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开辟地下污水管道检测新方法
 
共性技术项目介绍:“城镇水污染控制与治理共性关键技术研究与工程示范项目”是根据国家中长期科技发展目标及环保要求,以城镇水污染控制和水环境质量改善为目的,针对我国各地城镇现阶段的水环境污染仍然主要来源于常规污染物的问题,从污染源削减的角度出发,开展高截污率城市雨污水管网建设、改造和运行调控,高排放标准城市污水处理厂升级改造,城市污水污泥减容减量、稳定化和无害化等关键技术的研究;从水环境污染整治的角度出发,开展城市重污染黑臭河道净化和轻度污染景观河湖水质改善关键技术的研究;从治污与开源节流并重的角度出发,开展缺水城市雨污水再生利用和城市节水技术的研究;同时根据小城镇有别于大中城市的特殊技术需求,开展小城镇水污染控制与治理共性关键技术的研究。通过技术集成和工程示范,建立城镇水污染控制与水环境治理的技术支撑体系。通过关键技术攻关、技术应用和工程示范,形成解决城市水环境关键核心问题的技术方案,大幅度提高我国城镇水污染控制与治理的技术水平,分阶段实现共性关键技术的标准化、设备化和产业化,建立城镇水污染治理和水环境整治的技术支撑体系。“特殊地质地貌城市高截污率雨污水管网建设、改造和运行调控关键技术研究与示范”是水专项共性技术项目“高截污率城市雨污水管网建设改造和运行调控关键技术研究与工程示范课题”的子课题三。课题组主要针对山地岩溶发育城市排水管网建设和运行难度大、排水管网渗漏严重等问题,以典型城市柳州为示范地,开展岩溶地区排水系统的施工工艺、接口形式、调度管理、养护检测等技术研究,重点突破排水系统承压运行工况下的清淤维护、带水检测技术攻关,形成岩溶地区排水系统设计、施工、管理的技术体系。
  承压条件下的排水系统渗漏检测是该子课题面临的主要技术难题之一,在管道承压条件下,无法开展常规的CCTV(管道内窥检测系统)管道检测,因此,课题组根据柳州的实际情况,开发了具有独立知识产权的“聚焦电流法承压雨污水管段渗漏检测设备”(见图),通过检测在管内移动的聚焦电极与地表接地电极之间电流变化,定位破损管道的准确位置。该成果突破聚焦电流信号发射、采集等核心关键技术,开辟了地下污水管道检测的新方法。
  聚焦电流法承压雨污水管段渗漏检测设备具有如下优点:能快速连续扫描排水管道漏点,精确定位管道缺陷(精度可达到cm级);无需抽干管道中的污水,对满管和半管工况均适用;操作简便,现场测量和数据解析一体化;检测成本低,效率高,成本仅为CCTV检测的1M4,渗漏检测效率为CCTV检测的3倍。
  聚焦电流法承压雨污水管段渗漏检测设备的研发解决了岩溶地区管道不均匀沉降等引发的管道渗漏的检测定位等问题,可有效防止雨污水管道渗漏对地下水的大范围污染,对岩溶地区雨污水管道管理具有很好的示范作用。该检测设备经过模拟检测试验和现场测试,并经过不断改进和完善,其技术和设备已经产品化。检测技术和设备经过第三方现场测试,表明聚焦电流法渗漏检测设备能对承压满水管道进行渗漏检测,仪器设备重现性较好。通过对工程示范区内承压排水管道现场检测及工程示范,证明了聚焦电流法检测排水管道渗漏的可行性,为承压排水管道渗漏检测找到了一种新的方法。
  大埋深管道承压条件下的淤积问题也是困扰排水系统养护单位的一大难题。课题组克服了截流深井深度大、承压水头高的困难,研究了排水系统水力清淤的作用机理和效果,开发了自动虹吸作用为机理的水力清淤装置。该装置可将原先持续的小流量改变成间歇性的大流量,从而改善排水系统内部的水动力条件,在无需外加动能的情况下,避免和防治旱流工况下排水系统内的悬浮物沉积现象,解决了因管道内悬浮物沉积而引起的管道过流面积减小、造成局部排水瓶颈等问题。该技术无需动力、结构简单、造价及运行成本较低。通过在柳州市河北半岛截流工程中的运行示范以及第三方检测机构的跟踪监测,该装置不但可以有效地清除截流深井内的沉积物,将高有机污染的沉积物输送至污水处理厂处理,而且对截流深井上游承压管道的淤积具有预防作用。
  新的管道渗漏检测技术和产品的研发,克服了承压管道渗漏常规检测方法需对管道封堵和中断管道正常运行的缺点,解决了承压和满水非金属雨污水管道正常运行条件下的渗漏检测问题,为外江成库导致管道、截流井壅水承压的城市管道系统的渗漏检测提供了可能。同时,自虹吸水力清淤设备的研发,开拓了排水管道清淤养护的思路,在无需动能的前提下,可有效清除管道底部高有机污染沉积物的沉积,在增大管道过水断面、提高管道输水能力的同时,有效地降低了降雨工况下高有机污染沉积物冲刷入江的风险。由于一些大坝的建设出现了一批类似柳州这种外江成库导致管道、截流井壅水承压的城市,相关清淤与检测技术的研究和设备开发为此类系统的养护和管理提供了有效的技术手段和硬件条件,具有良好的经济效益和社会效益,拥有较为广阔的市场推广前景。
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