基于面源污染控制的排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及基于面源污染控制的排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括分成若干控制段的排水干渠、控制器和多個(gè)切換井；每個(gè)控制段均有一個(gè)設(shè)有液位儀的最不利控制點(diǎn)，排水干渠上具有多根出水管，每個(gè)切換井與每根出水管一一對(duì)應(yīng)連通，每個(gè)切換井上均設(shè)有進(jìn)水管和溢流管，其內(nèi)設(shè)有濁度儀、電導(dǎo)率儀和電動(dòng)閘板，進(jìn)水管上設(shè)有多普勒超聲流量計(jì)；液位儀、濁度儀、電導(dǎo)率儀、電動(dòng)閘板和多普勒超聲流量計(jì)分別與控制器連接，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)施方便，工程成本低。調(diào)控方法利用該系統(tǒng)，計(jì)算切換井中的污染物通量，然后根據(jù)污染物通量大的切換井中的水先進(jìn)入排水干渠，小的等候的原則進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)排水干渠水質(zhì)水量雙錯(cuò)峰調(diào)節(jié)，減小內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于面源污染控制的排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雨、污水處理領(lǐng)域，具體涉及基于面源污染控制的排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前我國(guó)許多地方排水方式常采用兩種排水方式。
[0003]一種是老城區(qū)采用的污水雨水混合排放的截流式合流制排水系統(tǒng)，參見(jiàn)圖2，它以一定的截流倍數(shù)設(shè)置截流干管，當(dāng)雨量小時(shí)雨水和污水通過(guò)截流干管都進(jìn)入水處理廠(chǎng)，當(dāng)降雨量大時(shí)，超出管道負(fù)荷的混合污水通過(guò)溢流管溢入河中排走。截流式合流制的優(yōu)點(diǎn)是投資較省、將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一管道(渠)系統(tǒng)內(nèi)排放，當(dāng)水量大時(shí)超出管道負(fù)荷的污水能夠溢流，對(duì)混合污水的流量進(jìn)行控制，缺點(diǎn)是無(wú)法區(qū)分混合污水的水質(zhì)，由于混合污水污染物負(fù)荷相同，溢流的部分污水將會(huì)造成嚴(yán)重的面源污染問(wèn)題。
[0004]另一種是新城區(qū)采用的污水雨水分開(kāi)排放的分流制排水系統(tǒng)，參見(jiàn)圖3，它是將生活污水、生產(chǎn)廢水和雨水分別在兩種以上管道系統(tǒng)內(nèi)排放的系統(tǒng)，雨水直接排入水體或回收利用，污水排入污水廠(chǎng)。分流制的優(yōu)點(diǎn)是雨水、污水分開(kāi)處理，降低了面源污染，減少了污水廠(chǎng)的運(yùn)行壓力，缺點(diǎn)是需要雨、污兩套排水系統(tǒng)，較多的占用道路地下空間，費(fèi)用昂貴。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是:提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)施方便，成本低的基于面源污染控制的排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種排水干渠水質(zhì)調(diào)控方法，該調(diào)控方利用排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)，將相對(duì)清潔的混合污水放走排入水體，將污染的混合污水送至污水廠(chǎng)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)調(diào)蓄，將減少混合污水的面源污染問(wèn)題，降低內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種基于面源污染控制的排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)，包括排水干渠，排水干渠具有多根出水管，排水干渠每m根出水管的管段劃分為一個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)選取一個(gè)最不利控制點(diǎn)，所述最不利控制點(diǎn)是該區(qū)域內(nèi)最容易出現(xiàn)污水溢出的點(diǎn)；還包括控制器，設(shè)置在排水干渠內(nèi)、且位于每個(gè)最不利控制點(diǎn)處的液位儀和多個(gè)切換井；所述每個(gè)切換井與每根出水管一一對(duì)應(yīng)連通，每個(gè)切換井上均設(shè)有進(jìn)水管和溢流管，所述進(jìn)水管的高度高于出水管，所述進(jìn)水管上設(shè)有多普勒超聲流量計(jì)；每個(gè)切換井內(nèi)還設(shè)有檢測(cè)切換井內(nèi)水濁度的濁度儀，檢測(cè)切換井內(nèi)水電導(dǎo)率的電導(dǎo)率儀和用于控制出水管開(kāi)啟度的電動(dòng)閘板；所述每個(gè)切換井內(nèi)的濁度儀、電導(dǎo)率儀和電動(dòng)閘板以及設(shè)置在每根進(jìn)水管上的多普勒超聲流量計(jì)分別與控制器連接。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種排水干渠水質(zhì)調(diào)控方法，采用上所的排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)；具體包括如下步驟:
I)設(shè)所述排水干渠上相鄰兩個(gè)最不利控制點(diǎn)之間的一段為一個(gè)控制段，如果相鄰兩個(gè)最不利控制點(diǎn)之間的間距小于或等于Z，則將這兩個(gè)最不利控制點(diǎn)合并，Z取經(jīng)驗(yàn)值，在控制器中預(yù)設(shè)開(kāi)啟排水干渠水質(zhì)調(diào)控模式時(shí)的液位閥值^和流量值閥值弘；
2)每個(gè)控制段內(nèi)的液位儀實(shí)時(shí)檢測(cè)排水干渠相應(yīng)控制段內(nèi)最不利控制點(diǎn)的液位，并將檢測(cè)到的液位數(shù)據(jù)傳送到控制器，所述控制器每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的液位測(cè)量值盡，f=l, 2,3, - V,
3)當(dāng)?shù)?個(gè)控制段的液位檢測(cè)值私大于或等于預(yù)設(shè)的液位閥值^時(shí)，開(kāi)啟排水干渠水質(zhì)調(diào)控模式，否則運(yùn)行常規(guī)模式，所述排水干渠水質(zhì)調(diào)控模式的調(diào)控方法具體如下；
a)設(shè)每個(gè)控制段內(nèi)有#個(gè)切換井，第A個(gè)切換井對(duì)應(yīng)的進(jìn)水管上的多普勒超聲流量計(jì)檢測(cè)進(jìn)入第k個(gè)切換井的污水的流量數(shù)據(jù)并將該流量數(shù)據(jù)Qk傳至控制器，如果Qk ^ Q0,則將該對(duì)應(yīng)的切換井剔除，不納入到下面的調(diào)控步驟中，左的取值為k=l’ 2，3…K'
b)經(jīng)過(guò)步驟a)處理后，設(shè)每個(gè)控制段內(nèi)還剩下I個(gè)切換井，第i個(gè)切換井內(nèi)的濁度儀檢測(cè)第i個(gè)切換井內(nèi)水的濁度并將該濁度數(shù)據(jù)A傳至控制器，第i個(gè)切換井內(nèi)的電導(dǎo)率儀檢測(cè)第i個(gè)切換井內(nèi)水的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)尤，并將該電導(dǎo)率數(shù)據(jù)尤傳至控制器，采用式(I)或(2)計(jì)算Qi所對(duì)應(yīng)的切換井相應(yīng)的污染物通量Λ.，i的取值為i=l，2，3…I;
PpDiXQi, i=l, 2，3…I (I);
PpKiXQi, i=l, 2，3…I (2)；
c)所述控制器對(duì)步驟b)計(jì)算得到的切換井對(duì)應(yīng)的污染物通量Λ.從小到大進(jìn)行排序，從小到大排序后污染物通量記為J=I, 2，3...1 ；
d)令j=l ；
e)判斷污染物通量&對(duì)應(yīng)的切換井的中電動(dòng)閘板的開(kāi)啟度，當(dāng)電動(dòng)閘板的開(kāi)啟度為O時(shí)，執(zhí)行步驟h);否則，將電動(dòng)閘板的開(kāi)啟度減小R，并保持Tl分鐘，然后執(zhí)行步驟f)，執(zhí)行下一步；
f)每個(gè)液位儀將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的液位數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù),每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的液位測(cè)量值盡，f=l, 2，3，…執(zhí)行下一步；
g)當(dāng)?shù)?個(gè)控制段的液位檢測(cè)值盡，f=l,2, 3，…r大于或等于預(yù)設(shè)的液位閥值私時(shí)，執(zhí)行步驟b)，否則保持整個(gè)排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)行T4分鐘，控制器(9)控制將每個(gè)切換井內(nèi)的電動(dòng)閘板開(kāi)啟度調(diào)為100%，結(jié)束調(diào)控；
h)j=j+l；
i)當(dāng)j < I時(shí)，執(zhí)行步驟j);否則，保持整個(gè)排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)行T2分鐘，每個(gè)液位儀將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的液位數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的液位測(cè)量值盡，f=l, 2，3，…r ;當(dāng)?shù)?個(gè)控制段的液位檢測(cè)值私，f=l, 2，3，…r都小于預(yù)設(shè)的液位閥值私時(shí)，保持整個(gè)排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)行T3分鐘，控制器控制將每個(gè)切換井內(nèi)的電動(dòng)閘板開(kāi)啟度調(diào)為100%，結(jié)束調(diào)控；
判斷污染物通量對(duì)應(yīng)的切換井中電動(dòng)閘板的開(kāi)啟度，當(dāng)電動(dòng)閘板的開(kāi)啟度為O時(shí)，執(zhí)行步驟h);否則，將電動(dòng)閘板的開(kāi)啟度減小R，并保持Tl分鐘，然后執(zhí)行步驟f)。
[0009]作為優(yōu)化，所述步驟b)中第i Λ~，?=1, 2，J…/切換井內(nèi)的濁度儀實(shí)時(shí)檢測(cè)第?個(gè)切換井內(nèi)的濁度數(shù)據(jù)所述控制器每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的濁度數(shù)據(jù)A傳至控制器。
[0010]作為優(yōu)化，所述步驟b)中第i個(gè)，i=l, 2，J…/切換井內(nèi)的電導(dǎo)率儀實(shí)時(shí)檢測(cè)第i個(gè)切換井內(nèi)的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)尤，所述控制器每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)尤，傳至控制器。
[0011]作為優(yōu)化，所述步驟b)中第i個(gè)，2，J…J切換井內(nèi)的多普勒超聲流量計(jì)實(shí)時(shí)檢測(cè)第i個(gè)切換井內(nèi)的流量仏，所述控制器每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的流量Qi傳至控制器。
[0012]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)將排水干渠劃分為多個(gè)控制段，各個(gè)可控制段可以單獨(dú)進(jìn)行控制，該排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)施方便，可利用原有合流制排水系統(tǒng)的管道，極大的節(jié)省建設(shè)費(fèi)用。同時(shí)將不同污染負(fù)荷的污水分開(kāi)，溢流的為低污染負(fù)荷污水，高負(fù)荷污水進(jìn)入排水干渠。
[0013]2、溢流走低污染負(fù)荷的污水，可以使排水干渠接收更多高污染負(fù)荷污水，提高輸送能力。不需要人員操控，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)監(jiān)控自動(dòng)運(yùn)行，便于城市雨洪管理，同時(shí)可根據(jù)實(shí)際需要選擇作為對(duì)比的水質(zhì)參數(shù)。
[0014]3、排水干渠水質(zhì)調(diào)控方法根據(jù)污染物通量大的切換中的水先進(jìn)入排水干渠，小的等候的原則進(jìn)行調(diào)控，減少了排水干渠的壓力，提高了排水高區(qū)對(duì)高污染負(fù)荷污水的輸送能力，還降低了混合污水造成的面源污染。具體地，將污染物通量小的排水干管的電動(dòng)閘板開(kāi)啟度變小，使部分污水無(wú)法進(jìn)入排水干渠，這部分污水按照棄流原則通過(guò)溢流管進(jìn)入調(diào)蓄池進(jìn)行調(diào)蓄，待排水干渠中液位下降后在排入，或者這部分棄流的污水直接通過(guò)旋流沉沙井的簡(jiǎn)單處理排入自然水體，最大限度減少對(duì)水體的污染。這樣能夠有效減少排水干渠接受污染物通量小的污水量，提高了排水干渠的截污能力，排水干渠可以接受更多污染物負(fù)荷通量大污水，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)排水干渠的整體調(diào)控，降低了混合污水造成的面源污染。若運(yùn)行一段時(shí)間后，排水干渠水位沒(méi)有下降，按照上述步驟重復(fù)運(yùn)行系統(tǒng)，繼續(xù)根據(jù)流量測(cè)量值對(duì)各排水干管進(jìn)行篩除，然后進(jìn)行污染物通量對(duì)比。
[0015]4、提高了排水干渠對(duì)高污染負(fù)荷污水的輸送能力，能有效的控制污水廠(chǎng)進(jìn)水的水質(zhì)與水量，保證處理效果，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)水量雙錯(cuò)峰調(diào)節(jié)，通過(guò)對(duì)最不利控制點(diǎn)一溢流點(diǎn)的水量調(diào)控，不僅降低面源污染風(fēng)險(xiǎn)，也能有效避免城市內(nèi)澇的問(wèn)題。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)的平面示意圖。
[0017]圖2為截流式合流制排水系統(tǒng)的原理示意圖。
[0018]圖3為分流制排水系統(tǒng)原理示意圖。
[0019]圖中，液位儀I，濁度儀2，電導(dǎo)率儀3，多普勒超聲流量計(jì)4，電動(dòng)閘板5，進(jìn)水管6，溢流管7，出水管8，控制器9，切換井10，排水干渠11。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例1:參見(jiàn)圖1，基于面源污染控制的排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)，包括排水干渠11，排水干渠11上具有多根出水管8，在排水干渠11上每m根(m的取值根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)而定)出水管8的管段劃分為一個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)選取一個(gè)最不利控制點(diǎn)，所述最不利控制點(diǎn)是該區(qū)域內(nèi)最容易出現(xiàn)污水溢出的點(diǎn)； 還包括控制器9，設(shè)置在排水干渠11內(nèi)、且位于每個(gè)最不利控制點(diǎn)處的液位儀I和多個(gè)切換井10 ;液位儀I用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排水干渠11該控制段內(nèi)最不利控制點(diǎn)的水位高度，并實(shí)時(shí)將檢測(cè)到的液位數(shù)據(jù)傳輸至控制器9，每個(gè)切換井10與每根出水管8 一一對(duì)應(yīng)連通，每個(gè)切換井10上均設(shè)有進(jìn)水管6和溢流管7，進(jìn)水管6的高度高于出水管8，同時(shí)同一個(gè)切換井10上進(jìn)水管6和出水管8設(shè)在相向設(shè)置，而溢流管7設(shè)置在切換井的側(cè)面上，進(jìn)水管6上設(shè)有多普勒超聲流量計(jì)4，該多普勒超聲流量計(jì)4用于實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)水管6中進(jìn)入對(duì)應(yīng)切換井10中水的流量，進(jìn)而間接地控制排水干渠中的液位；溢流管7將切換井10與調(diào)蓄池或沉砂池連通，溢流管7用于排水干渠水質(zhì)調(diào)控時(shí)按照棄流原則將部分低污染負(fù)荷的雨、污水溢流至調(diào)蓄池或沉砂池，通常地，多根溢流管7共用一個(gè)調(diào)蓄池或沉砂池。
[0022]每個(gè)切換井10內(nèi)還設(shè)有濁度儀2，電導(dǎo)率儀3和電動(dòng)閘板5。所述濁度儀2用于對(duì)應(yīng)的檢測(cè)切換井10內(nèi)水的濁度，并將檢測(cè)的濁度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至控制器9 ;所述電導(dǎo)率儀3用于檢測(cè)對(duì)應(yīng)的切換井10內(nèi)水的電導(dǎo)率，并將檢測(cè)的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至控制器9 ；所述電動(dòng)閘板5用于控制出水管8的開(kāi)啟度，實(shí)現(xiàn)調(diào)整從切換井10流入排水干渠11的雨、污水的流量大小。每個(gè)切換井10內(nèi)的濁度儀2、電導(dǎo)率儀3和電動(dòng)閘板5以及設(shè)置在每根進(jìn)水管6上的多普勒超聲流量計(jì)4分別與控制器8連接?？刂破骺刹捎矛F(xiàn)有技術(shù)。
[0023]實(shí)施例2:—種排水干渠水質(zhì)調(diào)控方法，采用是實(shí)施例1中的排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)，具體包括如下步驟:
O設(shè)所述排水干渠11上相鄰兩個(gè)最不利控制點(diǎn)之間的一段為一個(gè)控制段，如果相鄰兩個(gè)最不利控制點(diǎn)之間的間距小于或等于L，則將這兩個(gè)最不利控制點(diǎn)合并，(具體地，在間距小于或等于L的相鄰兩個(gè)最不利控制點(diǎn)的兩個(gè)中選取一個(gè)更容易溢水的，作為最不利控制點(diǎn)，即合并后確定的最不利控制點(diǎn))L取經(jīng)驗(yàn)值，在控制器9中預(yù)設(shè)開(kāi)啟排水干渠水質(zhì)調(diào)控模式時(shí)的液位閥值Htl和流量值閥值Q0 ;一條排水干渠11被劃分為/個(gè)控制段，各個(gè)控制段可以獨(dú)立工作；
2)每個(gè)控制段內(nèi)的液位儀I實(shí)時(shí)檢測(cè)排水干渠11相應(yīng)控制段內(nèi)(即該液位儀所在控制段內(nèi))最不利控制點(diǎn)的液位，并將檢測(cè)到的液位數(shù)據(jù)傳送到控制器9，所述控制器9每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的液位測(cè)量值盡，f=l, 2，3，-ν.,；
3)當(dāng)?shù)?個(gè)控制段的液位檢測(cè)值私大于或等于預(yù)設(shè)的液位閥值^時(shí)，開(kāi)啟排水干渠水質(zhì)調(diào)控模式，否則運(yùn)行常規(guī)模式(常規(guī)模式是指所有電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度均為100%)，所述排水干渠水質(zhì)調(diào)控模式的調(diào)控方法具體如下:
a)設(shè)每個(gè)控制段內(nèi)有#個(gè)切換井10，第A個(gè)切換井10對(duì)應(yīng)的進(jìn)水管6上的多普勒超聲流量計(jì)4檢測(cè)進(jìn)入第A個(gè)切換井10的污水的流量數(shù)據(jù)并將該流量數(shù)據(jù)込傳至控制器9，如果Qk彡Q0,則將該對(duì)應(yīng)的切換井10剔除，不納入到下面的調(diào)控步驟中，k的取值為左二入名K ;(不同控制段內(nèi)，I的取值可能不同)；
b)經(jīng)過(guò)步驟a)處理后，設(shè)每個(gè)控制段內(nèi)還剩下J個(gè)切換井10，第i個(gè)切換井10內(nèi)的濁度儀2檢測(cè)第i個(gè)切換井10內(nèi)水的濁度并將該濁度數(shù)據(jù)久.傳至控制器9，第i個(gè)切換井10內(nèi)的電導(dǎo)率儀3檢測(cè)第i個(gè)切換井10內(nèi)水的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)(，并將該電導(dǎo)率數(shù)據(jù)尤傳至控制器9，采用式(I)或(2)計(jì)算0所對(duì)應(yīng)的切換井10相應(yīng)的污染物通量的取值為 i=l，2，3…I;
PpDiXQi, i=l, 2，3…I (I);
Pi=KiXQi, i=l, 2, 3…I (2)；
c)所述控制器9對(duì)步驟b)計(jì)算得到的切換井10對(duì)應(yīng)的污染物通量Λ.從小到大進(jìn)行排序，從小到大排序后污染物通量記為J=I, 2，3...1 ；
d)令j=l ；
e)判斷污染物通量&對(duì)應(yīng)的切換井10的中電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度，當(dāng)電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度為O時(shí)，執(zhí)行步驟h)(當(dāng)最小的污染物通量&對(duì)應(yīng)的切換井10中電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度為O時(shí)，則直接跳轉(zhuǎn)判斷污染物通量&倒數(shù)第二小的切換井10中電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度是否為0，如果也為0，則判斷判斷污染物通量/^倒數(shù)第三小的切換井10中電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度是否為0，依次類(lèi)推，直到找到電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度不為O的那個(gè)切換井10，調(diào)小該切換井10的電動(dòng)閥板5);否則，將電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度減小R (R為經(jīng)驗(yàn)值，具體實(shí)施時(shí)，電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度可以為三檔，100%, 50%和0，那么次數(shù)開(kāi)啟度減小R則為開(kāi)啟度減小一檔，即如果原來(lái)開(kāi)啟度為100%則減小為50%，如果原來(lái)是50%則減小到0)，并保持Tl分鐘(電動(dòng)閥板5開(kāi)啟度減小后，需要保持一段時(shí)間，再來(lái)觀察其對(duì)應(yīng)控制段液位的影響，具體保持的時(shí)間Tl根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值調(diào)整)，然后執(zhí)行步驟f)；
f)每個(gè)液位儀I將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的液位數(shù)據(jù)傳送到控制器9，控制器9每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的液位測(cè)量值盡，f=l, 2, 3，…r，執(zhí)行下一
I K
少；
g)當(dāng)?shù)?個(gè)控制段的液位檢測(cè)值盡，f=l,2, 3，…r大于或等于預(yù)設(shè)的液位閥值私時(shí)，執(zhí)行步驟b)，否則保持整個(gè)排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)行T4分鐘(T4分鐘取經(jīng)驗(yàn)值)，控制器
(9)控制將每個(gè)切換井(10)內(nèi)的電動(dòng)閘板(5)開(kāi)啟度調(diào)為100%，結(jié)束調(diào)控；當(dāng)執(zhí)行了一次調(diào)控后，如果對(duì)應(yīng)的控制段的液位還沒(méi)有達(dá)到液位閥值^以下則需要繼續(xù)調(diào)控，如果液位下降到預(yù)設(shè)的液位閥值^以下則表明調(diào)控起了作用，調(diào)控結(jié)束；
h)j=j+l；
i)當(dāng)j < I時(shí)，執(zhí)行步驟j);否則(表示控制段內(nèi)所有切換井10中的電動(dòng)閥板5的開(kāi)啟度都已經(jīng)為0，保持T2分鐘，如果對(duì)應(yīng)控制段內(nèi)的液位下降到預(yù)設(shè)的液位閥值以下，則調(diào)控目的達(dá)到，結(jié)束調(diào)控；如果對(duì)應(yīng)控制段內(nèi)的液位任然大于或等于預(yù)設(shè)的液位閥值，則表示調(diào)控失敗。此處的T2分鐘的取值為經(jīng)驗(yàn)值)，保持整個(gè)排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)行T2分鐘，每個(gè)液位儀I將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的液位數(shù)據(jù)傳送到控制器9，控制器9每t分鐘(t分鐘根據(jù)要求精度，取經(jīng)驗(yàn)值)記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的液位測(cè)量值HPf=l, 2，3，…^ ;當(dāng)?shù)?個(gè)控制段的液位檢測(cè)值私，/=2, 2，3，…^都小于預(yù)設(shè)的液位閥值私時(shí)，保持整個(gè)排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)行T3分鐘，控制器9控制將每個(gè)切換井10內(nèi)的電動(dòng)閘板5開(kāi)啟度調(diào)為100%，結(jié)束調(diào)控；排水干渠水質(zhì)調(diào)控后液位達(dá)到要求時(shí)，繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，仍符合要求，各個(gè)電動(dòng)閘板開(kāi)啟度恢復(fù)100%，排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)關(guān)閉，切換到常規(guī)排水模式；
j)判斷污染物通量Λ.對(duì)應(yīng)的切換井10中電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度，當(dāng)電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度為O時(shí)，執(zhí)行步驟h);否則，將電動(dòng)閘板5的開(kāi)啟度減小R，并保持Tl分鐘(Tl分鐘取經(jīng)驗(yàn)值)，然后執(zhí)行步驟f)。
[0024]作為優(yōu)化，所述步驟b)中第i個(gè)，i=l, 2，J…/切換井10內(nèi)的濁度儀2實(shí)時(shí)檢測(cè)第i個(gè)切換井10內(nèi)的濁度數(shù)據(jù)所述控制器9每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的濁度數(shù)據(jù)A傳至控制器9。濁度儀2可以實(shí)時(shí)的檢測(cè)對(duì)應(yīng)的切換井10內(nèi)水的濁度，進(jìn)而反應(yīng)控制段內(nèi)排水干管中雨、污水的濁度，從而反映出雨、污水的COD (化學(xué)需氧量)、TP (總磷)、SS (懸浮固體)等水質(zhì)指標(biāo)。
[0025]作為優(yōu)化，所述步驟b)中第i個(gè)，i=l, 2，J…/切換井10內(nèi)的電導(dǎo)率儀3實(shí)時(shí)檢測(cè)第i個(gè)切換井10內(nèi)的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)尤，所述控制器9每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)尤，傳至控制器9。電導(dǎo)率儀3可以實(shí)時(shí)的檢測(cè)對(duì)應(yīng)的切換井10內(nèi)的電導(dǎo)率，進(jìn)而反應(yīng)控制段內(nèi)排水干管中雨、污水的電導(dǎo)率，從而反映出雨、污水的TN (總氮)NH3_ (銨根離子)等水質(zhì)指標(biāo)。
[0026]作為優(yōu)化，所述步驟b)中第i個(gè)，i=l, 2，J…/切換井10內(nèi)的多普勒超聲流量計(jì)4實(shí)時(shí)檢測(cè)第i個(gè)切換井10內(nèi)的流量Qi,所述控制器9每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的流量A傳至控制器9。多普勒超聲流量計(jì)4可以實(shí)時(shí)的檢測(cè)流入對(duì)應(yīng)切換井10內(nèi)的水的流量。實(shí)施例2中排水干渠水質(zhì)調(diào)控方法的中心思想是:在每個(gè)控制段中，讓污染物通量大的切換井中的電動(dòng)閥板開(kāi)啟度大，優(yōu)先進(jìn)入排水干渠，反之開(kāi)啟度小，滯后進(jìn)入排水干渠，從而實(shí)現(xiàn)控制段內(nèi)不同排水干管雨、污水排隊(duì)進(jìn)入排水干渠。
[0027]電動(dòng)閘板的開(kāi)啟度變化，開(kāi)啟度變小時(shí)出水管中雨、污水無(wú)法全部排入排水干渠，按照棄流原則部分雨、污水通過(guò)溢流管排入調(diào)蓄池，隨后再排入排水干渠或者經(jīng)過(guò)旋流沉砂池中經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理排入水體。棄流的污水是經(jīng)過(guò)選擇的污染物通量小的污水，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理排水水體大大減小了截流后直接棄流對(duì)環(huán)境造成的面源污染。污染物通量小的污水被棄流，提高了排水干渠的截污能力，排水干渠可以接受更多污染物負(fù)荷通量大污水。
[0028]多條相近的出水管共用一個(gè)調(diào)蓄池，排水干渠水質(zhì)調(diào)控時(shí)，按照排隊(duì)原則，污染物通量小的排水干管的雨、污水先排入調(diào)蓄池，減小了對(duì)水體環(huán)境的污染并且減小了排水干渠流量的壓力。
[0029]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.基于面源污染控制的排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于:包括排水干渠(11)，排水干渠(11)具有多根出水管(8),排水干渠(11)每m根出水管(8)的管段劃分為一個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)選取一個(gè)最不利控制點(diǎn)，所述最不利控制點(diǎn)是該區(qū)域內(nèi)最容易出現(xiàn)污水溢出的占.還包括控制器(9)，設(shè)置在排水干渠(11)內(nèi)且位于每個(gè)最不利控制點(diǎn)處的液位儀(I)和多個(gè)切換井(10)； 所述每個(gè)切換井(10)與每根出水管(8)--對(duì)應(yīng)連通,每個(gè)切換井(10)上均設(shè)有進(jìn)水管(6)和溢流管(7)，所述進(jìn)水管(6)的高度高于出水管(8)，所述進(jìn)水管(6)上設(shè)有多普勒超聲流量計(jì)(4)； 每個(gè)切換井(10)內(nèi)還設(shè)有檢測(cè)切換井(10)內(nèi)水濁度的濁度儀(2)，檢測(cè)切換井(10)內(nèi)水電導(dǎo)率的電導(dǎo)率儀(3)和用于控制出水管(8)開(kāi)啟度的電動(dòng)閘板(5)； 所述每個(gè)切換井(10)內(nèi)的濁度儀(2)、電導(dǎo)率儀(3)和電動(dòng)閘板(5)以及設(shè)置在每根進(jìn)水管(6)上的多普勒超聲流量計(jì)(4)分別與控制器(9)連接。
2.一種排水干渠水質(zhì)調(diào)控方法，其特征在于:采用權(quán)利要求1所述的排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)；具體包括如下步驟: 設(shè)所述排水干渠(11)上相鄰兩個(gè)最不利控制點(diǎn)之間的一段為一個(gè)控制段，如果相鄰兩個(gè)最不利控制點(diǎn)之間的間距小于或等于Z，則將這兩個(gè)最不利控制點(diǎn)合并，Z取經(jīng)驗(yàn)值，在控制器(9)中預(yù)設(shè)開(kāi)啟排水干渠水質(zhì)調(diào)控模式時(shí)的液位閥值^和流量值閥值仏； 每個(gè)控制段內(nèi)的液位儀(I)實(shí)時(shí)檢測(cè)排水干渠(11)相應(yīng)控制段內(nèi)最不利控制點(diǎn)的液位，并將檢測(cè)到的液位數(shù)據(jù)傳送到控制器(9)，所述控制器(9)每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的液位測(cè)量值盡，f=l, 2，3，…r ； 當(dāng)?shù)?個(gè)控制段的液位檢測(cè)值私大于或等于預(yù)設(shè)的液位閥值^時(shí)，開(kāi)啟排水干渠水質(zhì)調(diào)控模式，否則運(yùn)行常規(guī)模式，所述排水干渠水質(zhì)調(diào)控模式的調(diào)控方法具體如下； 設(shè)每個(gè)控制段內(nèi)有#個(gè)切換井(10 )，第A個(gè)切換井(10 )對(duì)應(yīng)的進(jìn)水管(6 )上的多普勒超聲流量計(jì)(4)檢測(cè)進(jìn)入第A個(gè)切換井(10)的污水的流量數(shù)據(jù)并將該流量數(shù)據(jù)込傳至控制器(9)，如果QkSQ0,則將該對(duì)應(yīng)的切換井(10)剔除，不納入到下面的調(diào)控步驟中j的取值為 k=l，2，3…K., 經(jīng)過(guò)步驟a)處理后，設(shè)每個(gè)控制段內(nèi)還剩下I個(gè)切換井(10)，第i個(gè)切換井(10)內(nèi)的濁度儀(2)檢測(cè)第i個(gè)切換井(10)內(nèi)水的濁度Di,并將該濁度數(shù)據(jù)Di傳至控制器(9)，第i個(gè)切換井(1 )內(nèi)的電導(dǎo)率儀(3 )檢測(cè)第i個(gè)切換井(1 )內(nèi)水的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)Ki，并將該電導(dǎo)率數(shù)據(jù)Ki傳至控制器(9)，采用式(I)或(2)計(jì)算A所對(duì)應(yīng)的切換井(10)相應(yīng)的污染物通量Λ.，i的取值為i=l’ 2，3—1; PpDiXQi, i=l, 2，3…I (I); PpKiXQi, i=l, 2，3…I (2)； 所述控制器(9)對(duì)步驟b)計(jì)算得到的切換井(10)對(duì)應(yīng)的污染物通量從小到大進(jìn)行排序，從小到大排序后污染物通量記為j=l, 2，3.“ I ；
令 j=l ;判斷污染物通量Pj對(duì)應(yīng)的切換井(10)的中電動(dòng)閘板(5)的開(kāi)啟度，當(dāng)電動(dòng)閘板(5)的開(kāi)啟度為O時(shí)，執(zhí)行步驟h);否則，將電動(dòng)閘板(5)的開(kāi)啟度減小R，并保持Tl分鐘，然后執(zhí)行步驟f); 每個(gè)液位儀(I)將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的液位數(shù)據(jù)傳送到控制器(9)，控制器(9)每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的液位測(cè)量值盡，f=l, 2, 3，…r，執(zhí)行下一步; 當(dāng)?shù)?個(gè)控制段的液位檢測(cè)值^rP f=l, 2, 3，…r大于或等于預(yù)設(shè)的液位閥值私時(shí)，執(zhí)行步驟b)，否則保持整個(gè)排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)行T4分鐘，控制器(9)控制將每個(gè)切換井(10)內(nèi)的電動(dòng)閘板(5)開(kāi)啟度調(diào)為100%，結(jié)束調(diào)控；
j=j+l ; 當(dāng)j < I時(shí)，執(zhí)行步驟j);否則，保持整個(gè)排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)行T2分鐘，每個(gè)液位儀(I)將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的液位數(shù)據(jù)傳送到控制器(9)，控制器(9)每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的液位測(cè)量值私，f=l, 2，3，…r ;當(dāng)?shù)?個(gè)控制段的液位檢測(cè)值私，f=l，2，3,…r都小于預(yù)設(shè)的液位閥值私時(shí)，保持整個(gè)排水干渠水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)行T3分鐘，控制器(9)控制將每個(gè)切換井(10)內(nèi)的電動(dòng)閘板(5)開(kāi)啟度調(diào)為100%，結(jié)束調(diào)控； 判斷污染物通量Pj對(duì)應(yīng)的切換井(10)中電動(dòng)閘板(5)的開(kāi)啟度，當(dāng)電動(dòng)閘板(5)的開(kāi)啟度為O時(shí)，執(zhí)行步驟h);否則，將電動(dòng)閘板(5)的開(kāi)啟度減小R，并保持Tl分鐘，然后執(zhí)行步驟f )。
3.如權(quán)利要求2所述的排水干渠水質(zhì)調(diào)控方法，其特征在于:所述步驟b)中第i個(gè)，i=l, 2，3…I切換井(10)內(nèi)的濁度儀(2)實(shí)時(shí)檢測(cè)第i個(gè)切換井(10)內(nèi)的濁度數(shù)據(jù)Dp所述控制器(9)每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的濁度數(shù)據(jù) 傳至控制器(9)。
4.如權(quán)利要求2所述的排水干渠水質(zhì)調(diào)控方法，其特征在于:所述步驟b)中第i個(gè)，i=l, 2，3…I切換井(10)內(nèi)的電導(dǎo)率儀(3)實(shí)時(shí)檢測(cè)第i個(gè)切換井(10)內(nèi)的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)K1,所述控制器(9)每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)(，傳至控制器(9)。
5.如權(quán)利要求2所述的排水干渠水質(zhì)調(diào)控方法，其特征在于:所述步驟b)中第i個(gè)，i=l, 2，J…J切換井(10)內(nèi)的多普勒超聲流量計(jì)(4)實(shí)時(shí)檢測(cè)第i個(gè)切換井(10)內(nèi)的流量込，所述控制器(9)每t分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，每η次求平均作為nt分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)檢測(cè)段的流量込傳至控制器(9)。
【文檔編號(hào)】G05D27/02GK104234171SQ201410511697
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】姚娟娟, 徐洋, 張智, 范培震, 張亞峰 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)