在线监测助力排水提质增效—智慧排水之乱弹（46）

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小编按：排水系统提质增效怎么做？排水管网的分区量化诊断是关键。本文结合实际案例，按照“源网厂”的全过程体系，进行量化诊断和分析判断。拿数据来说话，支持排水管网的分区诊断和识别，客观反映排水管网问题，为排水系统提质增效提供事实依据。

我国多数城市存在污水厂的水质浓度普遍偏低的现象。低浓度的污水导致污水厂的运行负荷远小于设计负荷，给污水厂的运行管理带来不便，污水厂处理工艺无法高效运转，而且造成资金和能源的大量浪费。地下水位过高及管网缺陷导致的入流入渗是城市污水管网普遍存在的问题，利用监测识别入流入渗严重区域并开展检测和诊治工作是排水管理的重要任务之一。

以某市污水处理厂为例，从下游污水处理厂逐步向上游梳理管道连接关系，以分区问题诊断为导向，将进厂主干管线、泵站转输管线、主干管关键节点以及典型地块出口用多点同步在线流量监测的方式组织起来，并辅以雨量监测点位。根据现场踏勘情况，监测设备安装分三批次进行，在过程中优化完善监测布点，同时进行水质监测，快速组建管网排查诊断网络。

1.监测设备选择

监测设备采用北京清环智慧水务科技有限公司生产的THwater系列的TWQ流量监测仪，监测频率为1min。THWater在线监测设备可实时传输瞬时监测数据，监测平台对数据可视化曲线呈现，反映监测点位流体的实时变化，每台设备每天共积累产生1440条监测数据，长期监测的话每年可产生近52万条监测数据。结合合理有效的监测方案及数据分析工作，能够有效地识别出监测区域内排水系统的问题。

2.背景数据分析

2.1雨量分析

降雨量作为背景监测，可供流量监测提供参考。由于降雨时空分布的差异性，因此在区域内合适位置就近安装在线雨量计（TWR，清环智造）一台。统计监测期内降雨（≥2mm）情况。降雨等级划分如图所示：监测期内降雨频密，多为中小雨天气，大到暴雨天气较少。

2.2进厂运行状态分析

进厂运行状态分析主要基于水量与水质数据。数据表明随降雨量的增加，区域内水量呈逐渐增大的趋势。可初步判断上游管网受降雨影响较大，存在入流入渗的情况。

进一步统计污水处理厂BOD与COD进水数据，COD与BOD浓度呈现明显的正相关，相关性系数为0.87，拟合度高，且相关性结果可靠（显著性1.1×10^-9），考虑到BOD检测过程较长、难度较大，因此可用COD浓度表征污水水质的变化情况。

3.旱天入流入渗分析

3.1方法选择

根据现场踏勘，初步判断系统中旱天水量主要为生活污水与入渗客水。在评估旱天水量中客水的入渗程度中，目前常用的旱天入流入渗分析方法有夜间最小流量法和物料平衡法。前者一般适用于非工商业用地、日累积流量波动性较大，且连续数据有明显的波峰与波谷，比如：

而研究区域的现状是

分析区域管网排水特征发现，排水系统中越下游的监测点汇水量越大，且受到上游多种污水排放相叠加的影响，旱天流量的波动性越没有显著的差异性，理想中的周期性的婀娜曲线在现实中并不存在。(比小明的熊还平)

物料守恒方法则是通过旱天流量数据识别典型旱天流量变化规律，结合代表点位人工水质检测结果，利用物料守恒定律，计算旱天外来水入渗量，进而得到各监测分区旱天入渗率。

3.2数据统计

（1）水量数据统计

自设备安装之日的监测期间，持续对设备开展运营维护工作，排除垃圾缠绕、碎石冲击、淤泥淤积等客观条件对数据获取的干扰，保障设备运行稳定性和数据有效性。19台监测设备在监测期间运行状态良好，共收集分钟级监测数据超260万条【数据量好大】。

（2）水质数据统计

由于居住小区总出水节点水质容易受到小区内化粪池、绿化浇洒、客水水入渗的影响。因此，在典型污染物浓度监测中采用了精细化布点检测方案，保证每个小区布设5个点位，点位覆盖小区内部的楼宇间出水、化粪池进水、化粪池出水及小区出水节点。取样频率为60min。源头布设共涉及4个小区，小区的入住率均在90%以上。点位布置如图所示。

各小区楼宇间污染物浓度变化如图所示。

研究区域内水系发达，地下水位较高，**小区C监测楼座区受客水影响较大，统计C点水质检测数据，2:00-5:00间居民几乎无排水现象，水质浓度较低，污水管道内主要为入渗客水，水质浓度均值为13.5mg/L【比豆浆还稀】，**小区C点COD浓度变化如图所示。

参考相关设计规范，地下水入渗量的正常范围应为平均日综合生活污水和工业废水总量的10%~15%，以入渗率15%为标准，入渗率高于15%时需对管网建议进行相应的检测和修复。为更好的指导污水厂的提质增效，缩小管道工程施工的范围，对各排水分区入渗率划分为5个入渗等级。入流入渗等级图如图所示。

4.小结

城市地下排水管网庞大且复杂，目前我国许多数城市存在水厂进水浓度较低，客水入侵严重的问题。全面的开展CCTV管道检测工作，成本投入较高且费时费力。通过对管网拓扑分析，运用在线监测技术，基于分层级的布点方案，同时配合水质检测，可实现各排水分区的入流入渗等级划分，不仅可以迅速锁定客水入渗严重区域的管段，还可定量支持管道的CCTV检测与设计工作。

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