污水出水流量计对总量控制方法及类型适用条件

摘要：对总量控制的概念、方法及具体措施进行介绍，具体分析污水出水流量计的类型及适用条件。
1、总量控制概述
水是人类及一切有生命的个体赖以生存的基本物质。随着社会经济的发展，工业生产和人们的日常生活对水的需求量在不断增长，向自然水体排放的水污染物总量也在不断增加。环境与发展的矛盾在加剧。近年来不断有自然水体污染严重影响当地的经济发展和人民身体健康的问题出现。以淮河、海河、辽河和太湖、巢湖、滇池为代表的三河、三湖的水污染问题尤为突出。如何寻找一个有效的解决这一矛盾的方法，走可持续发展的道路，为子孙后代留下青山绿水，已经成为摆在我们面前的紧迫课题。从目前的情况来看，实行总量控制是一种比较科学有效的方法。总量控制的概念最早是由美国环保局于1979年提出的，我国近几年迫于环境恶化的压力，页决定试行总量控制。过去我国对污染物实行的是浓度控制。污水综合排放标准及排污收费制度，都主要着眼于污染物的排放浓度。只要污水排放的浓度达到排放标准的要求，就可以无限量地随意排放。随着环境管理工作的发展和不断深入，人们愈来愈认识到，对污染源仅谨实行排放浓度控制，根本无法达到控制污染，确保环境质量不断改善的目的。有些单位为了做到达标排放，将污水稀释后排放，这种污水虽然达到了污水排放标准，但其污染物的浓度却大大高于地面水。因此必须同时实行污染物排放总量控制。才能有效控制和削减污染。污染物排放总量控制是指这样一种模式：即在某一区域范围内，为达到预定的环境目标，通过一定方法求得各污染物的最大环境允许负荷，将其合理分配到区域内各污染源(各企事业单位)，从而确定各污染源的最高污染物允许排放量。污染物排放总量控制与排放标准控制大不相同，污染物排放总量与自然环境条件及目标值有密切的关系。环境自净能力强、环境目标不高的地区、污染物排放总量可以适当提高；环境自净能力较弱，环境目标值较高的地区，污染物排放总量就要严格控制。在某一特定区域内，不同的时期，各污染源(各企事业单位)的总量指标会因其自然条件和技术水平的变化而不同。因此污水排放总量控制是一个复杂的系统工程，不能简单划一。
2、总量控制的方法
总量控制方法的不同，可以分两种：一种是容量总量控制，它是依据区域的环境容量。经过推算，确定各污染源的排放总量控制指标的管理模式。由于各企业的总量控制指标是通过环境容量的优化配置确定的，因此能够达到最小投资取得较好环境效益的目的。但环境容量的计算、配置,需要大量、连续的污染源、水文、水质、气象等方面的基础数据，对管理人员有较高的要求，操作起来有一定的难度。二是目标总量控制，它是指某一区域或行业的环境管理目标确定后，采取一定的行政手段，直接将削减污染物排放量指标分配至各企事业单位，并限时完成。这种方法可操作性强，但有一定的盲目性。
实行总量控制必须有一系列配套的政策，在实践中不断充实、完善，并使之程序化、规范化。总量控制的配套政策主要有以下几个方面：
(1)制定相应的总量控制法规，依法实行总量控制。1986年国务院环保委员会在(关于防治水污染技术政策的规定>中提出“对流域、区域、城市、地区以及工矿企业污染物的排放要实行总量控制”。这是我国实行总量控制的依据。
(2)总量指标的分配和转让政策。当总量控制指标以排污许可证的形式下达给企业后，环保部门的主要责任是监督检查其落实情况，如果企业经过努力出现多余的指标，可以允许其暂存起来自我调节或有偿转让。与此同时还要建立总量指标的有偿分配制度，杜绝发生倒卖总量指标现象。
(3)奖惩政策。一项政策执行的好坏与是否有严格的奖惩制度有很大关系。环保部门应严格检查，对守法户给予表扬、奖励，对违法户要进行批评、罚款等严肃处理。
3、水环境容量的确定
环境容量的概念最初是日本学者在1968年提出的。是指某环境单元所能承受的污染物的最大数量。河流的环境容量根据不同的要求可以分为以下四种：①是河流的绝对环境容量。它反映了未受人类活动影响时对河流的自然纳污能力，是理论最大值；②是面源污染现状水环境容量，它是根据水域污染物现状浓度估算其达到要求水质标准时还能允许容纳污染物的最大数量；③是点源污染现状水环境容量，它是根据点污染源分布现状，模拟计算河流的污染物浓度分布现状，再根据相应的环境质量标准的要求估算出还能容纳污染物的最大数量；④可优化利用的环境容量。它是根据不同区段水质要求的变化，通过统筹规划，对整个河流点污染源的分布进行优化组合后，水体所能容纳污染物的最大数量。由于可优化利用的环境容量充分考虑了环境、经济、社会等诸多因素，所以这个容量更符合实际情况。
4、水污染物排放总量控制的具体措施
水污染物排放总量控制一般采取如下操作办法；首先要研究和确定区域水环境容量，确定区域水污染物总量控制目标。确定区域水污染物的实际负荷，求得其与水污染物总量控制目标的差值，确定区域水污染物的总削减量，从而提出逐年水污染物削减量的目标值。由此可见确定水环境容量和区域水污染物的实际负荷就成为水污染物排放总量控制的重要条件。区域水污染物的实际负荷即进入区域水体的污染物总量。要了解这一数值，必须了解区域内各企事业单位污染物排放的具体数量。但目前单一的浓度考核指标不能准确掌握水污染物的实际排放数量。污水出水流量计的广泛使用便成为水污染物总量控制的必要条件之一。那么现有的污水出水流量计是怎样进行计量的呢。
5、污水出水流量计的种类及适用条件
根据计量原理，流量计量可以分为5类，①利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号反映流量；②通过测量流体流速来反映流量；③通过测量一个个标准体积的小容积来反映流量；④通过测量流体质量来反映流量；⑤通过测量液位来反映流量。第一类流量计有节流式流量计、毕托管流量计、均速管流量计、转子流量计、靶式流量计；第二类流量计有涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、多普勒超声波流量计、热线测速流量计；第三类流量计有齿轮式流量计、刮板式流量计、旋转活塞式流量计；第四类流量计有热式质量流量计、差压式质量流量计、叶轮式质量流量计、哥力式质量流量计、间接式质量流量计；第五类流量计有堰槽式流量计。从目前情况来看，能够用于污水出水流量计量的流量计有电磁流量计、多普勒超声波流量计、转子流量计和堰槽式流量计。其中电磁流量计、多普勒超声波流量计和转子流量计适用于有压排水管道内污水流量的测量；堰槽式流量计适用33于无压排水管渠内污水流量的测量。由于各种流量计的测量原理不同，其各自的优点和缺点也各不相同。
电磁流量计的原理是导电流体在管道中流动时，导电流体切割磁力线，流量与感应电动势和测量管径成线性关系，与磁场的磁感应强度成反比。其函数关系为：

其中Q为体积流量；B为磁场感应强度；D为测量管径；e为感应电动势。

该流量计具有安装方便，变送器结构简单，不受液体温度、粘度、密度、电导率的影响，量程范围宽，无机械惯性等优点。但也具有信号易受外界电磁环境干扰，传感器易粘挂污物而钝化等缺点。

多普勒超声波流量计的测量原理是根据物理学中的多普勒效应，当超声波换能器发射的超声波入射到流体中的固体颗粒上并反射回接收器时，发射声波与接收声波之间的频率将会偏移，这个频率差正比于流体的流速，所以测量频率差可以求得流速，进而可以得到流体的流量。其函数关系为：

其中Q为流量；A为被测管道截面积；cl为声楔材料中的声速；K为流速修正系数；β为声波由声楔进入流体的入射角；△f1为所有反射粒子的多普勒频移的平均值；fl为发射超声波的频率。

这种流量计具有安装方便，传感器不与污水直接接触，不会产生钝化，测量结果不受管材限制等优点。但它只适用于测量含有较多悬浮物的污水，对清澈的含有溶解性污染物的污水无法测量，且不适用于无压排水管道内污水流量的测量。

转子流量计的原理是通过改变流通面积来改变流量。浮子的悬浮高度不同，其与管壁的间隙也不同，浮子的悬浮高度与体积流量之间有一定的比例关系。其关系式如下：

其中Q为体积流量；a为流量系数；Df为浮子所在处锥管的内径；h为浮子的悬浮高度；g为重力加速度；Vf为浮子的体积；Af为浮子迎流的面积；ρ为流体密度；ρf为浮子的密度；ψ为锥管的锥角。

这种流量计具有结构简单，造价低廉，安装使用比较方便。但这种流量计必须垂直安装，只能测量有压排水管路中水的流量，且测量污水时其管壁易生长藻类和细菌给读取数据造成困难。

堰槽式流量计的原理是在开放无压的渠道或非满流的管道内，流量与液位有某种函数关系。其函数关系为：

其中Q为体积流量；h流道槽内的液位高度；c、n靠为系数，与量水槽的形式有关。
这种流量计一般用于测量洁净的液体。用于测量污水时由于现有的堰槽和液位测量方式容易粘挂和沉积污物，造成测量产生很大误差，甚至无法使用。鉴于以上堰槽式流量计的缺陷，铁道部科学研究院对这种流量计的堰槽结构和液位测量方法进行了改进，研制出两种适合手管道或明渠排水计量的堰槽式量水槽。管道式量水槽与排水管道完全相同，安装时按通常的排水管道连接方法进行施工即可，其内部结构的设计充分考虑了污水的水质特点，非常顺滑，不会产生因悬浮物的沉积而影响过流状态的问题。同时采用超声波技术在空气中测量液位的高度，探测器不与污水直接接触，避免了因粘挂污物而影响测量精度的问题。明渠式量水槽采用矩形断面，与池壁采用渐变连接，消除了死角，避免发生悬浮物沉积现象。这种流量计适合于无压状态污水排放总口污水流量的测量。另外具有远动功能可以将测量信号引入室内，将二次仪表安装于工作间内，便于操作人员采集数据。其数据存储及查阅功能也便于操作人员随时调阅。
6、结论
综上所述，要真正做到控制水污染，改善水环境，必须进行总量控制，使进入自然水体的污染物质在总量上得到控制并逐渐减少，使水污染物的排放数量与自然水体的自净能力相协调。要达到这一目的必须在各企事业单位的污水排放口安装污水出水流量计，在对其排水水质进行例行监测的同时，对其排水水量进行时时控制。从而控制其水污染物排放量。这样各企事业单位的水污染物排放量得到了控制，进入自然水体的水污染物总量也就得到了控制，水环境污染加剧的趋势就会得到控制并会逐渐好转。目前铁路行业内的机务段、车辆段、工厂等水污染物排放较集中的企业已经开始逐渐安装使用污水出水流量计，为加强环境管理提供了可靠的基础数据。