一种基于用户反馈的龙头水水质保障方法技术

本发明专利技术公开了一种基于用户反馈的龙头水水质保障方法，分为小区内消毒和管网消毒；小区内消毒为在二供水箱处动态补氯，使得末端用户端龙头水余氯浓度稳定达标。管网消毒为根据末端用户端龙头水的余氯浓度计算出二供水箱进水口余氯浓度，即小区入口处的余氯浓度，并且实际监测二供水箱进水口余氯浓度，通过对比计算值与测量值，给出水厂或管网补氯站在满足二供水箱进水口处的余氯浓度稳定达标条件下的投氯量。本方法使用的设备包括：末端用户端龙头水余氯监测装置、二供水箱进水口余氯监测装置和流量监测装置、二供水箱出水口余氯监测装置和流量监测装置、二供水箱液位监测装置、加氯装置、智能控制器以及信号传输设备。

A Method of Water Quality Guarantee for Faucet Based on User Feedback

【技术实现步骤摘要】
一种基于用户反馈的龙头水水质保障方法
本文涉及二次供水小区内龙头水的水质保障，与供水管网水质保障技术，尤指一种基于用户反馈的龙头水水质保障方法。
技术介绍
饮用水与人们生活与身体健康密切相关。随着经济的高速发展，居民生活水平的不断提高，对饮用水水质的要求越来越高。城市安全饮用水供给必须确保饮用水从水源到用户的全部环节安全可靠，包括水源、水厂工艺、管网、二次供水等供水环节。加氯消毒是目前应用最广泛的饮用水消毒技术。《生活饮用水卫生规范》(GB5749-2006)规定：自来水出厂水余氯不得低于0.3mg/L，管网末梢水余氯不得低于0.05mg/L。《饮用净水水质标准》(CJ94-2005)规定：饮用净水管网末梢余氯不得低于0.01mg/L。一般情况下，饮用水在供水管网内停留时间相对较短，管网水质余氯值相对较大，能抑制细菌生长，管网对水质的影响相对有限。而当管网水进入二次供水，此时余氯值降低、在二次供水设施中停留时间长、二次供水设施缺乏有效的管理等问题，将导致水质恶化，甚至不达标。随着城市供水水源不断改善，给水工艺的不断改进，二次供水水质控制成为城市饮用水安全供给的关键。二次供水水质污染的原因可以归纳为以下几点：①二次供水管网及水箱存在材质问题，长时间与水接触导致微生物滋生，金属材质腐蚀结垢，从而对水质造成污染。②居民作息时间不同，用水量变化也大，导致二次供水设备每天只有20％的时间达到高效运行，其余时间均不能达到额定负载。③二次供水管网中余氯衰减速率过快，造成细菌重新滋生，影响水质。④二次消毒不彻底造成的水质污染。⑤外力因素导致的二次污染。⑥二次供水企业运营管理不善造成水质污染。在二次供水水质控制技术方面，国外不存在目前国内普遍存在的二次供水污染严重的问题。国内二次供水研究主要是对造成二次污染的原因分析，未见关于水质变化与原水水质、停留时间、用户用水量等相互关系的针对性研究。专利CN205296285U在二次加压供水设备出口端增设水质处理单元，使二供出水水质稳定达标，但是未考虑配水支管水力停留时间对末端用户水质的影响。专利CN103626271A实时监测二供水箱出水余氯浓度，当余氯检测变送器检测到的余氯值小于设定值时进行投氯，此处设定值的设定无科学依据，设定值很容易过大或过小，没有做到基于用户反馈的精准投加，导致用户端余氯浓度波动变化，该专利的投氯模式粗犷，实际应用效果差。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术目的是提供一种供水管网用户龙头水水质保障方法，包括小区内消毒方案和管网消毒方案，具体为，在小区内提出基于用户反馈的二供水箱动态补氯策略，投氯量精准科学，可以保障用户龙头水稳定达标；同时，本专利技术基于小区内氯衰减关系确定管网水质模型末端节点的最低浓度，提出厂-网-用户联动的优化投氯策略，可以保障水厂出口至小区入口间的管网水稳定达标，实现管网消毒方式的精细化管理。本专利技术的技术方案如下：一种供水管网用户龙头水水质保障方法包括：分区消毒，小区内消毒和管网消毒。其中，小区内消毒为在二供水箱处设置动态补氯，确保用户端余氯浓度稳定达标；管网消毒为进行厂-网-用户联动优化投氯，确保水厂出口至小区入口间的管网水稳定达标。所述小区内消毒为：在二供水箱处动态补氯，使得末端用户端龙头水中的余氯浓度C5稳定在0.05mg/L以上；所述管网消毒为：根据末端用户端龙头水的余氯浓度计算出二供水箱进水口余氯浓度，即小区入口处的余氯浓度，并且实际监测二供水箱进水口余氯浓度，通过对比计算值与测量值，给出水厂或管网补氯站在满足二供水箱进水口处的余氯浓度稳定达标条件下的投氯量。在本专利技术提供的基于用户反馈的龙头水水质保障方法中，所述小区内消毒包括如下步骤：(1)测量t0时刻二供水箱出水口处余氯浓度C0，以及t时刻末端用户端龙头水余氯浓度Ct；(2)测量二供水箱出水口处的水流至末端用户端的时间△t＝t-t0；(3)将C0、Ct、△t分别带入公式(1)中，得到二供水箱出水口至末端用户端的配水管中余氯衰减系数k配水管；C0＝Ct/e-kt；(1)公式(1)中，C0，初始余氯浓度，单位为mg/L；Ct，t时刻余氯浓度，单位为mg/L；t，时间，单位为min；k，余氯衰减系数，单位为min-1；(4)在24小时内重复多次步骤(3)，取最大的余氯衰减系数k作为二供水箱出水口至末端用户端的配水管中余氯衰减系数k1；(5)设定末端用户端的余氯浓度为0.05mg/L，选取步骤(4)得到的配水管中余氯衰减系数k1，带入公式(1)中，根据水从二供水箱出水口处流至末端用户端的时间，计算得到二供水箱出水口处余氯浓度C2，当二供水箱出水口余氯监测装置测得的余氯浓度C2测量小于所述计算值C2计算时，启动加氯装置，向二供水箱中加氯，使得二供水箱出水口余氯检测装置测得的余氯浓度，不小于C2计算。在本专利技术提供的基于用户反馈的龙头水水质保障方法中，所述管网消毒包括以下步骤：(a)测量t时刻二供水箱入水口处余氯浓度C1测量和流量Q1；测量t时刻二供水箱液位并根据二供水箱液位计算二供水箱有效容积V；(b)取t时刻二供水箱内水做余氯衰减试验，以确定二供水箱内水体的余氯衰减系数k2，计算得到一天内多个时刻的余氯衰减系数；取最大值记为k2；(c)将配水管中余氯衰减系数k1和二供水箱内余氯衰减系数k2以及监测得到的Q1和V带入公式(2)中，即可得到实时的二供水箱入水口处余氯浓度C1与末端用户端龙头水的余氯浓度C5的关系式；当C5取0.05mg/L时，即可得到二供水箱入水口处余氯浓度C1计算；若二供水箱入水口处的余氯浓度C1测量小于C1计算，则对水厂或管网补氯站的投氯量进行优化；优化目标为总投加量最小，节点余氯浓度时空分布均匀；e-k2t(VC5+C1Q1te-k1t)＝(V+Q1t)C5(2)公式(2)中，k1为二供水箱出水口至末端用户端的配水管中余氯衰减系数，单位为min-1；k2为二供水箱内余氯衰减系数，单位为min-1；C1为二供水箱进水口处的余氯浓度，单位为mg/L；Q1为二供水箱进水口处流量，单位为L/min；C5为末端用户端龙头水的余氯浓度，单位为mg/L；t为时间，单位为min；V为二供水箱有效容积，单位为L。在本专利技术提供的基于用户反馈的龙头水水质保障方法中，步骤(b)中，在24小时内多次测量步骤(a)中提及的参数，可选地，在夜间用水低谷期时测量步骤(a)中提及的参数；在本专利技术提供的基于用户反馈的龙头水水质保障方法中，步骤(c)中，所述对水厂或管网补氯站的投氯量进行优化具体为：使用NSGA-II算法框架对所述对水厂或管网补氯站的投氯量进行优化，具体为：将二供水箱入水口处的余氯浓度C1计算作为管网水质模型的末端节点的最低浓度限制，即优化问题的约束为所有时刻所有节点的余氯浓度不低于该节点的最低浓度限制。设计优化问题的两个目标函数，分别是：管网总投氯量最小和管网余氯时空分布均匀。在本专利技术提供的基于用户反馈的龙头水水质保障方法中，可选地，通过二供水箱出水口流量监测装置测量二供水箱出水口流量，以绘制二供小区用水量曲线，根据用水量曲线分时段调控水厂、管网补氯点和二供水箱的投氯量。另一方面，在本专利技术提供的基于用户反馈的龙头水水质保障方法中提及的设备包括：末端用户端龙头水余氯监测装置、二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于用户反馈的龙头水水质保障的设备，其特征在于，包括：末端用户端龙头水余氯监测装置、二供水箱进水口余氯监测装置、二供水箱出水口流量监测装置、二供水箱出水口余氯监测装置、二供水箱进水口流量监测装置、二供水箱液位监测装置、加氯装置、智能控制器以及信号传输设备。

【技术特征摘要】
1.一种基于用户反馈的龙头水水质保障的设备，其特征在于，包括：末端用户端龙头水余氯监测装置、二供水箱进水口余氯监测装置、二供水箱出水口流量监测装置、二供水箱出水口余氯监测装置、二供水箱进水口流量监测装置、二供水箱液位监测装置、加氯装置、智能控制器以及信号传输设备。2.根据权利要求1所述的基于用户反馈的龙头水水质保障的设备，其特征在于，所述末端用户端龙头水余氯监测装置为第三余氯监测变送器；所述二供水箱进水口余氯监测装置为第一余氯监测变送器；所述二供水箱出水口余氯监测装置选自第二余氯监测变送器；所述二供水水箱进水口和出水口流量监测装置为电磁流量计；所述二供水箱液位监测装置为液位传感器；所述加氯装置包含次氯酸钠发生器和投药泵；所述信号传输设备为有线信号传输设备以及无线信号传输设备；所述智能控制器为计算机或PLC控制器中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的基于用户反馈的龙头水水质保障的设备，其特征在于：在二供水箱出水口至末端用户端之间，还有一个以上的余氯监测装置，所述余氯监测装置记为第N余氯监测变送器。4.根据权利要求1所述的基于用户反馈的龙头水水质保障的设备，其特征在于：所述末端用户端龙头水余氯监测装置与末端用户端相连，并且与智能控制器通过信号传输设备相连；所述二供水箱进水口余氯监测装置与二供水箱进水口相连，并且与智能控制器通过信号传输设备相连；所述二供水箱进水口流量监测装置与二供水箱进水口相连，并且与智能控制器通过信号传输设备相连；所述二供水箱出水口流量监测装置与二供水箱出水口相连，并且与智能控制器通过信号传输设备相连；所述二供水箱出水口余氯监测装置与二供水箱出水口相连，并且与智能控制器通过信号传输设备相连；所述二供水箱液位监测装置与智能控制器通过信号传输装置与智能控制器相连；所述加氯装置中的次氯酸钠发生器与二供水箱通过投药泵相连通，所述投药泵通过信号传输装置与智能控制器相连。5.根据权利要求1所述的基于用户反馈的龙头水水质保障的设备，其特征在于：所述二供水箱进水口余氯监测装置还可以与水厂或管网补氯站的信息采集设备通过信号传输装置相连。6.一种利用权利要求1至5中任一项所述的基于用户反馈的龙头水水质保障的设备进行龙头水水质保障的方法，其中，所述基于用户反馈的龙头水水质保障的设备进行龙头水水质保障的方法为分区消毒：小区内消毒或管网消毒中的一种或两种；所述小区内消毒为：在二供水箱处动态补氯，使得末端用户端龙头水中的氯含量C5稳定在0.05mg/L以上；所述管网消毒为：根据末端用户端龙头水的余氯浓度计算出二供水箱进水口余氯浓度，即小区入口处的余氯浓度，并且实际监测二供水箱进水口余氯浓度，通过对比计算值与测量值，给出水厂或管网补氯站在满足二供水箱进水口处的余氯浓度稳定达标条件下的投氯量。7.根据权利要求6所述的基于用户反馈的龙头水水质保障的设备龙头水水质保障的方法，其中，所述小区内消毒包括如下步骤：(1)测量t0时刻二供水箱出水口处余氯浓度C0，以及t时刻末端用户端龙头水余氯浓度Ct；(2)测量二供水箱出水口处的水流至末端用户端的时间△t＝t-t0；(3)将C0、Ct、△t分别带入公式(1)中，得到二供水箱出水口至末端用...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘书明，吴雪，李俊禹，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11