南國英 崔笑穎 代學民 溫雪梅 李士波 滕 非 李亞楠

(河北建筑工程學院，河北 張家口 075000)

0 引 言

城市污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量異常波動是影響其污水處理廠運行狀況、處理效率及出水水質(zhì)的重要因素.張家口市某污水處理廠曾連續(xù)數(shù)月進水COD濃度超過設計限值，持續(xù)超標進水導致污水處理廠生物池菌膠團解體，生物池表面漂浮大量死泥，造成運行困難，以致出水水質(zhì)超標.

污水處理廠進水水質(zhì)、水量異常波動的原因可能是服務區(qū)某些單位偷排、超標排放等.構(gòu)建污水排水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)，對不同區(qū)域污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量進行監(jiān)測排查，是及時發(fā)現(xiàn)超標排放源、提供污水處理廠運行工況調(diào)整應對策略以及對運行效果實施預警的重要手段之一.

城市污水排水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測站群、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)[1-5]和監(jiān)控中心系統(tǒng)[1-5]組成.

監(jiān)測站群中各監(jiān)測站點及時采集其所服務區(qū)域的污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量數(shù)據(jù)信息，并將這些數(shù)據(jù)信息通過監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳至監(jiān)控中心系統(tǒng)，由監(jiān)控中心系統(tǒng)對其進行分析評判，作出評判及響應策略指導.

1 城市排水系統(tǒng)分析

分析、凝練張家口市中心城區(qū)污水排水系統(tǒng)規(guī)劃，得到張家口市中心城區(qū)污水排水管網(wǎng)監(jiān)測站點布置結(jié)構(gòu)圖(見圖2).張家口市中心城區(qū)排水系統(tǒng)包括一座污水處理廠，兩條主干管，四條干管及若干條支管.兩條主干管直接連入污水處理廠；第一條干管服務區(qū)域為橋西區(qū)，第二條為橋東區(qū)，第三條為橋東區(qū)及經(jīng)開區(qū)，第四條為工業(yè)園區(qū).

根據(jù)張家口市中心城區(qū)現(xiàn)有污水排水系統(tǒng)配置、雨水排水系統(tǒng)配置情況及相應的專項規(guī)劃，結(jié)合污水監(jiān)測站點設置位置所涉及的污水排水管線，認定本系統(tǒng)污水監(jiān)測站點涉及的管段包括雨污合流與污水管段兩類管段.

結(jié)合張家口市中心城區(qū)污水管網(wǎng)工程管線布置規(guī)劃圖和實地考察，對污水排水管網(wǎng)進行劃分，清水河西側(cè)干管為Ⅰ號干管，清水河東側(cè)干管為Ⅱ號干管，貫穿建國路的干管為Ⅲ號干管，工業(yè)園區(qū)干管為Ⅳ號干管.Ⅰ號干管下設七條一級支管和若干條二級支管.Ⅱ號干管下設十三條一級支管和若干條二級支管.Ⅲ號干管下設十二條一級支管和若干條二級支管.Ⅳ號干管下設兩條一級支管和若干條二級支管.

對各主干管、干管及支管進行編號，并劃定其服務區(qū).例如Ⅰ號干管編號Ⅰ，服務于橋西區(qū)，Ⅰ號干管下設七條一級支管，編號分別為Ⅰ-Ⅰ至Ⅰ-Ⅶ(見圖1)，其中Ⅰ-Ⅰ服務于西沙河、明德南片區(qū)(見圖1虛線框范圍).

圖1 Ⅰ號干管結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)組成

2.1 監(jiān)測站點布置

為全面監(jiān)測污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量動態(tài)變化，監(jiān)測站點的布置從管網(wǎng)的源頭開始，首先沿著市政污水管網(wǎng)干線的排水走向在關鍵節(jié)點進行布點.每一處監(jiān)測站點相應服務區(qū)域的污水量基本一致.然后在支線布置監(jiān)測站點，應優(yōu)先布置重點區(qū)域，如包含大型工業(yè)企業(yè)、公共服務機構(gòu)等單位的區(qū)域；居民生活區(qū)域監(jiān)測站點布置則應稀疏且均勻.

主干管、干管及支管配置站點共計37座，見張家口市中心城區(qū)污水排水管網(wǎng)監(jiān)測站點布置結(jié)構(gòu)圖(圖2).

圖2 張家口市中心城區(qū)污水排水管網(wǎng)監(jiān)測站點布置結(jié)構(gòu)圖

主干管監(jiān)測站點2座(編號A-1、B-2).干管共18座，以Ⅰ號干管為例，設站點5座(編號Ⅰ-1至Ⅰ-5)，其中Ⅰ-2表示第一條干管上第二個監(jiān)測站點，位于第一條一級支管與干管交接處下游，服務區(qū)域為Ⅰ-Ⅰ片區(qū).支管共17座，站點編號Ⅰ-Ⅳ-1，表示第一條干管中第四條一級支管上的第一個監(jiān)測站點；站點編號Ⅰ-Ⅰ-Ⅰ-1，表示第一條干管中第一條一級支管中第一條二級支管上的第一個監(jiān)測站點.

各監(jiān)測站點具體布置情況如下例：

3#監(jiān)測站點 站點編號為Ⅰ-3，為第一條干管的第三個監(jiān)測站.站點位置位于解放橋西頭方涵.監(jiān)測污水來源為新華街、第一醫(yī)院、至善街的沿線污水.3#監(jiān)測站點地理位置見圖3，周邊環(huán)境見圖4.

圖3 3#監(jiān)測站點地理位置圖 圖4 3#監(jiān)測站點周邊環(huán)境實景圖

監(jiān)測站點站房內(nèi)根據(jù)實際需要配置污水流量檢測儀器，COD、氨氮、總氮、總磷等水質(zhì)指標的水質(zhì)檢測儀器[1-4]以及監(jiān)測信號發(fā)射設備等.根據(jù)設備工作需要，站房內(nèi)應安裝相應設備調(diào)節(jié)溫度等環(huán)境條件以保證其正常運行.

2.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用公共服務網(wǎng)絡信息傳輸系統(tǒng).監(jiān)測站點收集到污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)、水量信息，經(jīng)變送器輸出標準電信號，控制模塊將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳臄?shù)字量，經(jīng)通信模塊將其傳輸至遠程管理計算機，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸.

2.3 監(jiān)控中心系統(tǒng)

監(jiān)控中心系統(tǒng)與張家口市環(huán)境在線監(jiān)測中心共用其監(jiān)控設備，利用其現(xiàn)有服務器收發(fā)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并利用現(xiàn)有計算機設備，增加本系統(tǒng)開發(fā)的由不同區(qū)域污水排放源的數(shù)據(jù)庫、估算支持系統(tǒng)、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)和決策系統(tǒng)組成的專家?guī)煜到y(tǒng)，對水質(zhì)、水量實時狀況作出評判，以及對超出可接受范圍的水質(zhì)、水量提出相應級別預警和提出應對建議.

3 結(jié) 語

(1)張家口市中心城區(qū)污水排水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立，能夠及時監(jiān)測污水排水水質(zhì)、水量情況，發(fā)現(xiàn)污水排水管網(wǎng)中水質(zhì)變化原因，為污水處理廠應對水質(zhì)變化提供預警.

(2)城市污水排水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測站群、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng).

(3)監(jiān)測站點共布置37座.主干管監(jiān)測站點2座，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四條干管上監(jiān)測站點共18座，一級支管、二級支管監(jiān)測站點共17座.

[1]孟慶強,吳大為,林毅,鐘雄,冼慧婷.探討城市污水在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用[J].中國給水排水,2004,(7):34～36

[2]李翊君.杭州市某污水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].中國給水排水,2009,25(4):49～52

[3]梁萬用,江泳,崔光照.基于GPRS的無線污水監(jiān)測系統(tǒng)[J].微計算機信息,2008,(25):173～174

[4]盧偉,王習群.基于GSM短信息的污水處理水質(zhì)水量在線監(jiān)測系統(tǒng)[J].中國市政工程,2005,(4):50～51+53

[5]傅其鳳,安旭朝,陳國慶.工業(yè)園區(qū)污水水質(zhì)和流量在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用[J].給水排水,2015,51(11):100～102