污水流量計(jì)的應(yīng)用

1、總量控制概述
水是人類及一切有生命的個(gè)體賴以生存的基本物質(zhì)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活對(duì)水的需求量在不斷增長．向自然水體排放的水污染物總量也在不斷增加。環(huán)境與發(fā)展的矛盾在加劇。近年來不斷有 自然水體污染嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和人民身體健康的問題出現(xiàn)。以淮河、海河、遼河和太湖、巢湖、滇池為代表的三河、三湖的水污染同題尤為突出。如 何尋找 一個(gè) 有效的解決這一矛盾的方法．走可持續(xù)發(fā) 展的道路，為子孫后代 留下青 山綠水，已經(jīng)成為擺在我們面前的緊迫課題，從 目前的情況來看，實(shí)行總量控制是一種 比較科學(xué)有效的方法?？偭靠刂频母拍顉ui早是 由美國*于 1979 年提 出的，我國近幾年迫于環(huán)境惡化的壓力，烈決定試行總量控制。過去我國對(duì)污染物實(shí)行的是濃度控制，污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)及排污收費(fèi)制度，都主要著眼于污染物的排放濃度．只要污水排放的濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，就可以無*地隨意排放。隨著環(huán)境管理工作的發(fā)展和不斷深入，人們愈來愈認(rèn)識(shí)到，對(duì)污染源僅謹(jǐn)實(shí)行排放濃度控制，根本無法達(dá)到控制污染，確保環(huán)境質(zhì)量不斷改善 的 目的。有些單位 為了做到達(dá)標(biāo)排放，將污水稀釋后排放．這種污水雖然達(dá)到了污水排放標(biāo)準(zhǔn)，但其污染物的濃度卻大大高于地面水。因此必須同時(shí)實(shí)行污染物排放總量控制，才能有效控制和削減污染。污染物排放總量控制是指這樣一種模式 ：
即在某一區(qū)域范圍內(nèi)，為達(dá)到預(yù)定的環(huán)境 目標(biāo)，通過一
定方法求得各污染物的zui大環(huán)境允許負(fù)荷，將其合理分配到區(qū)域內(nèi)各污染源 （各企事業(yè)單位）．從而確定各污染源的zui高污染物允許排放量。污染物排放總量控制與排放標(biāo)準(zhǔn)控制大不相同，污染物排放總量與自然環(huán)境條件及 目標(biāo)值有密切的關(guān)系。環(huán)境 自凈能力強(qiáng)、環(huán)境 目標(biāo)不高的地區(qū)、污染物排放總量可以適當(dāng)提高；環(huán)境 自凈能力 較弱，環(huán)境 目標(biāo)值較高的地區(qū)，污染物排放總量就要 嚴(yán)格控制。在某一特定區(qū)域 內(nèi)，不同的時(shí)期，各污染源 （各企事業(yè)單位 ） 的總量指標(biāo)會(huì)因其自然條件和技術(shù)水平的變化而不同。因此污水排放總量控制 是一個(gè) 復(fù)雜的系統(tǒng)工 程，不能簡單劃一
2、總量控制的方法
總量控制方法的不同，可以分兩種 ：一種是容量總量控制，它是依據(jù)區(qū)域的環(huán)境容量，經(jīng)過推算，確定各污染源的排放總量控制指標(biāo)的管理模式。由于各企業(yè)的總量控制指標(biāo)是通過環(huán)境容量的優(yōu)化配置確定的，因此能夠達(dá)到 zui小投 資取得 較好環(huán)境效益的 目的。但環(huán)境容量的計(jì)算、配置，需要大量、連續(xù)的污染源、水文、水質(zhì)、氣象等方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)管理人員有較高的要求，操作起來有一定的難度。二是 目標(biāo)總量控制，它是指某一區(qū)域或行業(yè)的環(huán)境管理 目標(biāo)確定后．采取一定的行政手段，直接將削減污染物排放量指標(biāo)分配至各企事業(yè)單位 ，并*完成。這種方法可操作性強(qiáng)，但有一定的盲 目性。
實(shí)行總量控制必須有一系列配套的政策，在實(shí)踐中不斷充實(shí)、完善 ，并使之程序化、規(guī)范化。總量控制的配套政策主要有以下幾個(gè)方面 ：
（1） 制定相應(yīng)的總量控制法規(guī)，依法實(shí)行總量控制。1986 年*環(huán)保委員會(huì)在 （關(guān)于防治水 污染技術(shù)政策的規(guī)定） 中提 出 “對(duì)流域、區(qū)域、城市、地區(qū)以及工礦企業(yè)污染物的排放要實(shí)行總量控制”，這是我國實(shí)行總量控制的依據(jù)。
（2） 總量指標(biāo)的分配和轉(zhuǎn)讓政策。當(dāng)總量控制指標(biāo)以排污許可證的形式下達(dá)給企業(yè)后，環(huán)保部門的主要責(zé)任是監(jiān)督檢查其落實(shí)情況，如果企業(yè)經(jīng)過努力出現(xiàn)多余的指標(biāo)，可以允許其暫存起來自我調(diào)節(jié)或有償轉(zhuǎn)讓。與此同時(shí)還要建立總量 指標(biāo)的有償分配制度，杜絕發(fā)生倒賣總量指標(biāo)現(xiàn)象。
（3） 獎(jiǎng)懲政策。一項(xiàng)政策執(zhí)行的好壞與是否有嚴(yán)格的獎(jiǎng)懲制度有很大關(guān)系。環(huán)保部門應(yīng)嚴(yán)格檢查．對(duì)守法戶給予表揚(yáng)、獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)違法戶要進(jìn)行批評(píng)、罰款等嚴(yán)肅處理。
3、水環(huán)境容量的確定
環(huán)境容量的概念zui初是 日本學(xué)者在 1968 年提出的。是指某環(huán)境單元所能承受的污染物的zui大數(shù)量。河流的環(huán)境容量根據(jù)不同的要求可 以分為以下 四種：①是河流的環(huán)境容量 。它反映了未受人類活動(dòng)影響時(shí)對(duì)河流的自然納污能力，是理論zui大值 ；②是面源污染現(xiàn)狀水環(huán)境容量，它是根據(jù)水域污染物現(xiàn)狀濃度估算其達(dá)到要求水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)還能允許容納污染物的zui大數(shù)量；③是點(diǎn)源污染現(xiàn)狀水環(huán)境容量，它是根據(jù)點(diǎn)污染源分布現(xiàn)狀，模擬計(jì)算河流的污染物濃度分布現(xiàn)狀．再根據(jù)相應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求估算出還能容納污染物的zui大數(shù)量；④可優(yōu)化利用的環(huán)境容量，它是根據(jù)不同區(qū)段水質(zhì)要求的變化，通過統(tǒng)籌規(guī)劃，對(duì)整個(gè)河流點(diǎn)污染源的分布進(jìn)行優(yōu)化組合后，水體所能容納污染物的zui大數(shù)量。由于可優(yōu)化利用的環(huán)境容量充分考慮了環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等諸多因素，所以這個(gè)容量更符合實(shí)際情況。
4、水污染物排放總量控制的具體措施
水污染物排放總量控制一般采取如下操作 辦法；首先要研究和確定區(qū)域水環(huán)境容量，確定區(qū)域水污染物總量控制目標(biāo)。確定區(qū)域水污染物的實(shí)際負(fù)荷，求得其與水污染物總量控制目標(biāo)的差值，確定區(qū)域水污染物的總削減量，從而提 出逐年水污染物削減量的 目標(biāo)值。由此可見確定水環(huán)境容量和區(qū)域水污染物的實(shí)際負(fù)荷就成為水污染物排放總量控制的重要條件。區(qū)域水污染鈞的實(shí)際 負(fù)荷即進(jìn)入 區(qū)域水體的污染物總量。要了解這一數(shù)值，必須了解區(qū)域 內(nèi)各企事業(yè)單位污染物排放的具體數(shù)量。但 目前單一的濃度考核指標(biāo)不能準(zhǔn)確掌握水污染物的實(shí)際排放數(shù)量。污水流量計(jì)的廣泛使 用便成為水污染物 總量控制的必要條件之一。 那么現(xiàn)有的污水流量計(jì)是 怎樣進(jìn)行計(jì)量的呢。
5、污水流量計(jì)的種類及適用條件
根據(jù)計(jì)量原理，流量計(jì)量可以分為 5 類，①利用伯努利方程原理，通過測量流體差壓信 號(hào)反映 流量；②通過測量流體流速來反映流量 ；③通過測量一個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體積的小容積來反映流量 ；④通過測量流體質(zhì)量來反映流量 ；⑤通過測量液位來反映流量。*類流量計(jì)有節(jié)流式流量 計(jì)、畢托管 流量計(jì)、均速管流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、靶式流量計(jì) ；第二類流量計(jì)有渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、多普勒超聲波流量計(jì)、測速流量計(jì) ；第三類流量計(jì)有齒輪式流量計(jì)、刮板式流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)；第四類流量計(jì)有熱式質(zhì)量流量計(jì) 、差壓式質(zhì)量流量計(jì)、葉輪式質(zhì)量流量計(jì)、哥力式質(zhì)量流量計(jì)、間接式質(zhì)量流量計(jì) ；第五類流量計(jì)有堰槽式流量計(jì)。從 目前情況來看．能夠用于污水流量計(jì)量的流量計(jì)有電磁流量計(jì) 、多普勒超聲波流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)和堰槽式流量計(jì)。其中電磁流量計(jì) 、多普勒超聲波流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)適用于有壓排水管道內(nèi)污水流量的測量；堰槽式流量計(jì)適用于無壓排水管渠內(nèi)污水流量的測量。由于各種流量計(jì)的測量原理不同．其各 自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)也各不相同。
電磁流量計(jì)的原理是導(dǎo) 電流體在管道 中流動(dòng)時(shí)．導(dǎo)電流體切割磁力線．流量與感應(yīng)電動(dòng)勢和測量管徑成線性關(guān)系．與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成反比。其函數(shù)關(guān)系為：

其中 Q 為體積流量 ；B 為磁場感應(yīng) 強(qiáng)度；D 為測量管徑 ；e 為感應(yīng) 電動(dòng)勢。
該流量計(jì)具有安裝方便，變送器結(jié)構(gòu)簡單。不受液體溫度、粘度、密度、電導(dǎo)率的影 響．量程范圍寬．無機(jī)械慣性等優(yōu)點(diǎn)。但也具有信號(hào)易受外界電磁環(huán)境干擾．傳感器易粘掛污物而鈍化等缺點(diǎn)。
多普勒超聲波流量計(jì) 的測量原理是根據(jù)物理學(xué)中的多普勒效應(yīng)。當(dāng)超聲波換能器發(fā)射的超聲波入射到流體 中的固體顆粒上并反射回接收器時(shí)，發(fā)射聲波與接收聲波之間的頻率將會(huì)偏移，這個(gè)頻率差正比于流體的流速，所以測量頻率差可以求得流速．進(jìn)而可以得到流體的流量。其函數(shù)關(guān)系為：

其中 Q 為流量；A 為被測管道截面積 ；c 為聲楔材料中的聲速 ；K 為流速修正系數(shù) ；β為聲波由聲楔進(jìn)入流體的入射角；△f 。為所有反射粒子的多普勒頻移的平均值 ；f 為發(fā)射超聲波的頻率。
這種流量計(jì)具有安裝方便，傳感器不與污水直接接觸，不會(huì) 產(chǎn)生鈍 化，測 量結(jié)果 不受管 材限制 等優(yōu)點(diǎn)。但它只適用于測量含有較多懸浮物的污水．對(duì)清澈的含有溶解性污染物的污水無法測量．且不適用于無壓排水管道 內(nèi)污水流量計(jì)量。
轉(zhuǎn)子流量計(jì)的原理是通過 改變流通面積來改變流量。浮子的懸浮高度不同，其與管壁的間隙也不同。浮子的懸浮高度與體積流量之 間有一定的 比例關(guān) 系。其關(guān)系式如下 ：

其中 Q 為體積流量 ；α為流量系數(shù) ；D 為浮子所在處錐管的內(nèi)徑 ；h 為浮子的懸浮高度；g 為重力加速度 ；V為浮子的體積 ；A為浮子迎流的面積；ρ為流體密度；ρf為浮子的密度 ；φ為錐管的錐角。
這種流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，安裝使用比較方便。但這種流量計(jì)必須垂直安裝，只能測量有壓排水管路中水的流量．且測量污水時(shí)其管壁易生長藻類和細(xì)菌給讀取數(shù)據(jù)造成困難。
堰槽式流量計(jì)的原理是在開放無壓的渠道或非滿流的管道內(nèi)．流量與液位有某種函數(shù)關(guān)系。其函數(shù)關(guān)系為：

其中 Q 為體積流量；h 流道槽內(nèi)的液位高度 ；c、n為系數(shù)，與量水槽的形式有關(guān)。
這種流量計(jì)一般用于測量潔凈的液體。用于測量污水時(shí)由于現(xiàn)有的堰槽和液位測量方式容易粘掛和沉積污物，造成測量產(chǎn)生很大誤差．甚至無法使用。鑒于以上堰槽式流量計(jì)的缺陷，*科學(xué)研究院對(duì)這種流量計(jì)的堰槽結(jié)構(gòu)和液位測量方法進(jìn)行 了改進(jìn) 。研制出兩種適 合于管道或明渠排 水計(jì)量 的堰槽式量水槽。管道式量水槽與排水管道*相同．安裝時(shí)按通常的排水管道連接方法進(jìn)行施工即可，其 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)充分考慮了污水的水質(zhì)特點(diǎn)，非常順滑，不會(huì)產(chǎn)生固懸浮物的沉積而影響過流狀態(tài)的問題。同時(shí)采用超聲波技術(shù)在空氣中測量液位的高度．探測器不與污水直接接觸，避免了因粘掛污物而影響測量精度的問題。明渠式量水槽采用矩形斷面，與池壁采用漸變連接，消除了死角，避免發(fā)生懸浮物沉積現(xiàn)象。這種流量計(jì)適合于無壓狀態(tài)污水排放總 口污水流量的測量。另外具有遠(yuǎn)動(dòng)功能可以將測量信號(hào)引入室內(nèi)。將二次儀表安裝于工作間內(nèi)，便于操作人員采集數(shù)據(jù)。其數(shù)
據(jù)存儲(chǔ)及查閱功能也便于操作人員隨時(shí)調(diào)閱。
6、結(jié)論
綜上所述，要真正做到控制水污染，改善 水環(huán)境，必須進(jìn)行總量控制，使進(jìn)入 自然水體的污染物質(zhì)在總量上得到控制并逐漸減少，使水污染物的排放數(shù)量與 自然水體的 自凈能力相協(xié)調(diào)。要達(dá)到這一 目的必須在各企事業(yè)單位的污水排放 口安裝污水流量計(jì)．在對(duì)其排水水質(zhì)進(jìn)行例行監(jiān)測的同時(shí)，對(duì)其排水水量進(jìn)行時(shí)時(shí)控制，從而控制其水污染物排放量。這樣各企事業(yè)單位的水污染物排放量得到了控制，進(jìn)入自然水體的水污染物總量也就得到了控制，水環(huán)境污染加劇的趨勢就會(huì)得到控制并會(huì)逐漸好轉(zhuǎn)。 目前鐵路行業(yè)內(nèi)的機(jī)務(wù)段、車輛段 、工廠等水污染物排放較集中的企業(yè)已經(jīng)開始逐漸安裝使用污水流量計(jì)。為加強(qiáng)環(huán)境管理提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。