專利名稱：一種雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及飲用水給水管網的試驗模擬系統(tǒng)技術領域，特別涉及一種雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)。
背景技術：
給水管網是城市給水系統(tǒng)中的重要組成部分，其作用是把經水廠凈化后的符合國家生活飲用水水質標準的水輸送至用戶終端。我國多數(shù)自來水廠出水水質的各項指標都能達到或優(yōu)于國家飲用水水質標準，但通過管網輸送至用戶時，往往達不到標準甚至危及用戶身體健康。資料表明，自來水廠的水從出廠到用戶，水質呈現(xiàn)明顯降低的趨勢，主要表現(xiàn)在鐵、錳、色度、濁度、細菌總數(shù)等在水中的含量增加，甚至超過國家標準，這在國內很多水廠的實際運行中都有所發(fā)現(xiàn)。此外，盡管水處理技術的飛速發(fā)展充分保證了處理后水質的安全、衛(wèi)生，但是，管網中的二次污染問題已成為影響出水水質無法達標的主要因素，是水質研究工作和水質處理研究工作的重點。給水管網就像一個敏感的、動態(tài)的和具有自身特性的巨大反應器，水由于在管道內滯留時間過長，本身不斷受到再次污染，在管道內發(fā)生著復雜的物理、化學及生物學變化，導致管道內衛(wèi)生狀況的下降。根據《城市供水行業(yè)2000年技術進步發(fā)展規(guī)劃》中對國內34個主要城市管網水質資料進行統(tǒng)計，地表水水廠出廠水基本穩(wěn)定的占21%，腐蝕性的占50 %，輕微結垢的占29 %。地下水水廠出廠水基本穩(wěn)定的占50 %，有腐蝕性的占30 %，輕微腐蝕性的占20%。對占全國總供水量42. 44%的36個城市調查，出廠水平均濁度為1. 3 度，而管網水增加到1. 6度；色度由5. 2度增加到6. 7度；鐵由0. 09mg/l增加到0. llmg/1 ； 細菌總數(shù)由6. 6cfu/ml增加到29. 2cfu/mL·某城市發(fā)現(xiàn)供水管中管垢的厚度達16 20mm， 赤色，有腥味，含16種金屬元素，檢出鐵細菌、埃希氏大腸桿菌等6種微生物(詳見秦秋莉、 陳景艷，我國城市供水安全狀況分析及保障對策研究，水利經濟，2001. 5)。根據上海、天津等市定期測定管網粗糙系數(shù)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)無防腐措施的管道輸水能力已降低了 1/3以上。管道結垢、輸水水質惡化，管道輸水能力下降已成為城市供水管網普遍存在的現(xiàn)象。隨著我國城市建成區(qū)的擴大和城鄉(xiāng)一體供水方式快速推進及社會的進步和人民生活水平的提高，居民對于飲用水的要求已經不再僅僅局限于壓力和水量的保障，而是更多的關注水質問題，城市供水管網的水質穩(wěn)定及安全問題日趨迫切。飲用水水質不僅要在出廠時達標，而且需要在用戶水龍頭處達標，符合飲用水水質標準。而作為飲用水輸送中最重要，也是最敏感的環(huán)節(jié)-給水管網的衛(wèi)生則是保障最終龍頭出水水質安全的前提和基礎。研究管網內水質變化機理，提出并驗證相關應對技術措施，是確保管網內部衛(wèi)生和保障最終管網末梢出水水質安全的關鍵所在。開展以上研究工作，管網試驗研究是基本手段，可以通過三個層次的試驗手段來實現(xiàn)。最直接的是開展現(xiàn)場試驗，但存在外部條件不可控，很難開展針對性的定量研究的問題，更為關鍵的是試驗管網涉及千家萬戶，不能輕易投加試驗的藥劑；最簡單的是進行室內燒杯試驗或搭建簡單的局部反應器試驗，但這類試驗水樣少，不能做長時間循環(huán)試驗，與實際管道的真實工況比，存在嚴重的試驗失真問題。因此國內外不少研究機構均傾向采用循環(huán)管網模型的試驗裝置對真實管網進行高仿真模擬，提供全景展示和分析在現(xiàn)有技術中，國內外的循環(huán)管網水質模擬試驗系統(tǒng)均采用開式循環(huán)方式，即循環(huán)管道回路中連接有一個低位蓄水池，水流經管路后流入蓄水池，然后通過提升泵，將水提升到管路系統(tǒng)中進行循環(huán)。該蓄水池即是試驗原水調配水池又兼有排氣作用，但建成的開式循環(huán)管網試驗系統(tǒng)一般規(guī)模較小，循環(huán)設計都很簡單，循環(huán)回路較短，實質意義上不能算高仿真的循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)。具體在設計上主要存在著水流條件仿真差(每次循環(huán)水樣流經蓄水池時均與空氣大面積接觸，會影響循環(huán)水質；并且原水水池參與管網循環(huán)試驗，水流條件與實際管網存在一定差異)、條件控制不足(如無法對循環(huán)管路內滿管流加壓控制，不能模擬真實的給水干管管網的有壓運行環(huán)境)、模擬工況單一(如無法實現(xiàn)多水源性質切換、雙水源混合供水、外源污染性水質突變、管網二次加氯等各類復雜工況的模擬)、模擬失真較大等很多技術問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，在整個雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)中，各部件相互配合，仿真度高、可模擬實際的給水干管管網系統(tǒng)。一種雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，包括供水子系統(tǒng)以及通過帶第一閥門的管道與供水子系統(tǒng)連接的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)；所述的供水子系統(tǒng)包括第一供水水箱以及通過帶第二閥門的管道與第一供水水箱連通的第二供水水箱，所述的第一供水水箱和第二供水水箱均設有進水口、出水口和藥劑注入口 ；所述的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)為包括通過管道串聯(lián)的主循環(huán)泵、電磁流量計和高位補水排氣水箱的回路；所述的回路設有進水口，所述的回路的進水口與供水子系統(tǒng)連通；所述的回路在靠近高位補水排氣水箱的進水口和靠近高位補水排氣水箱的出水口的位置分別設有第三閥門和第四閥門；所述的回路連有由與第三閥門、高位補水排氣水箱和第四閥門串聯(lián)組成的支路并聯(lián)的帶第五閥門的第一管道支路、用于為回路補充水的補水系統(tǒng)、用于排出回路中水的放空支路和用于監(jiān)測回路中水的水質的水質監(jiān)測系統(tǒng)；所述的補水系統(tǒng)包括串聯(lián)的實驗水加注罐和實驗水加注泵，所述的實驗水加注泵的出口與回路連通，所述的實驗水加注罐的入口與供水子系統(tǒng)連通；所述的第一供水水箱、第二供水水箱和高位補水排氣水箱的頂面接近于同一水平面，所述的水平面位于所述的雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)的水平最高位置，所述的主循環(huán)泵的放置位置低于第一供水水箱、第二供水水箱和高位補水排氣水箱的放置位置；所述的高位補水排氣水箱包括箱體和位于箱體內的活塞狀浮蓋，所述的活塞狀浮蓋與箱體內壁之間留有空隙；所述的活塞狀浮蓋的密度小于水的密度。所述的第一供水水箱和第二供水水箱為雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)提供水源，所述的第一供水水箱的出水口和第二供水水箱的出水口分別位于第一供水水箱的底部和第二供水水箱的底部，即第一供水水箱的底面位置或者靠近底面的第一供水水箱的側壁，第二供水水箱的底面位置或者靠近底面的第二供水水箱的側壁，這樣，第一供水水箱和第二供水水箱中的水能更好地流動到獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)中，更好地為獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)供水。第一供水水箱和第二供水水箱的水源，一般采用自來水通過第一供水水箱和第二供水水箱的進水口直接供水或者儲水車運來后通過第一供水水箱和第二供水水箱的進水口直接灌入第一供水水箱和第二供水水箱，也可以根據試驗需要，通過第一供水水箱的藥劑注入口和第二供水水箱的藥劑注入口投加藥劑進行按需調配，得到所需的供水水源。為了讓供水水箱中的水 不受污染和順利地將供水水箱中的氣體排出，所述的第一供水水箱的頂部蓋有面積略大于第一供水水箱頂面的第一供水水箱防塵蓋；所述的第一供水水箱的側壁頂部設有用于排氣的通孔；所述的第二供水水箱的頂部蓋有面積略大于第二供水水箱頂面的第二供水水箱防塵蓋；所述的第二供水水箱的側壁頂部設有用于排氣的通孔。所述的第一供水水箱連有帶第一混合循環(huán)泵的第二管道支路，所述的第二管道支路的兩端分別與第一供水水箱連通；所述的第二供水水箱連有帶第二混合循環(huán)泵的第三管道支路，所述的第三管道支路的兩端分別與第二供水水箱連通；所述的第二管道支路與第三管道支路通過帶有第六閥門管道連通。所述的第二管道支路的兩端之間和第三管道支路的兩端之間分別均存在高度差，如第二管道支路的一端設在第一供水水箱底面或者靠近第一供水水箱底面的第一供水水箱側壁，第二管道支路的另一端設在第一供水水箱頂面或者靠近第一供水水箱頂面的第一供水水箱側壁。這樣，第一供水水箱的第二管道支路的兩端之間就有一定的高度差，在第一混合循環(huán)泵的作用下，第一供水水箱中的水從第二管道支路的一端(即第二管道支路的低端)出來，再從第二管道支路的另一端(即第二管道支路的高端)進去，使得供水水箱內的水在加藥后能進行充分攪拌，最終混合均勻，第二供水水箱基于同樣的原理進行混合循環(huán)。通過第二閥門的開閉可以實現(xiàn)第一供水水箱的水源與第二供水水箱的不同水源混合(兩種水源可以按試驗研究要求配置不同比例水量的試驗原水)，第二管道支路與第三管道支路通過帶有第六閥門管道連通，就可以使第一供水水箱中的水和第二供水水箱中的水在第一混合循環(huán)泵或者第二混合循環(huán)泵的作用下，充分混合均勻。本發(fā)明可以實現(xiàn)多個回路單一水質的試驗，模擬單一性質水源在管網內流動工況；也可以實現(xiàn)單一回路不同性質水源切換試驗，模擬經過一段時間運行后切換不同性質水源用于研究不同性質水源導致管網內部生化環(huán)境的變化機理及其對水質的影響。所述的主循環(huán)泵為獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中的水循環(huán)運行提供動力，使得獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中的水能有穩(wěn)定的流速，優(yōu)選地，主循環(huán)泵的底面位于雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)的最低水平面，以便獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中充滿來自供水子系統(tǒng)的試驗水時，主循環(huán)泵內腔體也能充滿水，啟動主循環(huán)泵為獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中的水提供動力。流速的控制采用主循環(huán)泵的變頻控制完成。流速的測量可采用電磁流量計。所述的補水系統(tǒng)中可采用串聯(lián)的實驗水加注罐和實驗水加注泵，同時還可以設置電磁流量計對補水量進行反饋，該補水系統(tǒng)主要是在初始化時可提供動力，使得進入循環(huán)管網子系統(tǒng)高位排氣補水水箱中的試驗原水液面高于供水水箱液面，這樣供水子系統(tǒng)中的試驗原水可大部分進入獨立的循環(huán)管網子系統(tǒng)中，節(jié)約原水損耗。當水質監(jiān)測系統(tǒng)由于監(jiān)測采樣的需要，造成獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中的水減少時，鑒于采樣的水是非常少的， 可以通過高位排氣補水水箱中的參與循環(huán)的蓄水完成補水，當循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道水量補水量比較大時，即循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道進行排氣后需要補充較大量的水或者高位排氣補水水箱的水位比較低時，可以采用補水系統(tǒng)進行補水，使得在高位排氣補水水箱始終有蓄水，保持在合適水位，防止空氣進入到循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中。所述的放空支路由放空閥和系統(tǒng)放空管組成，把做完模擬試驗后的循環(huán)管網水全部排出，然后通過供水水箱再重新灌水，開始新的試驗。 雖然國內外管網模擬系統(tǒng)中設有水箱以排除管路內的空氣，避免循環(huán)回路內出現(xiàn)真空進而產生失穩(wěn)和振動。但是現(xiàn)有的水箱為敞口的箱體，這種結構的水箱將不可避免使得水樣在循環(huán)過程中有與空氣接觸的機會，引起每次循環(huán)中水質性質的改變，導致管網模擬的仿真度下降，使研究結果出現(xiàn)較大的偏差。為此，在本發(fā)明雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)中，獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)中的高位補水排氣水箱設有與底面形狀相同的活塞狀浮蓋，所述的活塞狀浮蓋水平放置于高位補水排氣水箱內，并與高位補水排氣水箱內壁之間留有空隙，所述的活塞狀浮蓋的密度小于水的密度，這樣活塞狀浮蓋就能在高位補水排氣水箱中的水位上升或下降做活塞式運動，在確保排空管路內氣體的同時盡可能的減少循環(huán)水流與管外空氣接觸的機會，保證模擬管路水質與真實管網一致。對密度的要求主要是為了使活塞狀浮蓋能上浮，所述的密度是指活塞狀浮蓋整體的密度，并非是活塞狀浮蓋的材質的密度，如活塞狀浮蓋可以采用由薄不銹鋼板制成的中間充滿空氣的封閉式活塞式浮蓋，這樣的活塞式浮蓋也能浮在水上，滿足本發(fā)明對于活塞狀浮蓋的密度要求。所述的高位補水排氣水箱，其壁面與底面垂直，是一個任一橫截面的形狀和面積都相等的立體。這樣更方便形狀與橫截面相似、面積略小于橫截面的活塞狀浮蓋能在豎直方向上做活塞運動，同時，所述的高位補水排氣水箱的頂部蓋有面積略大于高位補水排氣水箱頂面的高位補水排氣水箱防塵蓋，所述的高位補水排氣水箱防塵蓋可以通過高位補水排氣水箱箱體獲得有效的支撐。所述的高位補水排氣水箱的側壁頂部設有用于排氣的通孔，這樣，既能大大減少水樣在循環(huán)過程中與空氣接觸的機會，又能將獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)中的循環(huán)水中的空氣順利排出。優(yōu)選的，可以選擇高位補水排氣水箱的箱體為圓柱形。為了能更好地排除獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)循環(huán)管路中的水中的氣泡，所述的高位補水排氣水箱的出水口位于高位補水排氣水箱的底部，即位于接近高位補水排氣水箱底面的高位補水排氣水箱側壁或者高位補水排氣水箱底面，所述的高位補水排氣水箱的進水口高于高位補水排氣水箱的出水口且低于高位補水排氣水箱箱高二分之一的位置。這樣，高位補水排氣水箱的進水口就高于高位補水排氣水箱的出水口，獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中的水流過的時候就有一定的落差，這樣氣泡由于密度小，就會上升，易排出。所述的回路在靠近高位補水排氣水箱的進水口和靠近高位補水排氣水箱的出水口的位置分別設有第三閥門和第四閥門；所述的回路連有由第三閥門、高位補水排氣水箱和第四閥門串聯(lián)組成的支路并聯(lián)的帶第五閥門的第一管道支路；基于上述的設計，本發(fā)明通過各閥門之間的開閉就能實現(xiàn)準封閉循環(huán)與封閉循環(huán)之間切換，當關閉第三閥門和第四閥門，開啟第五閥門，就可以實現(xiàn)完全的封閉循環(huán)，并且，第五閥門為過程調節(jié)閥，可在主循環(huán)泵頻率不變的情況下，通過開度調節(jié)控制封閉循環(huán)回路中的“滿管流”壓力，可以模擬實際管網運輸?shù)乃|運輸?shù)牟煌畨?。?述的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)為多個且多個獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道相同或不同；所述的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道為球墨鑄鐵管、聚乙烯管(PE管)、銅管或者不銹鋼管。獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道就是循環(huán)管網中的水流動的載體，也是運輸環(huán)境，由于不同材質的管道對水的二次污染的程度不一樣，具體發(fā)生的化學、物理和生物變化也會不同，因此，本發(fā)明選取了在實際管道中常用的球墨鑄鐵管、PE管、銅管、不銹鋼管等作為獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道，以研究不同的管道對運輸管網內水質變化的影響，提出相關的應對技術措施，并驗證相關應對技術措施的有效性。本發(fā)明中的供水子系統(tǒng)可以與多個獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)相連，多個獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)均可獨立進行試驗，如一個供水子系統(tǒng)與四個獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)相連，即一個供水子系統(tǒng)連接獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道為球墨鑄鐵管的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道為PE管的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道為不銹鋼管的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)和獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道為銅管的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)。為了監(jiān)測獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中的水質情況，獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道接有用于監(jiān)測回路中水的水質的水質監(jiān)測系統(tǒng)，獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道上取樣用于水質監(jiān)測的水量來說，是非常少的，幾乎可以忽略不計，一般通過高位排氣補水水箱中的蓄水就可以完成補水(特殊試驗情況下，獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道內的補水需求量超過高位排氣補水箱中的可提供的最大補水量，還能通過補水系統(tǒng)及時地補水)。在補水需求量比較大的情況下，可以通過補水系統(tǒng)及時地補水。因此，一般情況下，水樣經過水質監(jiān)測系統(tǒng)可以直接排入地溝。但是為了盡量減少采集水樣的水量對獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中水的影響；所述的水質監(jiān)測系統(tǒng)由水質監(jiān)測循環(huán)管道支路和水質監(jiān)測不可循環(huán)管道支路組成； 所述的水質監(jiān)測循環(huán)管道支路包括并聯(lián)的電導率儀、PH儀和溶解氧測試儀，所述的水質監(jiān)測循環(huán)管道支路的兩端分別與獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道連通。由于電導率監(jiān)測、水體PH 監(jiān)測和溶解氧監(jiān)測都不涉及化學變化，就能監(jiān)測，因此，上述經過監(jiān)測的水樣的水質和獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中水的水質基本相同，監(jiān)測后的水樣可以再次通過水質監(jiān)測循環(huán)回路回到獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中，基于上述理由，電導率監(jiān)測、水體PH監(jiān)測和溶解氧監(jiān)測都可以采用實時監(jiān)測，即隨時都可以進行監(jiān)測，不會引起監(jiān)測獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道中的水流的失穩(wěn)，其中，所述的電導率監(jiān)測、水體PH監(jiān)測和溶解氧監(jiān)測都可以采用市售的儀器設備。所述的水質監(jiān)測不可循環(huán)管道支路包括并聯(lián)的余氯檢測儀、濁度檢測儀和顆粒含量檢測儀，所述的水質監(jiān)測不可循環(huán)管道支路的一端與獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道連通， 另一端接入地溝。由于余氯監(jiān)測、濁度監(jiān)測和顆粒含量監(jiān)測需添加藥劑，改變了循環(huán)管道內試驗水水質，或引水出來檢測后失壓無法再通過壓力差回到獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道內，因此，只能排入地溝中，其中余氯監(jiān)測、濁度監(jiān)測和顆粒含量監(jiān)測都可以采用市售儀器進行監(jiān)測，為了減少水樣的損失，這三項指標的測試采取間歇定時監(jiān)測的方式?？扇藶檫M行開啟、關閉操作，也可以根據設定的初始時間、間隔時間自動開啟，達到測試穩(wěn)定所需時間并傳輸和顯示讀數(shù)信號后，自動關閉。為了模擬實際給水管網的二次消毒(如氯胺、二氧化氯、臭氧、次氯酸鈉等)、外源污染物入侵、水質突變等多種工況，研究其水質變化規(guī)律，所述的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道上連有藥劑加注系統(tǒng)，所述的藥劑加注系統(tǒng)包括串聯(lián)的藥劑加注罐和藥劑加注泵。通過藥劑加注系統(tǒng)可以選擇性地加入藥劑，其中，藥劑加注泵選用精密計量加注泵，精密計量加注泵可以根據設定的運行時間投加設定的藥劑的量，從而實現(xiàn)精確控制藥劑的加入時間和劑量。所述的藥劑加注系統(tǒng)的個數(shù)可以根據需要增加或減少。在雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)進行模擬試驗時，有時需要根據水質監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到的水質結果，選擇藥劑進行加入，優(yōu)選地藥劑加注系統(tǒng)的個數(shù)為1個 5個。還可以根據水質監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測加入藥劑后的水質結果，如消毒后的消毒副產物的監(jiān)測。另外，示蹤劑也可以通過藥劑加注系統(tǒng)加入，可以通過藥劑加注泵準確地控制加注的示蹤劑的量，保證每次試驗條件的基礎一致，在試驗前通過投加示蹤劑，來保證管路沖洗干凈，從而不會對試驗的結果造成干擾， 保證試驗結果的準確。所述的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道上設有用于人工取水采樣的出口，并在出口位置設有第七閥門，當不取水樣時，關閉第七閥門，當需要取水樣時，開啟第七閥門，可以直接從該出 口取水樣，采用化學反應的方法或者儀器分析法分析采樣水的水質指標。本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明供水子系統(tǒng)采用雙水源供水的供水子系統(tǒng)，并設計有單一循環(huán)攪拌和整體循環(huán)攪拌系統(tǒng)，單一循環(huán)攪拌系統(tǒng)可保證每個水箱內水質的均勻；整體循環(huán)攪拌系統(tǒng)可將兩個水箱內的水循環(huán)攪拌，保證雙水箱內不同原水能按比例充分混合。供水子系統(tǒng)能為雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)提供各種水質的自來水，并提供不同性質水源切換試驗，可以滿足循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)對不同水質水源的研究要求，以應對當前不同地方的不同水質的出廠自來水在管網運輸中出現(xiàn)的不同水質變化和不同的二次污染問題，能更高仿真模擬實際的出廠水在管網運輸中出現(xiàn)的問題，還能滿足城市水源更換前的評估和檢測需要。本發(fā)明高位補水排氣水箱能很好的排凈循環(huán)管網中的氣泡，并能用高位補水排氣水箱中實際參與循環(huán)的蓄水迅速補充試驗中流失掉的水，當高位補水排氣水箱中的液位較低時，可以通過補水系統(tǒng)進行補水，使得循環(huán)管網水質綜合模擬試驗更近似于實際和循環(huán)管網中的水流動穩(wěn)定，從而確保了試驗結果的準確性。本發(fā)明用于實現(xiàn)封閉循環(huán)的第一管道支路通過相關閥門之間的開閉就能實現(xiàn)準封閉循環(huán)與封閉循環(huán)之間切換，保證水質各項指標監(jiān)測的要求前提下，使得本發(fā)明實現(xiàn)封閉循環(huán)回路模擬實際供水管線。并且，通過封閉循環(huán)支路上的過程調節(jié)閥開度調節(jié)，可在主泵頻率不變的情況下，控制封閉循環(huán)回路中的“滿管流”壓力。使得通過本發(fā)明雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)進行試驗模擬的各項結果最大限度地接近實際的有壓干管給水運輸，有助于管網水質污染的原因機理、影響因素、控制方法的相關研究，有助于更好的認識飲用水在管網內的物理變化、生物變化和化學變化。本發(fā)明水質監(jiān)測系統(tǒng)和電磁流量計能很好地實現(xiàn)余氯監(jiān)測、濁度監(jiān)測、顆粒含量監(jiān)測、余氯監(jiān)測、濁度監(jiān)測、顆粒含量監(jiān)測和流量監(jiān)測，確保了循環(huán)管網中水質的參數(shù)和運行狀態(tài)的監(jiān)測，從而對循環(huán)管網中的工況有全面的掌握，從而更有利于研究清楚其中的物理變化、化學變化和生物變化，如余氯衰減規(guī)律和動力學分析、管網內消毒副產物的形成遷移的生化機理、給水管網的生物穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性、管垢電化學機理及管內微生物生境等基礎性研究提供高仿真的模擬硬件平臺，為給水管網二次污染的防控提供基礎理論數(shù)據。本發(fā)明藥劑加注系統(tǒng)可以精確地控制加注時間和加注劑量，可以進行雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)二次加氯、三次加氯、外源污染物入侵、水質突變等工況的模擬，用于研究藥劑加注時間、加注劑量以及外源污染物侵入后的水質變化規(guī)律和潛在危害等，以及驗證應對措施的有效性，提升了雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)的適應性，對改造現(xiàn)有飲用水處理流程、開發(fā)新技術和新工藝、建立管網內飲用水水質污染控制的方法和策略，提供安全優(yōu)質飲用水具有重要的理論指導意義和工程應用價值。本發(fā)明雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)為開展管網水質污染的原因機理、影響因素、控制方法的相關研究提供了一個良好的平臺，對改造現(xiàn)有處理流程、建立管網水質污染控制的方法和策略。本發(fā)明雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)為給水水質穩(wěn)定劑、防腐劑、消毒緩釋劑等新型藥劑，給水處理新型消毒技術和手段，新型管材應用等新技術、新方法、新手段，提供安全性和有效性評價檢測的硬件場所，為新技術、新方法對管網水質的影響提供鑒定與評估的標準方法和手段，對于給水水質問題的研究具有十分重要的意義及提供安全優(yōu)質飲用水具有重要的理論指導意義和工程應用價值。


圖1為本發(fā)明雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，由1個供水子系統(tǒng)和4個通過供水子系統(tǒng)的管道2 (以下簡稱管道2)與供水子系統(tǒng)連接的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)，四個獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)為第一獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、第二獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、第三獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)和第四獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)。供水子系統(tǒng)包括第一供水水箱1、第二供水水箱22、管道2、第一混合循環(huán)泵3、閥門4、閥門5、閥門19、第二混合循環(huán)泵23、閥門24、閥門25、閥門26、第二閥門27、第六閥門 28、閥門29、閥門30、閥門31、閥門32、閥門33和管道6，第一供水水箱1為圓柱形，體積為 6000L，第一供水水箱1包括第一供水水箱1的出水口 101、第一供水水箱1的進水口 102、 第一供水水箱1的藥劑注入口 103、第一供水水箱1的出口 104、第一供水水箱1的進口 105 和第一供水水箱防塵蓋106，第一供水水箱1的出水口 101位于靠近第一供水水箱1底面的第一供水水箱1的側壁，第一供水水箱1的出水口 101通過串接有閥門19的管道2與獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)連接；第一供水水箱1的進水口 102和第一供水水箱1的藥劑注入口 103 位于第一供水水箱1的頂面，第一供水水箱1的出口 104位于靠近第一供水水箱1底面的第一供水水箱1的側壁，第一供水水箱1的進口 105位于靠近第一供水水箱1頂面的第一供水水箱1的側壁，第一供水水箱防塵蓋106蓋在第一供水水箱1的箱體上，第一供水水箱 1的頂部側壁設有排氣通孔(未標注)。第一供水水箱1的出口 104通過串接有閥門5的管道6與第一混合循環(huán)泵3的進口連通，第一混合循環(huán)泵3的出口通過串接有閥門4的管道6與第一供水水箱的進口 105相連，管道2的內徑為150mm，管道6的內徑為80mm。 第二供水水箱22為圓柱形，體積為6000L，第二供水水箱22包括第二供水水箱22的出水口 2201、第二供水水箱22的進水口 2202、第二供水水箱22的藥劑注入口 2203、第二供水水箱22的出口 2204、第二供水水箱22的進口 2205和和第二供水水箱防塵蓋2206，第二供水水箱22的出水口 2201位于靠近第二供水水箱22底面的第二供水水箱22的側壁， 第二供水水箱22的出水口 2201通過串接有閥門26的管道2與獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)連接； 第二供水水箱22的進水口 2202和第二供水水箱22的藥劑注入口 2203位于第二供水水箱22的頂面，第二供水水箱22的出口 2204位于靠近第二供水水箱22底面的第二供水水箱22的側壁，第二供水水箱22的進口 2205位于靠近第二供水水箱22頂面的第二供水水箱22的側壁。第二供水水箱防塵蓋2206蓋在第二供水水箱22的箱體上，第二供水水箱22 的頂部側壁設有排氣小通孔(未標注)。第二供水水箱22的出口 2204通過串接有閥門25 的管道6與第二混合循環(huán)泵23的進口連通，第二混合循環(huán)泵23的出口通過串接有閥門24 的管道6與第二供水水箱的進口 2205相連。第一供水水箱1和第二供水水箱22通過串接有第二閥門27的管道6連通，閥門4與第二混合循環(huán)泵3的出口之間與閥門24與第二混合循環(huán)泵23的出口之間通過接有第六閥門28的管道6連通。第一供水水箱1的出水口 101通過管道2與第一獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、第二獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、第三獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)和第四獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)連通，第二供水水箱22的出水口 2201通過管道2與第一獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、第二獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、第三獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)和第四獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)連通，管道2上分別依次設有閥門29、 閥門30、閥門31、閥門32和閥門33，使得不管是第一供水水箱1與第二供水水箱22的單一水源，還是第一供水水箱1與第二供水水箱22混合的雙水源，都能順利地到達第一獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、第二獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、第三獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)和第四獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)。第一獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)包括主循環(huán)泵7、電磁流量計8、高位補水排氣水箱9、獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10、補水系統(tǒng)11、放空支路12、水質監(jiān)測系統(tǒng)13、第一藥劑加注系統(tǒng)15、第二藥劑加注系統(tǒng)16、閥門17、第三閥門18、第四閥門20和第五閥門21。主循環(huán)泵 7、電磁流量計8和高位補水排氣水箱9通過獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10依次串聯(lián)形成回路，主循環(huán)泵7與電磁流量計8之間在靠近電磁流量計8處設有閥門17。獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的總長度為78m，獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的內徑為150mm。第一供水水箱1、第二供水水箱22和高位補水排氣水箱9的頂面位于雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)的水平最高水平面；主循環(huán)泵7的放置位置位于雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)的最低位置。高位補水排氣水箱9為圓柱形，體積為400L，高度與供水水箱1高度一致，高位補水排氣水箱9內置有圓形的活塞狀浮蓋903，面積略小于高位補水排氣水箱9，使得活塞狀浮蓋903水平放入的時候能與高位補水排氣水箱9的內壁留有一定的空隙，活塞狀浮蓋903 的密度小于水的密度，當高位補水排氣水箱9充滿水的時候，活塞狀浮蓋903在水的浮力的作用下沿著高位補水排氣水箱9水位的升高或降低上下做活塞運動。高位補水排氣水箱9 的頂部蓋有防塵蓋904，防塵蓋904的面積略大于高位補水排氣水箱9的頂面，通過高位補水排氣水箱9箱體獲得有效支撐，在靠近高位補水排氣水箱9頂面的高位補水排氣水箱9 的側壁設有用于排氣的小通孔(未標出)，能順利地將循環(huán)管路中的水中的空氣排出。高位補水排氣水箱9設有高位補水排氣水箱的進水口 901和高位補水排氣水箱的出水口 902，高位補水排氣水箱的進水口 901位于高位補水排氣水箱箱高三分之一的位置，高位補水排氣水箱的出水口 902位于靠近高位補水排氣水箱底面的高位補水排氣水箱側壁且低于高位補水排氣水箱的進水口 901。高位補水排氣水箱的進水口 901和高位補水排氣水箱的出水口 902通過獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10接入回路，靠近高位補水排氣水箱9的進水口 901的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10上設有第三閥門18，靠近高位補水排氣水箱9的出水口 902的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10上設有第四閥門20，第三閥門18為電動閥，即采用工業(yè)過程控制閥，采用工業(yè)過程控制閥，可以調整開度，在主循環(huán)泵7頻率不變的情況下， 通過調整第三閥門18的 開度也可以控制管道中的水的流量?？梢酝ㄟ^調整開度較精確的控制回路中的水的流量。第五閥門21通過獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10接入獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)，串接有第五閥門21的第一管道支路通過獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10與由第三閥門18、高位補水排氣水箱9和第四閥門20串聯(lián)形成的支路并聯(lián)?？稍谥餮h(huán)泵7頻率不變的情況下，通過調整第五閥門21的開度控制管道中的水的流量，從而實現(xiàn)管道中的壓力控制，對于壓力監(jiān)測，可以采用獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10上第五閥門21附近處裝有壓力表來監(jiān)測獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10中水壓的大小，通過第五閥門21的開度調節(jié)控制封閉循環(huán)回路中的“滿管流”壓力，從而使本發(fā)明雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)可以模擬實際有壓干管管網運輸?shù)乃|。獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10設有獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第一出口 1001、獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第二出口 1002、獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第三進口 1003(回路的進水口)、獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第四出口 1004、獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第一進口 1005、獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第二進口 1006 和獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第三進口 1007。水質監(jiān)測系統(tǒng)13由水質監(jiān)測循環(huán)管道支路1301和水質監(jiān)測不可循環(huán)管道支路 1302組成，水質監(jiān)測循環(huán)管道支路1301由在線電導率儀(未標出)、pH儀(未標出)和溶解氧測試儀(未標出)三者并聯(lián)連通，水質監(jiān)測循環(huán)管道支路1301通過內徑為20mm的管道接入獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道的第一出口 1001和獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道的第一進口 1005。水質監(jiān)測不可循環(huán)管道支路1302由余氯檢測儀(未標出)、濁度檢測儀(未標出)和顆粒含量檢測儀(未標出)三者并聯(lián)組成，水質監(jiān)測不可循環(huán)回路1302的一端通過內徑為20mm的管道接入獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道的第一出口 1001，另一端接入地溝。獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第二出口 1002接有放空閥1201和系統(tǒng)放空管 1202串聯(lián)組成的放空支路12，獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道的第三進口 1003通過管道2與供水水箱的出水口 101連通，獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第四出口 1004接有帶第七閥門(未標注)的取水口，在采集水樣時打開第七閥門，采集水樣后進行所需的測試，在其他時間關閉第七閥門，獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第二進口 1006接有第一藥劑加注罐1501和第一精密計量加注泵1502串聯(lián)組成的第一藥劑加注系統(tǒng)15，獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第三進口 1007接有第二藥劑加注罐1601和第二精密計量加注泵1602串聯(lián)組成的第二藥劑加注系統(tǒng)16。供水子系統(tǒng)與第一獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)之間設有第一閥門14 ；第一閥門14與由補水系統(tǒng)的管道1101、實驗水加注罐1102、實驗水加注泵1103和電磁流量計1104串聯(lián)組成的補水系統(tǒng)11并聯(lián)，電磁流量計1104的出口通過補水系統(tǒng)的管道1101與獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10連通，實驗水加注罐1102的入口通過補水系統(tǒng)的管道1101與管道2連通； 補水系統(tǒng)的管道1101的內徑為50mm，實驗水加注罐1102的體積為100L，內有一個浮球進水閥。供 水子系統(tǒng)通過上述的連接方式與第二獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、第三獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)和第四獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)相連，第二獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)、第三獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)和第四獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)分別通過管道2上B端、C端、D端與供水子系統(tǒng)連通。每個獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)管路與設備都一樣，不同之處，就在于獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道不一樣，第一獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道為球墨鑄鐵管，第二獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道為PE管，第三獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道為不銹鋼管，第四獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道為球墨鑄鐵管。球墨鑄鐵管較為常用，在循環(huán)管網水質綜合模擬試驗對于水在球墨鑄鐵管中模擬的水質在運輸過程中發(fā)生的物理、化學和生物的變化，意義十分重大， 由于有些循環(huán)管網水質綜合模擬試驗需要的時間比較長，而利用球墨鑄鐵管做循環(huán)管網水質綜合模擬試驗也比較多，為了滿足試驗的需要，試驗中第一獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道和第四獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道都采用了球墨鑄鐵管，以滿足試驗需求。本發(fā)明雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)具體工作流程如下首先，通過供水水箱1的進水口 102往供水水箱1中加入2000升以上待進入管網循環(huán)試驗并需研究其水質變化規(guī)律的原水。該步可用2種方式，第一種是直接用儲水車運來待研究的自來水廠的出廠水，通過供水水箱1的進水口 102直接灌入供水水箱1。第二種是通過供水水箱1 的進水口 102往供水水箱1加入2000升以上管網末端的自來水，再根據試驗要研究的主要水質指標，通過供水水箱1的藥劑注入口 103將配好濃度的藥劑(如加入次氯酸鈉模擬自來水出廠水進入管網前的加氯消毒，研究含有不同濃度氯離子的自來水在管網中長時間長距離運行流動后的水質變化物理規(guī)律)，灌入供水水箱1以實現(xiàn)人工調配試驗原水。其次， 根據需要，可打開閥門4和閥門5，開動混合循環(huán)泵3，使得供水水箱1中的水從供水水箱1 的出口 104出來，再回到供水水箱1的進口 105，使得供水水箱1中的水和注入的藥液混合均勻。通過供水水箱22的進水口 2202往供水水箱22中加入2000升以上待進入管網循環(huán)試驗并需研究其水質變化規(guī)律的原水。該步可用2種方式，第一種是直接用儲水車運來待研究的自來水廠的出廠水，通過供水水箱22的進水口 2202直接灌入供水水箱22。第二種是通過供水水箱22的進水口 2202往供水水箱22加入2000升以上管網末端的自來水， 再根據試驗要研究的主要水質指標，通過供水水箱22的藥劑注入口 2203將配好濃度的藥劑(如加入次氯酸鈉模擬自來水出廠水進入管網前的加氯消毒，研究含有不同濃度氯離子的自來水在管網中長時間長距離運行流動后的水質變化物理規(guī)律)，灌入供水水箱22以實現(xiàn)人工調配試驗原水。其次，根據需要，可打開閥門24和閥門25，開動混合循環(huán)泵23，使得供水水箱22中的水從供水水箱22的出口 2204出來，再回到供水水箱22的進口 2205，使得供水水箱22中的水和注入的藥液混合均勻。還可以根據需要，將第一供水水箱1中的水與第二供水水箱22中的水混合均勻， 如開啟閥門5、第六閥門28、閥門24和第二閥門27，關閉閥門4和閥門25，啟動第一混合循環(huán)泵3，在第一混合循環(huán)泵3的作用下，第一供水水箱1中的水從第一供水水箱1的出口 105 出來，經過第一混合循環(huán)泵3，經過第六閥門28、經過閥門24達到第二供水水箱22，第二供水水箱22中的水經過第二閥門27達到第一供水水箱，通過這種方式的水循環(huán)，達到第一供水水箱中的水與第二供水水箱中的水混合均勻的目的，另一種實施方式是開啟閥門25、第六閥門28和閥門4，關閉閥門5和閥門24，啟動第二混合循環(huán)泵23。打開第一閥門14、閥門17、第三閥門18和第四閥門20，選擇性打開閥門19、閥門 26、閥門29、閥門30、閥門31、閥門32和閥門33的啟閉組合，使得第一供水水箱1、第二供水水箱22或者第一供水水箱1和第二供水水箱22混合后的水在重力的作用下灌入管道 10 (即獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10)，待高位排氣補水水箱9與跟其管路連通的第一供水水箱1或第二供水水箱22的液面恒定不變?yōu)橥凰矫鏁r，即可認定已基本充滿試驗水 (當然還混有很多無法排出的空氣泡)管道10中充滿水，然后關閉第一閥門1 4(在模擬不同性質水源切換試驗時，會在試驗過程中再次開啟第一閥門14，并一邊開啟放空閥1201放水，一邊選擇性打開閥門19、閥門26、閥門29、閥門30、閥門31、閥門32和閥門33的啟閉組合，關閉初始選擇的供水水箱供水管路，連通另一個供水水箱管路往管道10中灌水)，開啟補水系統(tǒng)11，在補水系統(tǒng)11的作用下，對循環(huán)管網子系統(tǒng)進行補水，使得高位排氣補水水箱中的試驗原水液面達到高位排氣補水水箱箱高3/4處的較高液位(盡量讓該水箱蓄積較多的試驗原水，一般會高于供水水箱液面)，之后補水系統(tǒng)11關閉，根據補水的需要可再次開啟。供水子系統(tǒng)中的原水會通過與其連通的管道2在重力勢能下運輸?shù)綄嶒炈幼⒐?1102，直到罐內水位上升驅動其內的浮球閥關閉該罐進水口，而加注罐1102中的蓄水在補水系統(tǒng)11的實驗水加注泵1103的作用下會注入到獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10中，電磁流量計1104可以顯示實驗水的補水流量，并累積補水流量。開始啟動主循環(huán)泵7，主循環(huán)泵7為變頻循環(huán)泵，循環(huán)回路流量通過調節(jié)主循環(huán)泵 7的頻率實現(xiàn)，管道10中的水在主循環(huán)泵7的作用下，進行循環(huán)，管道10中的氣泡會被循環(huán)水帶到高位補水排氣水箱9中排掉由于高位補水排氣水箱9的進水口 901與高位補水排氣水箱9的出水口 902之間存在著一定的高度差，水從高位補水排氣水箱9的進水口 901 進來，再從高位補水排氣水箱9的出水口 902被吸走，在高位補水排氣水箱9中的運行軌跡自上而下，而被循環(huán)水帶入的氣泡從高位補水排氣水箱9的進水口 901進來后，雖然一開始會在慣性作用下會隨循環(huán)水運行軌跡自上而下向高位補水排氣水箱9的出水口 902方向移動，但由于其密度很小，受到很大的上升浮力，會上升，在高位補水排氣水箱9的進水口 901 與出水口 902之間足夠大的高度差距離緩沖下，不會再被出水口 902吸入管道，而是會在上浮后通過活塞狀浮蓋903與高位補水排氣水箱9的內壁存在著一定的空隙排出，并最終通過高位補水排氣水箱9的箱體設有的用于排氣的通孔排出。當高位補水排氣水箱9中的水位由于排氣水位較低時，可以采用補水系統(tǒng)11對其進行補水，使得高位補水排氣水箱9維持一定高的液位，防止空氣再進入到獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)中，電磁流量計8會反饋主循環(huán)泵7變頻控制的管道10的管內循環(huán)流量，這樣構成的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)可使得管道10 之內的試驗原水在相對一個比較封閉的環(huán)境進行循環(huán)，即為準封閉循環(huán)，還可以通過打開第五閥門21，關閉第三閥門18和第四閥門20，使得循環(huán)水從準封閉切換到封閉循環(huán)，切換到封閉循環(huán)后，可以直接利用補水系統(tǒng)11進行補水，從而利用雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)的模擬試驗模擬出的各種情況和所得到的結果更接近實際。
水質監(jiān)測系統(tǒng)13由水質監(jiān)測循環(huán)管道支路1301和水質監(jiān)測不可循環(huán)管道支路 1302組成，水質監(jiān)測循環(huán)管道支路1301由在線電導率儀(未標出)、PH儀(未標出)和溶解氧測試儀(未標出)三者并聯(lián)連通，水質監(jiān)測循環(huán)管道支路1301通過管內直徑為20mm 的管道接入水質監(jiān)測獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道的第一出口 1001和獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道的第一進口 1005，可以隨時進行監(jiān)測，由于在電導率監(jiān)測、水體pH監(jiān)測和溶解氧監(jiān)測不需要加入試劑，不涉及化學變化，監(jiān)測的水質基本可以看作不發(fā)生變化，也不會失壓， 因此，上述的水樣經過監(jiān)測后還可以通過水質監(jiān)測循環(huán)管道支路1301回到管道10中，而且監(jiān)測可以在管路運行過程中隨時進行。水質監(jiān)測不可循環(huán)管道支路1302由在線余氯檢測儀(未標出)、濁度檢測儀(未標出)和顆粒含量檢測儀(未標出)三者并聯(lián)組成，水質監(jiān)測不可循環(huán)回路1302的一端通過管內直徑為20mm的管道接入獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10的第一出口 1001，另一端接入地溝。由于該設計的回路是涉及添加藥劑，改變了循環(huán)管道內試驗水水質，或引水出來檢測后失壓，無法再通過壓力差回到循環(huán)主管內，為了不影響、不污染管道10中的水質，將用于余氯監(jiān)測、濁度監(jiān)測和顆粒含量監(jiān)測的水樣經監(jiān)測后的失壓的水，直接排入地溝，這樣，管道10中的水會隨之減少，雖然用于在線監(jiān)測采樣排出的水樣的水量很小，但一直連續(xù)開啟采樣，累積損耗也會很大，從而影響試驗精度，因此，為了減少水樣的損失，余氯監(jiān)測、濁度監(jiān)測和顆粒含量監(jiān)測的間隔時間可以根據需要設定，并且一般用于余氯、濁度和顆粒含量在線監(jiān)測的水樣的采集在滿足試驗數(shù)據要求的基礎上不宜過于頻繁。同時，高位補水排氣水箱9中的參與循環(huán)的蓄水會隨時進行補充(特殊試驗情況下，管道10中的補水需求量超過高位排氣補水箱9中的可提供的最大補水量，還能通過補水系統(tǒng)11迅速及時地補水)，從而使管道10中的循環(huán)水運行保持穩(wěn)定除了用水質監(jiān)測系統(tǒng)13監(jiān)測獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10中的電導率、水體pH、 溶解氧、余氯、濁度和顆粒含量外，還可以通過管道10的帶有第七閥門的第四出口 1004，通過第七閥門的打開和閉合，進行人工采樣取水，然后再將采集到的水樣轉移到分析儀器中進行離線檢測。對于水質監(jiān)測系統(tǒng)13監(jiān)測到的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10中的電導率、水體 PH、溶解氧、余氯、濁度和顆粒含量的變化外，本發(fā)明雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)還可以通過第一藥劑加注系統(tǒng)15與第二藥劑加注系統(tǒng)16直接向管道10中的試驗原水中投加藥劑，可模擬實際給水管網途中的二次加消毒劑(如二次加氯)后的水質變化過程，藥劑投放進第一藥劑加注罐1501和第二藥劑投放進藥劑加注罐1601，然后在第一精密計量加注泵1502和第二精密計量加注泵1602 (根據需要，設定加入的間隔時間和每次的加入量)的作用下，投放到獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10中。目前，國內自來水廠都只是一次性在出廠水中加入足量的氯氣消毒劑，以保持出廠時水質達標的自來水經過管網長距離輸送到達用戶水龍頭端時仍能保持較好的水質。但出廠水到管網用戶水龍頭末端的輸送管道有長有短，為了使最長管道存留時間的自來水能保持水質，可能就需要在出廠時投加較多消毒劑，那就會帶來很多較短管網連接的用戶自來水消毒副產物超標的危害，若是投加少了，較長管網連接的用戶自來水又有可能會有細菌、有機物超標水質無法保持達標的危害，這是個兩難的問題。因此，國外很多先進城市通過管網優(yōu)化分析，在較長管網連接的中途合適節(jié)點增設了二次加氯(也可投加其他消毒齊U)的設備，以降低出廠水一次的加氯量，可以大幅降低自來水中消毒副產物的殘留危害。而本發(fā)明的第一藥劑加注系 統(tǒng)15與第二藥劑加注系統(tǒng)16即可模擬管網的二次、三次加消毒劑的試驗。再通過水質監(jiān)測系統(tǒng)13和通過獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道的第四出口 1004 接有的帶第七閥門的取水口對獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道10中的水質進行監(jiān)測，從而可以量化的分析其消毒效果、消毒后水質的狀況和消毒產物及消毒副產物的衰減變化規(guī)律。
權利要求
1.一種雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于，包括供水子系統(tǒng)以及通過帶第一閥門的管道與供水子系統(tǒng)連接的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)；所述的供水子系統(tǒng)包括第一供水水箱以及通過帶第二閥門的管道與第一供水水箱連通的第二供水水箱，所述的第一供水水箱和第二供水水箱均設有進水口、出水口和藥劑注入口 ；所述的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)為包括通過管道串聯(lián)的主循環(huán)泵、電磁流量計和高位補水排氣水箱的回路；所述的回路設有進水口，所述的回路的進水口與供水子系統(tǒng)連通；所述的回路在靠近高位補水排氣水箱的進水口和靠近高位補水排氣水箱的出水口的位置分別設有第三閥門和第四閥門；所述的回路連有與由第三閥門、高位補水排氣水箱和第四閥門串聯(lián)組成的支路并聯(lián)的帶第五閥門的第一管道支路、用于為回路補充水的補水系統(tǒng)、用于排出回路中水的放空支路和用于監(jiān)測回路中水的水質的水質監(jiān)測系統(tǒng)；所述的補水系統(tǒng)包括串聯(lián)的實驗水加注罐和實驗水加注泵，所述的實驗水加注泵的出口與回路連通，所述的實驗水加注罐的入口與供水子系統(tǒng)連通；所述的第一供水水箱、第二供水水箱和高位補水排氣水箱的頂面接近于同一水平面， 所述的水平面位于所述的雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)的水平最高位置，所述的主循環(huán)泵的放置位置低于第一供水水箱、第二供水水箱和高位補水排氣水箱的放置位置；所述的高位補水排氣水箱包括箱體和位于箱體內的活塞狀浮蓋，所述的活塞狀浮蓋與箱體內壁之間留有空隙；所述的活塞狀浮蓋的密度小于水的密度。
2.根據權利要求1所述的雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于， 所述的第一供水水箱的出水口位于第一供水水箱的底部；所述的第一供水水箱的頂部蓋有面積略大于第一供水水箱頂面的第一供水水箱防塵蓋；所述的第一供水水箱的側壁頂部設有用于排氣的通孔； 所述的第二供水水箱的出水口位于第二供水水箱的底部；所述的第二供水水箱的頂部蓋有面積略大于第二供水水箱頂面的第二供水水箱防塵蓋；所述的第二供水水箱的側壁頂部設有用于排氣的通孔。
3.根據權利要求1所述的雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于， 所述的第一供水水箱連有帶第一混合循環(huán)泵的第二管道支路，所述的第二管道支路的兩端分別與第一供水水箱連通；所述的第二供水水箱連有帶第二混合循環(huán)泵的第三管道支路，所述的第三管道支路的兩端分別與第二供水水箱連通；所述的第二管道支路的兩端之間和第三管道支路的兩端之間均有高度差； 所述的第二管道支路與第三管道支路通過帶有第六閥門的管道連通。
4.根據權利要求1所述的雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于， 所述的高位補水排氣水箱的壁面與底面垂直；所述的高位補水排氣水箱的頂部蓋有面積略大于高位補水排氣水箱頂面的高位補水排氣水箱防塵蓋；所述的高位補水排氣水箱的頂部設有用于排氣的通孔。
5.根據權利要求1或4所述的雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述的高位補水排氣水箱的箱體為圓柱形。
6.根據權利要求1所述的雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于， 所述的高位補水排氣水箱的出水口位于高位補水排氣水箱的底部，所述的高位補水排氣水箱的進水口高于高位補水排氣水箱的出水口且低于高位補水排氣水箱箱高二分之一的位置。
7.根據權利要求1所述的雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于， 所述的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)為多個且多個獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道相同或不同；所述的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道為球墨鑄鐵管、聚乙烯管、銅管或者不銹鋼管。
8.根據權利要求1所述的雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于， 所述的水質監(jiān)測系統(tǒng)由水質監(jiān)測循環(huán)管道支路和水質監(jiān)測不可循環(huán)管道支路組成；所述的水質監(jiān)測循環(huán)管道支路包括并聯(lián)的電導率儀、PH儀和溶解氧測試儀，所述的水質監(jiān)測循環(huán)管道支路的兩端分別與獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道連通；所述的水質監(jiān)測不可循環(huán)管道支路包括并聯(lián)的余氯檢測儀、濁度檢測儀和顆粒含量檢測儀，所述的水質監(jiān)測不可循環(huán)管道支路的一端與獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道連通，另一端接入地溝。
9.根據權利要求1所述的雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于， 所述的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道上連有藥劑加注系統(tǒng)，所述的藥劑加注系統(tǒng)包括串聯(lián)的藥劑加注罐和藥劑加注泵。
10.根據權利要求1所述的雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于， 所述的主循環(huán)泵的底面位于雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)的最低水平面；所述的獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道上設有帶第七閥門的用于人工取水采樣的出口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)，包括供水子系統(tǒng)和獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)，供水子系統(tǒng)包括帶進水口、出水口和藥劑注入口的第一供水水箱和與第一供水水箱用帶第二閥門的管道連通帶進水口、出水口和藥劑注入口的第二供水水箱；獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)為包括通過管道串聯(lián)的主循環(huán)泵、電磁流量計和高位補水排氣水箱的回路；回路連有用于實現(xiàn)封閉循環(huán)的第一管道支路、用于為回路補充水的補水系統(tǒng)、用于排出回路中水的放空支路和水質監(jiān)測系統(tǒng)。該獨立循環(huán)管網子系統(tǒng)的管道上還連有藥劑加注系統(tǒng)。該雙水源供水循環(huán)管網水質綜合模擬試驗系統(tǒng)利用各部件相互配合，具有仿真度高、更接近實際市政給水管網系統(tǒng)的優(yōu)點。
文檔編號G09B25/02GK102289979SQ201110131238
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權日2011年5月19日
發(fā)明者張土喬, 李聰, 柳景青, 王大偉, 王靖華 申請人:浙江大學, 浙江大學建筑設計研究院