FI106224B

FI106224B - Method and apparatus for measuring runoff water in a sewerage system

Info

Publication number: FI106224B
Application number: FI964233A
Authority: FI
Inventors: Lasse Ilves; Jukka Sandelin; Timo Tammenlarva
Original assignee: Grundfos Management As
Priority date: 1996-10-21
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 2000-12-15
Also published as: FI105290B; FI974394A0; FI964233A; FI964233A0; GB2318643B; FI974394A; GB9722121D0; GB2318643A

Description

106224106224

MENETELMÄ JA LAITTEISTO VUOTOVEDEN MITTAAMISEKSI VIEMÄRIVERKOSTOSSAMETHOD AND APPARATUS FOR MEASURING SPILL WATER IN DRAINAGE

Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-5 osan mukainen menetelmä ja laitteisto vuotoveden mittaamiseksi viemäriverkostossa.The present invention relates to a method and apparatus for measuring leakage water in a sewerage network according to the preamble of claim 1.

Artikkelin J. Kaloinen: "Viemäriverkon vuotovesiselvitys", Kunnallistekniikka 1979:1, mukaisesti määritellään viemäri-10 verkoston kannalta vuotovesiksi kaikki muu paitsi kiinteistöjen jätevedet. Täten määriteltynä voidaan artikkelin mukaan vuotovedet jakaa kahteen ryhmään viemäröintijärjestel-mistä (seka- ja erillisviemäröinti) ja niiden eri variaatioista riippumatta: tahallisiin vuotoihin (sadevesikaivot, 15 perustusten kuivatusvedet) ja tahattomiin vuotoihin (rikkoutuneiden rakenteiden ja virheellisesti toimivien rakenteiden kautta tulevat vuodot) . Vuotovesien viemäriverkostoon pääsyn välttämättömänä ehtona on, että viemärirakenteessa on putken ulkopuolelle ulottuva aukko. Aukko voi olla joko tahallinen 20 (ritilän kansi, salaojaputki, nielukaivo yms) tai tahaton (putkirikko, epätasainen painuma, asennusvirhe tms.). Viemä-rirakenteen aukon olemassaolo ei kuitenkaan ole riittävä : ·* ehto vuotovesien syntymiseen tietyssä kohdassa viemäriver- : V kostoa, vaan lisäksi edellytetään, että aukon kohdalla on 25 paineellista vettä, joka purkautuu viemäristöön. Täten tie-tyllä ilmastoalueella olevan viemäriaukon kautta verkostoon tuleva vuotovesimäärä on riippuvainen aukon sijaintipaikan • ♦· : hydrogeologisista ominaisuuksista, joista artikkelin mukaan tärkeimmät ovat: pohjavedenpinnan taso, maaperän vedenlä-ϊ 30 päisevyys ja valuma-alueen laajuus.According to J. Kaloinen, "Sewerage Survey of Sewerage Network", Municipal Engineering 1979: 1, for sewer-10 network, all but sewage water is defined as leakage water. Defined as such, according to the article, leakage waters can be divided into two groups regardless of sewerage systems (mixed and separate drainage) and their various variations: intentional leaks (rainwater wells, drainage basins 15) and unintentional leaks (broken structures and malfunctioning structures). A prerequisite for access to a sewage drainage network is that the drain structure has an opening extending beyond the pipe. The opening can be either intentional 20 (grid cover, drainage pipe, drainage well, etc.) or unintentional (pipe breakage, uneven fall, installation error, etc.). However, the existence of a drainage hole is not sufficient: · * a condition for the creation of leakage water at a specific point in the sewerage system: it is also required that there be 25 pressurized water discharged into the drainage system. Thus, the amount of leakage water entering a network through a drainage hole in a particular climate area depends on the hydrogeological characteristics of the location of the hole, the most important of which, according to the article, are groundwater level, water permeability and drainage extent.

'•I* • · · * · ·'• I * • · · * · ·

Ko. artikkelissa on esitetty eräs tapa tehdä viemäriverkos- « · ton vuotovesiselvitys. Se perustuu viemäriverkon eri kohdissa suoritettujen virtaamamittaustulosten analysointiin. ( ' ’ 35 Verkoston virtaamamittauksissa käytetään hyväksi puhdistamon *. *: virtaamatuloksia, pumppaamojen käyttötuntimittareita, ver- 106224 2 kostoon asennettavia mittapatoja, veden syvyys- ja siivikko-mittausta tai pelkästään pinnankorkeusmittausta. Viemärialu-eiden ja -osien vuotovesien määrää verrataan viemäriosan vaippapinta-alaan ja verkostopitoisuuteen, joiden avulla 5 saadaan määritetyksi kunkin tutkittavan viemärialueen tai -osan hyvyys vuotojen suhteen.Ko. the article outlines one way to carry out a sewage system for sewage networks. It is based on the analysis of the flow measurement results at different points in the sewerage network. ('' 35 Network flow measurements utilize purifier *. *: Flow results, pumping hour meter, ver 106224 2 retrofit dipsticks, water depth and impeller measurement, or just surface elevation measurement. and a network concentration to determine the leakage goodness of each sewerage area or section under investigation.

Viemäriverkoston kuntoa voidaan myös tutkia videokameroiden avulla.The condition of the sewerage network can also be examined with the help of video cameras.

1010

Tunnetut menetelmät ovat työläitä ja vaativat henkilöresursseja ja huolellisuutta. Lisäksi esimerkiksi mittapatojen käyttöä vaikeuttaa putken pohjalla oleva sakka ja kiintoaines. Pelkät vesimäärän mittaukset voivat soveltua vuoto-15 vesimäärien alueelliseen tai rajattuun toteamiseen, mutta niillä ei voi paikantaa vuotoja.Known methods are laborious and require human resources and diligence. In addition, the use of gauges, for example, is complicated by the sediment and solids at the bottom of the tube. Measurements of the amount of water alone may be suitable for regional or limited detection of leakage-15 volumes, but cannot detect leaks.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetun tekniikan epäkohdat ja saada aikaan uudenlainen järjestelmä vuotokoh- 20 tien tutkimiseksi ja paikallistamiseksi, jossa viemäriver- •Vi koston vuotovesimääriä voidaan seurata jatkuvasti. Keksinnön • 1 ! mukainen ratkaisu perustuu siihen havaintoon, että jäteve- • · den johtokyky pienenee vuotovesien lisääntyessä. Keksinnön • · · ♦ · · * .1 mukaiselle viemäriverkoston vuotovesimäärien mittaukselle • # ♦ ***; 25 onkin tunnusomaista se, että mitataan jäteveden virtaamaa ja « · ♦ sähkönjohtokykyä sen mukaisesti, mitä oheisissa patenttivaa- • · · *·1 1 timuksissa on esitetty.The object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prior art and to provide a novel system for the investigation and localization of leakage points, in which the leakage amounts of the sewerage network can be continuously monitored. The invention • 1! • solution is based on the observation that • · the conductivity of wastewater decreases with increasing run-off water. For measuring leakage amounts in a sewerage network according to the invention • # · ***; 25 is characterized in that the effluent flow rate and the electrical conductivity are measured in accordance with what is stated in the appended claims.

• · f ’.h1 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esi- • · · V 1 30 merkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa ♦ • · · « · « · • » · ····· kuviot la - le esittävät keksinnön mukaista virtaamamitta- ria, ja ···«« • · · • · · • «· ♦ 1 3 106224 kuviot 2a ja 2b esittävät keksinnön mukaista johtavuusmitta-ria.In the following, the invention will be described in more detail with reference to the preceding drawings, in which the figures la to la illustrate the flowmeter according to the invention. Figures 2a and 2b show a conductivity meter according to the invention.

Kuten edellä jo on esitetty, perustuu keksinnön mukainen 5 keksintö siihen havaintoon, että jäteveden johtokyky pienenee vuotovesien lisääntyessä. Mittausmenetelmä perustuu siten jatkuvaan veden määrän ja laadun mittaamiseen viemäriverkoston kokoamapisteissä, esimerkiksi pumppaamoissa. Laadulla tarkoitetaan tässä erityisesti sähkönjohtokykyä, ja 10 tarvittaessa muita jäteveden ominaisuuksia, kuten lämpötilaa, pH:ta, jne. Laadun ja määrän perusteella voidaan päätellä, miltä alueelta verkosto vuotaa ja kuinka paljon. Kun alue on löytynyt, voidaan varsinainen vuotokohta löytää tutkimalla kukin haara erikseen. Tutkimiseen käytetään sit-15 ten virtausmittaria ja näytteen ottoa. Virtausmittarilla saadaan selville vesimäärät ja näytteestä tutkimalla (sähkönjohtokyky ja muut tarvittavat ominaisuudet) voidaan päätellä vuotovesien osuuksia kokonaisvesimäärästä. Tällä tavoin etenemällä pitkin verkostoa voidaan arvioida vuotomää-20 riä eri mittauspisteiden välillä ja selvittää vuotokohtia.As stated above, the invention according to the invention is based on the observation that the conductivity of waste water decreases with increasing runoff water. The measurement method is thus based on continuous measurement of the quantity and quality of water at the collection points of the sewerage network, for example at pumping stations. Quality here refers in particular to electrical conductivity and, if necessary, other characteristics of the wastewater, such as temperature, pH, etc. Quality and quantity can be used to determine from which area the network is leaking and how much. Once the area has been found, the actual leakage point can be found by examining each branch individually. Sit-15 flowmeters and sampling are used for examination. The flowmeter determines the amount of water and by examining the sample (conductivity and other required properties) it is possible to deduce the proportion of leakage water from the total. By proceeding along this network, the amount of leakage between the various measurement points can be estimated and the leakage points determined.

* » t t * · Vuotovesitutkimuslaitteistossa virtaamatiedot on saatava e * * » · reaaliajassa, jotta vuotovesien määrä pystytään määrittä-mään. Kuvioissa la - le esitetyssä, keksinnön mukaisessa *“* 25 virtaamamittarissa mitataan pintaveden virtausnopeus sekä • · * ♦ · · l” pinnankorkeus viemäriputkessa 1. Kuviossa la, joka esittää ♦ * · * * mittaria edestä päin, näkyy esimerkiksi teräslankaa oleva runko 10, joka on taivutettu ylhäältä yhteen ja keskeltä • · · levitetysti, ja jonka alapää on upotettu putkimaisen akselin « · * *·* ' 30 11 reikiin. Sen lisäksi teräslanka 10 on painettu kahdessa vierekkäisessä, sivulta katsottuna pyöreässä ponttoonissa ♦:**: 12a, 12b olevaan uraan ja täytetty uretaanilla 13.* »T t * · In runoff water equipment, flow data must be obtained in e * *» · real time to determine the amount of runoff water. The flowmeter of the * * * * flowmeter according to the invention shown in Figures 1a-la and the surface height of • · * ♦ · · l »in the sewer pipe 1. The Fig. 1a, which shows a front view of the ♦ * · * * meter, which is bent from the top to the center and spread out · · ·, and its lower end is immersed in the holes of the tubular shaft «· * * · * '30 11. In addition, steel wire 10 is embossed in two adjacent grooves in a circular pontoon ♦: ** 12a, 12b and filled with urethane 13.

• t » · · * • · ^ ; Ponttoonien 12a, 12b tehtävänä on pitää mittari veden pin- • »· • * 4 106224 nalla siten, että akselilla 11 oleva siipiratas 14 pyörii veden pinnalla. Ponttoonit 12a, 12b ovat esimerkiksi styrox-muovia. Ne ovat sivusuunnassa pyöreitä, jottei kellumissy-vyys muutu vesimäärän ja siitä johtuvan kulmamuutoksen ta-5 kia. Ponttoonien kuviossa la esitetyllä muotoilulla (sisäänpäin suippenevat) on tarkoituksena saada ohjattua putken pohjalla oleva sakka ponttoonien alta.• t »· · * • · ^; The function of the pontoons 12a, 12b is to hold the gauge on the water surface so that the impeller 14 on the shaft 11 rotates on the water surface. The pontoons 12a, 12b are, for example, styrox plastic. They are circular in the lateral direction so that the floating depth does not change due to the amount of water and the resulting angle change. The design (inwardly tapered) of the pontoons shown in Figure 1a is intended to direct the sediment at the bottom of the tube under the pontoons.

Siipirattaassa 14 on esimerkiksi akryylimuovia olevat siivet 10 15, joiden muoto on sovitettu ponttoonien välissä olevan aukon muotoon siten, että siivet levenevät ulospäin. Niiden päissä on magneetit 16, joita lukee siipien yläpuolella oleva, magneettikenttään perustuva lukija 17, joka kytketään edelleen ohjausjärjestelmään.The impeller 14, for example, has wings 10 15 of acrylic plastic, the shape of which is arranged in the shape of an opening between the pontoons so that the wings extend outwards. At their ends are magnets 16, which are read by a magnetic field reader 17 located above the wings, which is further connected to the control system.

1515

Rungon yläpäässä on pystysuuntainen alumiiniputki 18, jonka päästä lähtee pystysuuntainen metallilanka 19, joka on ylä-päästään kytketty säätövastukseen 20, jonka avulla saadaan kulma, jossa mittari ui, kuten on esitetty kuviossa Ib, joka 20 esittää mittaria sivulta. Mittaamalla säätövastuksen 20 vastus saadaan kulma, jonka avulla voidaan laskea pinnan Λ · f · •V. korkeus. Pinnan korkeuden avulla voidaan laskea segmentin • · ala. Tilavuusvirta saadaan kertomalla segmentin ala veden • r « virtausnopeudella. Säätövastus on liitetty vaakasuuntaiseen ***’, 25 ohjainvarteen 21, joka työnnetään mitattaessa viemäriputken ^ · · ’.*! 1 yläosaan (kuv. 1c) . Ohjainvarsi 21 on edelleen liitetty « » » ♦ · « * pystysuuntaiseen varteen 22. Veden virtaussuunta on esitetty , nuolella kuviossa Ib.At the upper end of the body is a vertical aluminum tube 18, from which ends a vertical metal wire 19 connected at its upper end to an adjusting resistor 20 to obtain an angle at which the gauge floats, as shown in Fig. Ib, which shows the gauge from the side. By measuring the resistor of the adjusting resistor 20, the angle jonka · f · • V can be calculated. height. The surface height can be used to calculate the area of the segment. The volumetric flow is obtained by multiplying the area of the segment by the • r «flow rate of the water. The adjusting resistor is connected to the horizontal *** '25 guide bar 21, which is inserted when measuring the drain pipe ^ · ·'. *! 1 to the upper part (Fig. 1c). The guide arm 21 is further connected to the vertical arm 22 of the »» »♦ ·« * direction.

* ♦ · • · »·· f » ♦ ’·* * 30 Jäteveden johtavuus mitataan keksinnön mukaisesti käyttämäl- lä magneettista johtokykymittaria. Mittari perustuu kuviois-sa 2a ja 2b, jotka esittävät mittaria halkileikattuna edestä ja sivulta, kahteen toroidimuuntajaan, joissa on rengasmuun- .. : tajasydän 30, 31 ja sen ympärillä toroidikäämitys 32, 33, ja « * * t · 5 106224 jotka on sovitettu vierekkäin samaan koteloon 34, jonka keskellä on reikä, ja eristetty toisistaan esimerkiksi kotelossa olevan hartsieristyksen avulla.The conductivity of the effluent is measured in accordance with the invention using a magnetic conductivity meter. The meter is based on Figures 2a and 2b, which show the gauge in cross-sectional front and side, with two toroidal transformers having an annular transducer 30, 31 and a toroidal winding 32, 33 around it, and? * * T · 5 106224 adjacent to the same housing 34 having a hole in the center and insulated from one another by, for example, resin insulation in the housing.

5 Muuntajat kytkeytyvät toisiinsa jäteveden välityksellä esimerkiksi siten, että ne on upotettu ko. nesteeseen. En-siömuuntaja 30, 32 indusoi nesteeseen sähkökentän, joka puolestaan synnyttää virran. Virta on verrannollinen nesteen johtokykyyn ja indusoi puolestaan toisiomuuntajaan 31, 33 10 jännitteen. Mittaamalla tämä jännite voidaan laskea jäteveden johtokyky. Mittarin etuna on se, ettei siinä ole likaantuvia elektrodeja.5 The transformers are interconnected through the waste water, for example, by being immersed in the water. liquid. The first transformer 30, 32 induces an electric field in the liquid, which in turn generates a current. The current is proportional to the conductivity of the fluid and in turn induces a voltage to the secondary transformer 31, 33 10. By measuring this voltage, the conductivity of the wastewater can be calculated. The advantage of the meter is that it does not have any fouling electrodes.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellu-15 tusmuodot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.It will be apparent to one skilled in the art that the various embodiments of the invention are not limited to the above example, but may vary within the scope of the following claims.

« % i 4 I « · « « k I 1 • 1 · * ♦ 1 4 v · t 4 k f I · • k % »4 » % »441 t 4 « · 414 • 4« s. ·1 | t » f « I « t I I 4 4 f 4 144 « 4 1 *04 f ♦ 4») ' 4 >· 4 • 04 • 4014 4 • 4 4 • «•ti· » · · 4 ♦ 1 4 ·· 4 ««% I 4 I« · «« k I 1 • 1 · * ♦ 1 4 v · t 4 k f I · • k% »4»% »441 t 4« · 414 • 4 «s. · 1 | t »f« I «t II 4 4 f 4 144« 4 1 * 04 f ♦ 4 ») '4> · 4 • 04 • 4014 4 • 4 4 •« • ti · »· · 4 ♦ 1 4 ·· 4 «

Claims

1. A method for measuring leakage water in a wastewater system, wherein the wastewater flow system is measured in the system and the composition of the wastewater is determined by measuring at least the electrical code conductivity, characterized in that both the flow measurement and the composition of the wastewater are carried out in different measurement points. the leakage amounts using the flow and composition are calculated along the drain line between the different measuring points and the leakage points are determined.

Process according to Claim 1, characterized in that the composition of the wastewater is determined by measuring, in addition to the conductivity, other properties, such as temperature or pH.

Method according to claim 1, characterized in that both the flow rate and the composition are substantially continuously measured. : 25 4. Apparatus for measuring leakage water in a wastewater system, which device comprises at least one flow meter which measures the wastewater flow, a conductivity meter with which the composition of the wastewater is determined by measuring the wastewater. minimum electrical wastewater electrical conductivity, and a control unit for processing measurement data, characterized by, bcide the flow meters and conductivity meters are placed:: 35 at different measuring points in the sewer system, and <t «« «• II« · • · «*« · «· 106224 that the control unit, using the flow and the composition, calculates the quantities of leakage water along the drain line between the different measuring points and the leakage points. 5.1 The wastewater submersible conductivity meter according to claim 4, characterized in that the conductivity meter is provided with a transformer coupling where toroidal windings 10 (32, 33) isolated from each other are wound pH. separate cores (30, 31), wherein the primary winding in the liquid induces an electric field which in turn generates a current proportional to the electrical conductivity of the liquid, which induces a voltage, and that the control unit measures by measuring the voltage and determines the wastewater. conductivity.

«€« «4 4 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ··· ··· ♦ · · ♦ · · · · · · · • · ··· * · · '<<c cc1 («I Cc1 c 1 • ·« fc · 4 1 1 «· · • 1 · C · · • ·