg/L,電動閘閥(20)和第一手動蝶閥(22)開至最大，開啟循環(huán)泵(8)，運行12h進(jìn)行充分消毒；
當(dāng)選擇第三連接管(7)和第二連接管(6)組成的環(huán)路時，關(guān)閉第一手動蝶閥(22)，水從進(jìn)水閥(21)進(jìn)入管路系統(tǒng)并順時針流動，環(huán)路充水，運行消毒，消毒時，將水余氯調(diào)節(jié)至
2.0mg/L，電動閘閥(20)和第二手動蝶閥(24)開至最大，開啟循環(huán)泵(8)，運行12h進(jìn)行充分消毒；
4)消毒完成后，裝置放水，拆除消毒用高密度聚乙烯管，第一連接管(5)中的消毒用高密度聚乙烯管用第一試驗替換管(11)替代，第三連接管(7)中的消毒用高密度聚乙烯管用第二試驗替換管(16)替代；
5)通過進(jìn)水系統(tǒng)向管路系統(tǒng)中進(jìn)水，管路系統(tǒng)充滿水后，根據(jù)試驗需要設(shè)置電動閘閥
(20)初始開啟度，開啟循環(huán)泵(8)，設(shè)置電動閘閥(20)終態(tài)開啟度及所需開啟時間，根據(jù)流量計(19)微調(diào)電動閥(20)，調(diào)至試驗所需的水力條件，根據(jù)不同的試驗需要，可以通過電動閘閥(20)、第一手動蝶閥(22)或第二手動蝶閥(24)的配合啟閉滿足緩慢變化和急速變化的不同水力工況；
6)達(dá)到實驗時間后，從第一排水閥(23)或第二排水閥(25)收集水樣，關(guān)停循環(huán)泵(8)，收集第一試驗替換管(11)或第二試驗替換管(16)的管道生物膜。
[0009]本發(fā)明優(yōu)點:1)裝置試驗用管可更換，可以試驗多種不同管材的管道。2)裝置設(shè)有電動閘閥及手動蝶閥，可以模擬不同水力條件，試驗不同水力條件對管道生物膜的影響。
3)電動閘閥和手動蝶閥配合使用，可試驗水力條件緩慢變化和急速變化對管道生物膜的不同影響。4)連接管采用高密度聚乙烯管，盡可能地減少了連接管微生物的影響。5)流量傳感器及壓力傳感器可以實時監(jiān)測裝置內(nèi)流量及壓力變化，無需人員操作，節(jié)省人力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置平面圖；
圖2是可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置軸測圖；
圖中:水箱1、補(bǔ)水泵2、進(jìn)水管3、第一排氣閥4、第一連接管5、第二連接管6、第三連接管7、循環(huán)泵8、第一壓力傳感器9、第一套箍10、第一試驗替換管11、第二套箍12、第二壓力傳感器13、第三壓力傳感器14、第三套箍15、第二試驗替換管16、第四套箍17、第四壓力傳感器18、流量計19、電動閘閥20、進(jìn)水閥21、第一手動蝶閥22、第一出水閥23、第二手動蝶閥24、第二出水閥25、第二排氣閥26。
【具體實施方式】
[0011]如圖1和圖2所示，可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置包括進(jìn)水系統(tǒng)、管路系統(tǒng)，進(jìn)水系統(tǒng)包括順次相連的水箱1、補(bǔ)水泵2、進(jìn)水管3和進(jìn)水閥21 ;管路系統(tǒng)包括第一連接管5、第二連接管6、第三連接管7，第一連接管5和第二連接管6構(gòu)成一個環(huán)路，第二連接管6和第三連接管7構(gòu)成一個環(huán)路，第二連接管6上從左到右順次設(shè)有第一排氣閥4、循環(huán)泵8、第二排氣閥26、流量計19、電動閘閥20，第一連接管5上順時針方向依次設(shè)有第一壓力傳感器9、第一套箍10、第一試驗替換管11、第二套箍12、第二壓力傳感器13、第一出水閥23、第一手動蝶閥22，第一試驗替換管11通過第一套箍10、第二套箍12固定，第三連接管7上逆時針方向依次設(shè)有第三壓力傳感器14、第三套箍15、第二試驗替換管16、第四套箍17、第四壓力傳感器18、第二出水閥25、第二手動蝶閥24，第二試驗替換管16通過第三套箍15、第四套箍17固定，進(jìn)水系統(tǒng)通過進(jìn)水閥21與第二連接管6相連，。
[0012]所述的管路系統(tǒng)設(shè)有1%的坡度，坡向右端，水箱容積I噸，補(bǔ)水泵額定流量20m3 /h、額定揚程25m,進(jìn)水管路管徑DN32mm,進(jìn)水閥設(shè)于第二連接管6的低端,有利于排氣。管路系統(tǒng)包括兩個環(huán)路，其中一個環(huán)路由第一連接管5和第二連接管6構(gòu)成，用于沖刷實際管網(wǎng)中DN150_的各種管道，另一環(huán)路由第二連接管6和第三連接管7構(gòu)成，用于沖刷實際管網(wǎng)中DN80mm的各種管道，每個環(huán)路長7.5m、寬0.8m,第一連接管5和第三連接管7上各截取出500mm的管道作為消毒用高密度聚乙烯管，截取后的預(yù)留處用于安裝試驗替換管。循環(huán)泵8、流量計19、電動閘閥20、第一手動蝶閥22、第二手動蝶閥24、第一壓力傳感器9、第二壓力傳感器13、第三壓力傳感器14、第四壓力傳感器18構(gòu)成水力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，循環(huán)泵8額定流量120 m3/h、額定揚程11m，流量由流量計19實時監(jiān)測；電動閘閥20可手動設(shè)置開啟度及開啟時間，調(diào)節(jié)裝置中水體流速，模擬實際管網(wǎng)中閥門的啟閉；第一手動蝶閥22、第二手動蝶閥24可以配合電動閘閥控制裝置流速，并且通過速開速關(guān)模擬實際爆管及一些不利工況；第一壓力傳感器9、第二壓力傳感器13、第三壓力傳感器14、第四壓力傳感器18可實時監(jiān)測裝置壓力變化。第一出水閥23和第二出水閥25的直徑為DN32mm ;第二排氣閥26設(shè)置在第二連接管6中端，第一排氣閥4設(shè)置在第二連接管6的高端。
[0013]所述的第一連接管5、第二連接管6、第三連接管7為高密度聚乙烯管，第一連接管5管徑為DN150mm，第二連接管6管徑為DN150mm，第三連接管7管徑為DN80mm。
[0014]所述的循環(huán)泵8可提供的最大流量為120m3/h、最大揚程為Ilm ;所述的電動閘閥20可以手動設(shè)置開啟度和開啟時間，實驗工況可以由第一壓力傳感器9、第二壓力傳感器13、第三壓力傳感器14、第四壓力傳感器18和流量計19確定。
[0015]可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置的沖刷方法的步驟如下:
1)第一連接管5中的第一試驗替換管11用消毒用高密度聚乙烯管替代，第三連接管7中的第二試驗替換管16用消毒用高密度聚乙烯管替代；
2)補(bǔ)水泵2從水箱I中抽送水，水通過進(jìn)水閥21進(jìn)入管路系統(tǒng)；
3)根據(jù)實驗管道管徑選擇開啟兩個環(huán)路的其中一個，
當(dāng)選擇第一連接管5和第二連接管6組成的環(huán)路時，關(guān)閉第二手動蝶閥(24)，水從進(jìn)水閥21進(jìn)入管路系統(tǒng)并逆時針流動，此時環(huán)路充水，運行消毒，消毒時，將水余氯調(diào)節(jié)至
2.0mg/L，電動閘閥20和第一手動蝶閥22開至最大，開啟循環(huán)泵8，運行12h進(jìn)行充分消毒；當(dāng)選擇第三連接管7和第二連接管6組成的環(huán)路時，關(guān)閉第一手動蝶閥(22)，水從進(jìn)水閥21進(jìn)入管路系統(tǒng)并順時針流動，此時環(huán)路充水，運行消毒，消毒時，將水余氯調(diào)節(jié)至
2.0mg/L,電動閘閥20和第二手動蝶閥24開至最大，開啟循環(huán)泵8，運行12h進(jìn)行充分消毒；
4)消毒完成后，裝置放水，拆除消毒用高密度聚乙烯管，第一連接管5中的消毒用高密度聚乙烯管用第一試驗替換管11替代，第三連接管7中的消毒用高密度聚乙烯管用第二試驗替換管16替代； 5)通過進(jìn)水系統(tǒng)向管路系統(tǒng)中進(jìn)水，管路系統(tǒng)充滿水后，根據(jù)試驗需要設(shè)置電動閘閥20初始開啟度，開啟循環(huán)泵8，設(shè)置電動閘閥20終態(tài)開啟度及所需開啟時間，根據(jù)流量計19微調(diào)電動閥20，調(diào)至試驗所需的水力條件，根據(jù)不同的試驗需要，可以通過電動閘閥20、第一手動蝶閥22或第二手動蝶閥24的配合啟閉滿足緩慢變化和急速變化的不同水力工況；
6)達(dá)到實驗時間后，從第一排水閥23或第二排水閥25收集水樣，關(guān)停循環(huán)泵8，收集第一試驗替換管11或第二試驗替換管16的管道生物膜。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置，其特征在于包括進(jìn)水系統(tǒng)和管路系統(tǒng)，進(jìn)水系統(tǒng)包括順次相連的水箱(1)、補(bǔ)水泵(2)、進(jìn)水管(3)和進(jìn)水閥(21);管路系統(tǒng)包括第一連接管(5)、第二連接管(6)、第三連接管(7)，第一連接管(5)和第二連接管(6)構(gòu)成一個環(huán)路，第二連接管(6)和第三連接管(7)構(gòu)成一個環(huán)路，第二連接管(6)上從左到右順次設(shè)有第一排氣閥(4)、循環(huán)泵(8)、第二排氣閥(26)、流量計(19)、電動閘閥(20)，第一連接管(5)上順時針方向依次設(shè)有第一壓力傳感器(9)、第一套箍(10)、第一試驗替換管(11)、第二套箍(12)、第二壓力傳感器(13)、第一出水閥(23)、第一手動蝶閥(22)，第一試驗替換管(11)通過第一套箍(10)、第二套箍(12)固定，第三連接管(7)上逆時針方向依次設(shè)有第三壓力傳感器(14)、第三套箍(15)、第二試驗替換管(16)、第四套箍(17)、第四壓力傳感器(18)、第二出水閥(25)、第二手動蝶閥(24)，第二試驗替換管(16)通過第三套箍(15)、第四套箍(17)固定，進(jìn)水系統(tǒng)通過進(jìn)水閥(21)與第二連接管(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置，其特征在于:所述的第一連接管(5)、第二連接管(6)、第三連接管(7)為高密度聚乙烯管，第一連接管(5)管徑為DN150mm,第二連接管(6)管徑為DN150mm,第三連接管(7)管徑為DN80mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)節(jié)水力條件的供水管道生物膜沖刷試驗裝置，其特征在于所述的循環(huán)泵(8)可提供的最大流量為120m3/h、最大揚程為Ilm;所述的電動閘閥(20)可以手動設(shè)置開啟度和開啟時間，實驗工況可以由第一壓力傳感器(9)、第二壓力傳感器(13)、第三壓力傳感器(14)、第四壓力傳感器(18)和流量計(19)確定。
4.一種如權(quán)利要求1所述的供水管道生物膜沖刷試驗裝置的沖刷方法，其特征在于它的步驟如下: I)第一連接管(5)中的第一試驗替換管(11)用消毒用高密度聚乙烯管替代，第三連接管(7)中的第二試驗替換管(1 6 )用消毒用高密度聚乙烯管替代； 補(bǔ)水泵(2)從水箱(1)中抽送水，水通過進(jìn)水閥(21)進(jìn)入管路系統(tǒng)； 3)根據(jù)實驗管道管徑選擇開啟兩個環(huán)路的其中一個，當(dāng)選擇第一連接管(5)和第二連接管(6)組成的環(huán)路時，關(guān)閉第二手動蝶閥(24)，水從進(jìn)水閥(21)進(jìn)入管路系統(tǒng)并逆時針流動，環(huán)路充水，運行消毒，消毒時，將水余氯調(diào)節(jié)至2.0mg/L,電動閘閥(20)和第一手動蝶閥(22)開至最大，開啟循環(huán)泵(8)，運行12h進(jìn)行充分消毒； 當(dāng)選擇第三連接管(7)和第二連接管(6)組成的環(huán)路時，關(guān)閉第一手動蝶閥(22)，水從進(jìn)水閥(21)進(jìn)入管路系統(tǒng)并順時針流動，環(huán)路充水，運行消毒，消毒時，將水余氯調(diào)節(jié)至，2.0mg/L,電動閘閥(20)和第二手動蝶閥(24)開至最大，開啟循環(huán)泵(8)，運行12h進(jìn)行充分消毒； 4)消毒完成后，裝置放水，拆除消毒用高密度聚乙烯管管，第一連接管(5)中的消毒用高密度聚乙烯管管用第一試驗替換管(11)替代，第三連接管(7)中的消毒用高密度聚乙烯管用第二試驗替換管(16)替代； ， 5)通過進(jìn)水系統(tǒng)向管路系統(tǒng)中進(jìn)水，管路系統(tǒng)充滿水后，根據(jù)試驗需要設(shè)置電動閘閥(20)初始開啟度，開啟循環(huán)泵(8)，設(shè)置電動閘閥(20)終態(tài)開啟度及所需開啟時間，根據(jù)流量計(19)微調(diào)電動閥(20)，調(diào)至試驗所需的水力條件，根據(jù)不同的試驗需要，可以通過電動閘閥(20)、第一手動蝶閥(22) 或第二手動蝶閥(24)的配合啟閉滿足緩慢變化和急速變化的不同水力工況； 6)達(dá)到實驗時間 后，從第一排水閥(23)或第二排水閥(25)收集水樣，關(guān)停循環(huán)泵(8)，收集第一試驗替換管(11)或第二試驗替換管(16)的管道生物膜。
【文檔編號】G01N19/04GK103808650SQ201410026164
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】柳景青, 劉軻, 陳婷婷, 胡寶蘭, 裘尚德, 周曉燕, 何曉芳 申請人:浙江大學(xué)