污水出水流量計對總量控制方法及類(lèi)型適用條件

摘要：對總量控制的概念、方法及具體措施進(jìn)行介紹，具體分析污水出水流量計的類(lèi)型及適用條件。
1、總量控制概述
水是人類(lèi)及一切有生命的個(gè)體賴(lài)以生存的基本物質(zhì)。隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活對水的需求量在不斷增長(cháng)，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(lái)不斷有自然水體污染嚴重影響當地的經(jīng)濟發(fā)展和人民身體健康的問(wèn)題出現。以淮河、海河、遼河和太湖、巢湖、滇池為代表的三河、三湖的水污染問(wèn)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(lái)看，實(shí)行總量控制是一種比較科學(xué)有效的方法?？偭靠刂频母拍钭钤缡怯擅绹h(huán)保局于1979年提出的，我國近幾年迫于環(huán)境惡化的壓力，頁(yè)決定試行總量控制。過(guò)去我國對污染物實(shí)行的是濃度控制。污水綜合排放標準及排污收費制度，都主要著(zhù)眼于污染物的排放濃度。只要污水排放的濃度達到排放標準的要求，就可以無(wú)限量地隨意排放。隨著(zhù)環(huán)境管理工作的發(fā)展和不斷深入，人們愈來(lái)愈認識到，對污染源僅謹實(shí)行排放濃度控制，根本無(wú)法達到控制污染，確保環(huán)境質(zhì)量不斷改善的目的。有些單位為了做到達標排放，將污水稀釋后排放，這種污水雖然達到了污水排放標準，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：即在某一區域范圍內，為達到預定的環(huán)境目標，通過(guò)一定方法求得各污染物的最大環(huán)境允許負荷，將其合理分配到區域內各污染源(各企事業(yè)單位)，從而確定各污染源的最高污染物允許排放量。污染物排放總量控制與排放標準控制大不相同，污染物排放總量與自然環(huán)境條件及目標值有密切的關(guān)系。環(huán)境自?xún)裟芰?、環(huán)境目標不高的地區、污染物排放總量可以適當提高；環(huán)境自?xún)裟芰^弱，環(huán)境目標值較高的地區，污染物排放總量就要嚴格控制。在某一特定區域內，不同的時(shí)期，各污染源(各企事業(yè)單位)的總量指標會(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)復雜的系統工程，不能簡(jiǎn)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，它是依據區域的環(huán)境容量。經(jīng)過(guò)推算，確定各污染源的排放總量控制指標的管理模式。由于各企業(yè)的總量控制指標是通過(guò)環(huán)境容量的優(yōu)化配置確定的，因此能夠達到最小投資取得較好環(huán)境效益的目的。但環(huán)境容量的計算、配置,需要大量、連續的污染源、水文、水質(zhì)、氣象等方面的基礎數據，對管理人員有較高的要求，操作起來(lái)有一定的難度。二是目標總量控制，它是指某一區域或行業(yè)的環(huán)境管理目標確定后，采取一定的行政手段，直接將削減污染物排放量指標分配至各企事業(yè)單位，并限時(shí)完成。這種方法可操作性強，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、規范化?？偭靠刂频呐涮渍咧饕幸韵聨讉€(gè)方面：
(1)制定相應的總量控制法規，依法實(shí)行總量控制。1986年國務(wù)院環(huán)保委員會(huì )在(關(guān)于防治水污染技術(shù)政策的規定>中提出“對流域、區域、城市、地區以及工礦企業(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。
(2)總量指標的分配和轉讓政策。當總量控制指標以排污許可證的形式下達給企業(yè)后，環(huán)保部門(mén)的主要責任是監督檢查其落實(shí)情況，如果企業(yè)經(jīng)過(guò)努力出現多余的指標，可以允許其暫存起來(lái)自我調節或有償轉讓。與此同時(shí)還要建立總量指標的有償分配制度，杜絕發(fā)生倒賣(mài)總量指標現象。
(3)獎懲政策。一項政策執行的好壞與是否有嚴格的獎懲制度有很大關(guān)系。環(huán)保部門(mén)應嚴格檢查，對守法戶(hù)給予表?yè)P、獎勵，對違法戶(hù)要進(jìn)行批評、罰款等嚴肅處理。
3、水環(huán)境容量的確定
環(huán)境容量的概念最初是日本學(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最大數量。河流的環(huán)境容量根據不同的要求可以分為以下四種：①是河流的絕對環(huán)境容量。它反映了未受人類(lèi)活動(dòng)影響時(shí)對河流的自然納污能力，是理論最大值；②是面源污染現狀水環(huán)境容量，它是根據水域污染物現狀濃度估算其達到要求水質(zhì)標準時(shí)還能允許容納污染物的最大數量；③是點(diǎn)源污染現狀水環(huán)境容量，它是根據點(diǎn)污染源分布現狀，模擬計算河流的污染物濃度分布現狀，再根據相應的環(huán)境質(zhì)量標準的要求估算出還能容納污染物的最大數量；④可優(yōu)化利用的環(huán)境容量。它是根據不同區段水質(zhì)要求的變化，通過(guò)統籌規劃，對整個(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最大數量。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、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域水環(huán)境容量，確定區域水污染物總量控制目標。確定區域水污染物的實(shí)際負荷，求得其與水污染物總量控制目標的差值，確定區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值。由此可見(jiàn)確定水環(huán)境容量和區域水污染物的實(shí)際負荷就成為水污染物排放總量控制的重要條件。區域水污染物的實(shí)際負荷即進(jìn)入區域水體的污染物總量。要了解這一數值，必須了解區域內各企事業(yè)單位污染物排放的具體數量。但目前單一的濃度考核指標不能準確掌握水污染物的實(shí)際排放數量。污水出水流量計的廣泛使用便成為水污染物總量控制的必要條件之一。那么現有的污水出水流量計是怎樣進(jìn)行計量的呢。
5、污水出水流量計的種類(lèi)及適用條件
根據計量原理，流量計量可以分為5類(lèi)，①利用伯努利方程原理，通過(guò)測量流體差壓信號反映流量；②通過(guò)測量流體流速來(lái)反映流量；③通過(guò)測量一個(gè)個(gè)標準體積的小容積來(lái)反映流量；④通過(guò)測量流體質(zhì)量來(lái)反映流量；⑤通過(guò)測量液位來(lái)反映流量。第一類(lèi)流量計有節流式流量計、畢托管流量計、均速管流量計、轉子流量計、靶式流量計；第二類(lèi)流量計有渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、多普勒超聲波流量計、熱線(xiàn)測速流量計；第三類(lèi)流量計有齒輪式流量計、刮板式流量計、旋轉活塞式流量計；第四類(lèi)流量計有熱式質(zhì)量流量計、差壓式質(zhì)量流量計、葉輪式質(zhì)量流量計、哥力式質(zhì)量流量計、間接式質(zhì)量流量計；第五類(lèi)流量計有堰槽式流量計。從目前情況來(lái)看，能夠用于污水出水流量計量的流量計有電磁流量計、多普勒超聲波流量計、轉子流量計和堰槽式流量計。其中電磁流量計、多普勒超聲波流量計和轉子流量計適用于有壓排水管道內污水流量的測量；堰槽式流量計適用33于無(wú)壓排水管渠內污水流量的測量。由于各種流量計的測量原理不同，其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)也各不相同。
電磁流量計的原理是導電流體在管道中流動(dòng)時(shí)，導電流體切割磁力線(xiàn)，流量與感應電動(dòng)勢和測量管徑成線(xiàn)性關(guān)系，與磁場(chǎng)的磁感應強度成反比。其函數關(guān)系為：

其中Q為體積流量；B為磁場(chǎng)感應強度；D為測量管徑；e為感應電動(dòng)勢。

該流量計具有安裝方便，變送器結構簡(jiǎn)單，不受液體溫度、粘度、密度、電導率的影響，量程范圍寬，無(wú)機械慣性等優(yōu)點(diǎn)。但也具有信號易受外界電磁環(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的測量原理是根據物理學(xué)中的多普勒效應，當超聲波換能器發(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。其函數關(guān)系為：

其中Q為流量；A為被測管道截面積；cl為聲楔材料中的聲速；K為流速修正系數；β為聲波由聲楔進(jìn)入流體的入射角；△f1為所有反射粒子的多普勒頻移的平均值；fl為發(fā)射超聲波的頻率。

這種流量計具有安裝方便，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，對清澈的含有溶解性污染物的污水無(wú)法測量，且不適用于無(wú)壓排水管道內污水流量的測量。

轉子流量計的原理是通過(guò)改變流通面積來(lái)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；a為流量系數；Df為浮子所在處錐管的內徑；h為浮子的懸浮高度；g為重力加速度；Vf為浮子的體積；Af為浮子迎流的面積；ρ為流體密度；ρf為浮子的密度；ψ為錐管的錐角。

這種流量計具有結構簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，安裝使用比較方便。但這種流量計必須垂直安裝，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(cháng)藻類(lèi)和細菌給讀取數據造成困難。

堰槽式流量計的原理是在開(kāi)放無(wú)壓的渠道或非滿(mǎn)流的管道內，流量與液位有某種函數關(guān)系。其函數關(guān)系為：

其中Q為體積流量；h流道槽內的液位高度；c、n靠為系數，與量水槽的形式有關(guān)。
這種流量計一般用于測量潔凈的液體。用于測量污水時(shí)由于現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(wú)法使用。鑒于以上堰槽式流量計的缺陷，鐵道部科學(xué)研究院對這種流量計的堰槽結構和液位測量方法進(jìn)行了改進(jìn)，研制出兩種適合手管道或明渠排水計量的堰槽式量水槽。管道式量水槽與排水管道完全相同，安裝時(shí)按通常的排水管道連接方法進(jìn)行施工即可，其內部結構的設計充分考慮了污水的水質(zhì)特點(diǎn)，非常順滑，不會(huì )產(chǎn)生因懸浮物的沉積而影響過(guò)流狀態(tài)的問(wèn)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(wèn)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)生懸浮物沉積現象。這種流量計適合于無(wú)壓狀態(tài)污水排放總口污水流量的測量。另外具有遠動(dòng)功能可以將測量信號引入室內，將二次儀表安裝于工作間內，便于操作人員采集數據。其數據存儲及查閱功能也便于操作人員隨時(shí)調閱。
6、結論
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量與自然水體的自?xún)裟芰ο鄥f(xié)調。要達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出水流量計，在對其排水水質(zhì)進(jìn)行例行監測的同時(shí)，對其排水水量進(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。目前鐵路行業(yè)內的機務(wù)段、車(chē)輛段、工廠(chǎng)等水污染物排放較集中的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始逐漸安裝使用污水出水流量計，為加強環(huán)境管理提供了可靠的基礎數據。