污染源废水流量测量是污染物流量控制制度的重要基础,工作二本文主要总结了堰法、测流槽法、流速仪法、电磁流量计法等常用敞口明渠污染源废水流量测量技术的原理及特点,比较了各技术的适用性能,指出了选用合适测量方法区遵循的原则二关键词污染源废水流量测量技术原理与选用。
一、污染源废水流量测量的重要性
在总量控制、总量考核、总量收费和污染源调查及污染源评价中,不仅要获取污染物的浓度值,还要通过废水流量的测量计算出污染物排放总量「’长废水流量的测量准确与否,直接关系到污染源废水排放总量以及其他污染物排放总量计算正确与否,所以污染源废水流量测量是污染源总量减排监测和工业污染源监督性监测工作中最基础也是重要的工作。
二、废水流量测量技术
我们日常接触的污染源废水多为敞口明渠排放「?7,明渠流量测定技术按测量原理不同可分为堰法、测流槽法、流速仪法、电磁流量计法和容器法等「a长
(一)堰法
1.测量原理
在明渠适当位置装一挡板,水流被阻断,水位升到档板上端堰口,便从堰口流出水流刚流出的流量小于渠道中原来的流量,水位继续上升,流出流量随之增加,直到流出量等于渠道原流量,水位便稳定在某一高度,测出水位高度便可求取流量
2.技术特点
堰式测流法的特点是
(1)结构简单,价格便宜,测量精度和可靠性好;
(2)水头损失大,不能用于平坦地面的渠道;
( 3)堰上游易堆积固形物,要定期清理
(二)测流槽法
1.测量原理
缩小渠道一段通道断面成喉道部,喉道因面积缩小而流速增加,其上游水位被抬高,以增加流速所需动能(即增加的动能由所抬高水位位能转变过来),测量抬高水位求取流量。测流槽有多种类型,在欧洲普遍使用文丘里槽,后又在文丘里槽基础上开发了适用于矩形明渠的巴歇尔槽,我国使用较多的是巴歇尔槽,如图所示:
2.技术特点
巴歇尔槽法测流量的特点是:
(1)只需要测量液位就可以计算出流量;
(2)水中固态物质几乎不沉淀,随水流排出;
(3)水位抬高比堰小,适用于不允许有大落差的渠道;
(4)制造复杂,不适用圆形暗渠
(三)流速仪法
1.测量原理
流速仪法,是通过测出流通通道某局部(点、线或小面积)流速,代表平均流速,再测量水位求得流通面积,乘以局部流速与平均流速间的系数,经演算求取流量:
2.技术特点
流速仪法测流的特点是:
(1)测量相对较准确,性能稳定,适合计量监控收费管理系统;
(2)对渠道截面形状无要求,渠道是什么形状就可以用什么形状的截面进行流量测量,并通过软件和数学模型加以修正;
(3)流量测量范围广,水量没有限制;
(4)从流速和水位两个信号求取流量,在受背压状态下流动也能测量,可以测逆向流;
(5)超声流速计和超声液位计不会阻碍流路,几乎不会发生固形物堆积现象,不用清污,长期运行几乎不用维护;
(6)在原渠道上安装容易,无需改造渠道;
(7)易受流速分布影响,测量处上下游要有足够长的直渠渠道
(四)电磁流量计法
1.测量原理
潜水式电磁流量计是在渠道中置一挡板截流,在挡板底部装上潜水电磁流量传感器挡板截住渠道,迫使水流只能从流量传感器中流过,以较原来高的流速通向下游,从而抬高档板上游的水位,产生挡板上下游水位差h,此水位差的势能转变为流速的动能
特点是:
(1)无活动件,可测量含有固体颗粒或悬浮体的液体;
(2)可使用于受潮水等形成下游测水位变化的渠道;
(3)因设置挡板截流,测量与渠道形状和上游直渠道状况无关;
(4)水头损失比较大,流量传感器内必须保持满管流;
(5)挡板前会有一定程度固形物堆积,要定期清理
(五)容器法
将污水纳人已知容量的容器中,测定其充满容器所需要的时间,从而计算污水量的方法木法简单易行,测量精度较高,适用于计量污水量较小的(流量小于SOt/d )连续或间歇排放的污水
三、废水流量测量技术适用性能比较
常用明渠流量测量技术因测量原理不同,产生了各自的技术特点现将常用的堰法、巴歇尔槽法、流速仪法、潜水式电磁流量计法的流量测量适用性和安装要求等适用性能比较归纳如表l;
表1常用明渠流量测量技术适用性能比较Ah2gh
式中,A—流量传感器开孔面积;
u—流量传感器测定流速;
K—流量系数;
g—重力加速度
四、废水流量测量技术选用
污染源废水排放量多少不同,排放口类型各异,选择合适的废水流量测量方法主要需考虑以下因素。:
(1)水路大小和形状,流速范围,最大流量和最小流量;
(2)测量精确度要求;
(3)流量计设置场所和环境条件;
(4)液体状况,洁净程度,含有固相浓度,腐蚀性;
(5)现场允许落差(或升高水位)和渠道坡度;
(6)与液体接触的仪表零部件材料;
(7)选用超声流速计和电磁流速计时要分别对液体浊度或电导率作调查,其要求可参照超声流量计和电磁流量计要求。
电磁流量计分为一体式电磁流量计及分体式电磁流量计,是一款智能型电磁流量计一体/分体式电磁流量计除可测量一般导电液体的体积流量外,还可用于测量强酸强碱等强腐蚀液体和泥浆、矿浆、纸浆等均匀的液固两相悬浮液体的体积流量。
是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。 电磁流量计是应用电磁感应原理, 根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。
通用流量演算器是一种通用性较强,功能较丰富的多用途流量演算器,除了常规的流体温度补偿、压力补偿、密度补偿、温度压力补偿之外,该仪表还有以下功能。
流体工况补偿功能绝大多数流量计,只有在流体工况与设计条件一致的情况下,才能保证测量精确度。有些流体如气体、蒸汽,流体工况变化对测量精确度的影响特别大,必须进行补偿。
电磁流量计产品特点:
安装快速,操作简便;
管道无压损,信号转换极快;
抗干扰能力强,测量可靠,精度高;
具备自检和自诊断功能;
双向测量系统,可进行双向测量;
于各种苛刻条件工况。
目前电磁流量计被广泛应用于石油、化工、冶金、轻纺、造纸、环保、食品等工业部门及市政管理,水利建设、河流疏浚等领域的流量计量。
电磁流量计包括变送器和转换器两部分,它的选用主要问题是如何正确选用变送器,转换器与之配套使用就行。应从以下几个方面来考虑变送器的选用问题。
1、口径与量程的选择:
选用变送器时,应首先需要确定它的口径和流量测量范围,或确定变送器测量管内流体的流速范围。根据生产工艺上预计的最大流量值来选择变送器的满量程刻度,并且使用中变选器的常用流量最能超过满量程的50%,以获得较高的测量精度,变送器量程确定后,口径是根据测量管内流体流速与水头损失的关系来确定的,流速以2-4m/s为合适。通常选用变送器的口径与管道口径相同或略小些。
2、工作压力的选择:
变送器使用时的压力必须低于规定的工作压力。
3、温度的选择:
被测介质的温度不能超过变送器衬里材料的允许温度,介质温度还受到电气绝缘材料、漆包线等耐温性能的限制。
4、衬里材料及电极材料的选择:
变送器的衬里材料及电极材料必须根据被测介质的物理化学性质来正确选择,否则变送器由于衬里和电极的腐蚀而很快损坏。因此,必须根据生产工艺过程中具体测量介质的防腐蚀经验,正确地选用变送器的电极和衬里材质。