张家口市中心城区污水排水管网在线监测系统设计探讨

南国英 崔笑颖 代学民 温雪梅 李士波 滕 非 李亚楠

(河北建筑工程学院，河北 张家口 075000)

0 引 言

城市污水排水管网中水质、水量异常波动是影响其污水处理厂运行状况、处理效率及出水水质的重要因素.张家口市某污水处理厂曾连续数月进水COD浓度超过设计限值，持续超标进水导致污水处理厂生物池菌胶团解体，生物池表面漂浮大量死泥，造成运行困难，以致出水水质超标.

污水处理厂进水水质、水量异常波动的原因可能是服务区某些单位偷排、超标排放等.构建污水排水管网在线监测系统，对不同区域污水排水管网中水质、水量进行监测排查，是及时发现超标排放源、提供污水处理厂运行工况调整应对策略以及对运行效果实施预警的重要手段之一.

城市污水排水管网在线监测系统主要由监测站群、监测数据传输系统[1-5]和监控中心系统[1-5]组成.

监测站群中各监测站点及时采集其所服务区域的污水排水管网中水质、水量数据信息，并将这些数据信息通过监测数据传输系统传至监控中心系统，由监控中心系统对其进行分析评判，作出评判及响应策略指导.

1 城市排水系统分析

分析、凝练张家口市中心城区污水排水系统规划，得到张家口市中心城区污水排水管网监测站点布置结构图(见图2).张家口市中心城区排水系统包括一座污水处理厂，两条主干管，四条干管及若干条支管.两条主干管直接连入污水处理厂；第一条干管服务区域为桥西区，第二条为桥东区，第三条为桥东区及经开区，第四条为工业园区.

根据张家口市中心城区现有污水排水系统配置、雨水排水系统配置情况及相应的专项规划，结合污水监测站点设置位置所涉及的污水排水管线，认定本系统污水监测站点涉及的管段包括雨污合流与污水管段两类管段.

结合张家口市中心城区污水管网工程管线布置规划图和实地考察，对污水排水管网进行划分，清水河西侧干管为Ⅰ号干管，清水河东侧干管为Ⅱ号干管，贯穿建国路的干管为Ⅲ号干管，工业园区干管为Ⅳ号干管.Ⅰ号干管下设七条一级支管和若干条二级支管.Ⅱ号干管下设十三条一级支管和若干条二级支管.Ⅲ号干管下设十二条一级支管和若干条二级支管.Ⅳ号干管下设两条一级支管和若干条二级支管.

对各主干管、干管及支管进行编号，并划定其服务区.例如Ⅰ号干管编号Ⅰ，服务于桥西区，Ⅰ号干管下设七条一级支管，编号分别为Ⅰ-Ⅰ至Ⅰ-Ⅶ(见图1)，其中Ⅰ-Ⅰ服务于西沙河、明德南片区(见图1虚线框范围).

图1 Ⅰ号干管结构图

2 系统组成

2.1 监测站点布置

为全面监测污水排水管网中水质、水量动态变化，监测站点的布置从管网的源头开始，首先沿着市政污水管网干线的排水走向在关键节点进行布点.每一处监测站点相应服务区域的污水量基本一致.然后在支线布置监测站点，应优先布置重点区域，如包含大型工业企业、公共服务机构等单位的区域；居民生活区域监测站点布置则应稀疏且均匀.

主干管、干管及支管配置站点共计37座，见张家口市中心城区污水排水管网监测站点布置结构图(图2).

图2 张家口市中心城区污水排水管网监测站点布置结构图

主干管监测站点2座(编号A-1、B-2).干管共18座，以Ⅰ号干管为例，设站点5座(编号Ⅰ-1至Ⅰ-5)，其中Ⅰ-2表示第一条干管上第二个监测站点，位于第一条一级支管与干管交接处下游，服务区域为Ⅰ-Ⅰ片区.支管共17座，站点编号Ⅰ-Ⅳ-1，表示第一条干管中第四条一级支管上的第一个监测站点；站点编号Ⅰ-Ⅰ-Ⅰ-1，表示第一条干管中第一条一级支管中第一条二级支管上的第一个监测站点.

各监测站点具体布置情况如下例：

3#监测站点 站点编号为Ⅰ-3，为第一条干管的第三个监测站.站点位置位于解放桥西头方涵.监测污水来源为新华街、第一医院、至善街的沿线污水.3#监测站点地理位置见图3，周边环境见图4.

图3 3#监测站点地理位置图 图4 3#监测站点周边环境实景图

监测站点站房内根据实际需要配置污水流量检测仪器，COD、氨氮、总氮、总磷等水质指标的水质检测仪器[1-4]以及监测信号发射设备等.根据设备工作需要，站房内应安装相应设备调节温度等环境条件以保证其正常运行.

2.2 监测数据传输系统

监测数据传输系统采用公共服务网络信息传输系统.监测站点收集到污水排水管网中水质、水量信息，经变送器输出标准电信号，控制模块将其转变为相应的数字量，经通信模块将其传输至远程管理计算机，实现监测数据的实时传输.

2.3 监控中心系统

监控中心系统与张家口市环境在线监测中心共用其监控设备，利用其现有服务器收发实时监测数据，并利用现有计算机设备，增加本系统开发的由不同区域污水排放源的数据库、估算支持系统、实时监测数据系统和决策系统组成的专家库系统，对水质、水量实时状况作出评判，以及对超出可接受范围的水质、水量提出相应级别预警和提出应对建议.

3 结 语

(1)张家口市中心城区污水排水管网在线监测系统的建立，能够及时监测污水排水水质、水量情况，发现污水排水管网中水质变化原因，为污水处理厂应对水质变化提供预警.

(2)城市污水排水管网在线监测系统包括监测站群、监测数据传输系统和监控中心系统.

(3)监测站点共布置37座.主干管监测站点2座，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条干管上监测站点共18座，一级支管、二级支管监测站点共17座.

[1]孟庆强,吴大为,林毅,钟雄,冼慧婷.探讨城市污水在线监测系统的应用[J].中国给水排水,2004,(7):34～36

[2]李翊君.杭州市某污水管网水质在线监测系统设计[J].中国给水排水,2009,25(4):49～52

[3]梁万用,江泳,崔光照.基于GPRS的无线污水监测系统[J].微计算机信息,2008,(25):173～174

[4]卢伟,王习群.基于GSM短信息的污水处理水质水量在线监测系统[J].中国市政工程,2005,(4):50～51+53

[5]傅其凤,安旭朝,陈国庆.工业园区污水水质和流量在线监测系统的应用[J].给水排水,2015,51(11):100～102