汙水出水流量計對總量控製（zhì）方法及類型適用條件

摘要：對總量控製的概念、方法及具體措施進行（háng）介紹，具體分析汙水（shuǐ）出水流量計的類型及適用條件。
1、總量控製概述
水是人類及（jí）一切有生命的（de）個體賴以生存的（de）基本物質。隨（suí）著社會（huì）經濟（jì）的發展，工業生產和人們的日（rì）常生活對水的需求量在不斷增長，向自然水（shuǐ）體排放的水汙染物總量也在不斷（duàn）增加。環（huán）境與發（fā）展的矛（máo）盾在加劇。近年來不斷有自然水體汙染嚴重影響當地的經濟（jì）發展和人民（mín）身體健（jiàn）康的問題出（chū）現。以淮河、海河、遼河和（hé）太湖、巢湖、滇池為代表的三河、三湖的水汙染問題尤為突出。如何（hé）尋找一個有效的解決這一矛盾的方（fāng）法（fǎ），走可持續發（fā）展的道路，為子孫後（hòu）代留下青山綠水，已經成為擺在我們麵（miàn）前的（de）緊迫課題。從目前的情況來看，實行總量控製是一種比較科學有效的方法。總量控製的概念*早是由美國環保局於1979年提出的，我國近幾年迫於環境惡化（huà）的壓力，頁決定試行總量控製。過去（qù）我國對（duì）汙染物實行的（de）是濃度控製。汙水綜合排放標準及排汙收費製度，都主要著（zhe）眼於汙染物的排放濃（nóng）度。隻要汙水排放的濃度達到排放標準的要求（qiú），就可以無（wú）限量地隨意排放。隨著環境管理工作的發展和不斷深入，人（rén）們愈來愈認（rèn）識到（dào），對汙染源僅（jǐn）謹實（shí）行排放濃度控製，根本無法達（dá）到控製汙染，確保環境質量不斷改善的目的。有些單（dān）位為了做到達標排（pái）放，將汙水稀（xī）釋後排放，這種汙水雖然達（dá）到了汙水排（pái）放標準，但其汙染物的濃度（dù）卻大大高於地麵水（shuǐ）。因此（cǐ）必須同（tóng）時實行汙染物排放總量控製。才能有效控製和削減汙染（rǎn）。汙染物排放總量控製是指這樣一種模式：即在某一區域範圍內，為達到預定的環境目標，通過一定方法求得各汙染物的*大環（huán）境允（yǔn）許負荷（hé），將其合理分配到區域內各（gè）汙染源(各（gè）企事業單位)，從而確定各汙染源的*高汙（wū）染（rǎn）物允許排放量。汙（wū）染物（wù）排放（fàng）總量控製與排放標準控製大（dà）不相（xiàng）同（tóng），汙染物排放總量與自然（rán）環境條件及目標（biāo）值有密切的（de）關係。環境自淨能力強、環（huán）境目標不高的地區、汙染物排放總量可以適當提高；環境自淨能（néng）力較弱（ruò），環境目標值較高的地區，汙染物排放總量就要嚴格控製。在某一特定區域（yù）內，不同的時期，各汙染源(各企事業單位)的總量（liàng）指標會因其自然條件和（hé）技術水平的變（biàn）化而不同。因此汙水排放總量控製是一個（gè）複雜的係統工（gōng）程，不能（néng）簡單劃一。
2、總量控製的方（fāng）法
總量控製方法的不同，可以（yǐ）分兩種：一種是容量（liàng）總量控製，它是依（yī）據區（qū）域的環境容量。經（jīng）過推算，確定各（gè）汙（wū）染（rǎn）源的排放（fàng）總量控製指標的管理模式。由於各企業的（de）總量控製指標（biāo）是通過環境容量的優化配置確定的，因此能夠達到*小投資取（qǔ）得較好環境效益的目的。但環境容量的（de）計算、配置,需要大量（liàng）、連續的汙染（rǎn）源、水文、水質、氣象等方麵的基礎數據，對管（guǎn）理人員有較高的要求，操作起來有一定（dìng）的難（nán）度（dù）。二是目標總量控製，它是指某一區域或行業的環境管理目標確定後，采（cǎi）取（qǔ）一定的行政（zhèng）手段，直接將削減汙染物排放量指標分（fèn）配至各（gè）企事業單位，並限時完成。這種方法可操（cāo）作性強，但有一定（dìng）的盲目性（xìng）。
實行總量控製必須有一係列配套的政策，在實踐中不斷充實、完善，並使之程序化、規範化（huà）。總量控製的配套政策主要有以下幾個方麵：
(1)製定相應的總量控製法規，依法實行總量控製。1986年國務院環（huán）保委員會在(關（guān）於（yú）防治水汙染技術政策的規定>中提出“對流域（yù）、區（qū）域、城市、地區以及工礦（kuàng）企業汙染物的排放要實行總量控製”。這是我國實行總量控製的依據。
(2)總量（liàng）指標的分配和轉讓政策。當總（zǒng）量控製（zhì）指標以排汙許可證的形式（shì）下達給企業後，環保部門的主要責任是監督檢查其落實（shí）情況，如果企業經過努力出現（xiàn）多餘的指標，可以允許其暫存起來自我調節（jiē）或（huò）有償轉讓。與此同時還要建立總量指（zhǐ）標的有償分配製度，杜絕發生倒（dǎo）賣總量指標（biāo）現象。
(3)獎懲政策。一項政策執行的好壞與是否有嚴格（gé）的獎懲製（zhì）度有很大關係（xì）。環保部門應嚴格檢查，對守法戶給予表揚、獎勵，對（duì）違（wéi）法戶（hù）要進行批評、罰款等嚴肅處理。
3、水環境容量的確定
環境容量的概念*初是日本（běn）學（xué）者在1968年提出的（de）。是指某環境單元所能承受（shòu）的汙染物的*大數量。河流的環（huán）境容量（liàng）根（gēn）據不同的要求可（kě）以分為以下四種：①是河流的絕對環境容量。它反映了未受人類活動影響時對河流的自（zì）然納汙（wū）能力，是理論*大值；②是麵源汙染現狀水環境容量，它是根據水（shuǐ）域（yù）汙染物現狀濃度估算其達到要求水質標（biāo）準時還能允許容納（nà）汙（wū）染物的*大數量；③是點源汙染現狀水環境容量（liàng），它是根據點汙染源分布（bù）現狀（zhuàng），模擬計算河流的汙染（rǎn）物（wù）濃度分布現狀，再根據相應的環境質量（liàng）標準的（de）要求（qiú）估算出還能容納汙染物的*大數量；④可優化利用的環境容（róng）量。它是根（gēn）據不同區段水質要求的變化，通過統籌規劃，對整個河流（liú）點汙染（rǎn）源的分布進行優化組合後，水體所能容納汙染物的*大數量。由（yóu）於可優（yōu）化利用的環境容量充分考慮了環境、經（jīng）濟、社會等諸多因素，所以這個容量更符合實際情況。
4、水汙染物排放總（zǒng）量控製的具體措施
水汙（wū）染物排放總量控製一般（bān）采取如下操作辦法（fǎ）；*先要研究和確定區域水環境容量，確定區域水汙染物總量控製目標。確定區域水汙染物的實際負荷（hé），求得其與水汙染物總量控製目標的差值，確定區域水（shuǐ）汙染物的總削減量，從而提出逐年水汙染物削減量的目標值。由此可見確定水（shuǐ）環境容量和區域水汙染物的實（shí）際負荷就成為水汙染物排放總量控製的重要條（tiáo）件。區域水汙（wū）染物的實（shí）際負荷即進入區域水體的汙（wū）染（rǎn）物總量（liàng）。要了解這一數值（zhí），必須了解區域內各企事（shì）業單位汙染物排放（fàng）的具體數量。但目前單一的濃度（dù）考核指標不能準確掌握水汙染物的實（shí）際排放數量。汙水出水流量計的廣泛使用便成為水汙染物總量（liàng）控製的必要條件之一。那麽現有的（de）汙水出水流量計是怎樣進行計量的呢。
5、汙水出水流量計的種（zhǒng）類及適（shì）用條件
根據計量原理，流量計量可以分為5類，①利用伯努利方程原理（lǐ），通過測量流（liú）體差壓信號反（fǎn）映流（liú）量；②通過測量流體流速（sù）來反映流量；③通過測量一個個標準體積的小容積來反映流量；④通過測量流體質量來反映流量；⑤通過測量液位（wèi）來反映流量。*一（yī）類流量計有節流式（shì）流量計、畢托管流量計、均速管流量計、轉子流量計、靶式（shì）流量計；*二類流量計有渦輪流量計、渦街流量計、電（diàn）磁流量（liàng）計、多普勒超聲波流量計、熱線測速流量（liàng）計；*三類流量計有齒輪式流量計、刮板式流量計、旋轉（zhuǎn）活塞式流量計；*四類流量計有熱（rè）式質量（liàng）流量計、差壓式質量流（liú）量（liàng）計、葉輪式質量流量計、哥力式質量（liàng）流量計、間接式質量（liàng）流量（liàng）計；*五類流量計有堰槽式流量計。從目前情況來看（kàn），能夠用於汙（wū）水出水流量（liàng）計量的流量計（jì）有（yǒu）電磁流量計（jì）、多（duō）普（pǔ）勒超（chāo）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（pǔ）勒超聲波（bō）流量計和轉子（zǐ）流量計適用（yòng）於有壓排（pái）水管道內汙水流（liú）量的測量；堰槽式流量計適用33於無壓排水管渠內汙水流量（liàng）的測量。由於各種流量計的測量原理不同，其各自（zì）的優點和缺點也各不相同（tóng）。
電磁流量（liàng）計的原理是導電（diàn）流體在管道中流動時，導電流體（tǐ）切割磁力線，流（liú）量與感應電動勢和測量管徑成線性關係（xì），與磁場（chǎng）的磁感應強度成（chéng）反比（bǐ）。其函數關係為（wéi）：

其中Q為體積流量；B為磁場感應強度（dù）；D為測量管徑；e為感應電動勢。

該流量計具有（yǒu）安裝方便，變送（sòng）器結構簡單，不受液體溫度、粘度、密度、電導率的影響，量程範圍寬（kuān），無機械慣性（xìng）等優點。但也具有信號易受外界電磁（cí）環境幹擾，傳感器（qì）易粘掛汙物而鈍化等缺點。

多普（pǔ）勒超聲波流量計的（de）測量原理是根據物理學中的多普勒效應，當超聲波（bō）換能（néng）器發射的超聲波入射到流體中的固體顆粒上並反射回接收器時，發（fā）射聲波與接收聲（shēng）波（bō）之間（jiān）的頻率將會偏移，這個頻率差正比於流體的流速，所以測量頻率差可（kě）以求得流速，進而可以得到流體的流量（liàng）。其（qí）函數關係為：

其中Q為流量；A為被測管道截麵（miàn）積；cl為聲楔材料中的聲速；K為流速修正係數；β為聲波由聲楔進入（rù）流體的入射角（jiǎo）；△f1為所有反射粒子的多普勒頻移的平均值；fl為發射超聲波的頻率。

這種流量計具有安（ān）裝方便，傳感器不與汙水直接接觸，不（bú）會產生（shēng）鈍化，測量結（jié）果不受管材限製（zhì）等優點（diǎn）。但它隻適用於測量含有較多懸浮物的汙水，對清澈的含有溶解性汙（wū）染（rǎn）物的汙水無（wú）法測量，且不適用於無壓排水管道內汙水流量的測量。

轉子流量（liàng）計的原理是通過改變流通麵積來改變流量。浮子的懸浮（fú）高度不（bú）同，其與管壁的間隙也不同，浮（fú）子的懸浮高度與體積流量之間有一定的比例關係。其關係式如下：

其中Q為體積流（liú）量；a為流（liú）量係（xì）數；Df為浮子所在處（chù）錐（zhuī）管的內徑；h為浮（fú）子的懸浮高度；g為重力加（jiā）速度；Vf為浮子的（de）體積（jī）；Af為浮子迎流的麵（miàn）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（jù）有結構簡單，造價低廉，安裝使用比較方便。但這種流量計必須垂直安裝（zhuāng），隻能測量有壓排水管路（lù）中水的流量，且（qiě）測量汙水時其管壁易生長藻類和細菌給讀取數據造成困難（nán）。

堰槽（cáo）式流量計的原（yuán）理是在開放無壓的渠道（dào）或非滿流的管道內，流量與液位有某種函數關係（xì）。其函（hán）數關係為（wéi）：

其中Q為體積流量；h流道槽（cáo）內（nèi）的液位高度；c、n靠（kào）為係（xì）數，與量水槽的形式有（yǒu）關。
這種流量計（jì）一般用於測量（liàng）潔淨（jìng）的液體。用於測量汙水時由於現有的堰槽和液位（wèi）測量方式容易（yì）粘掛和沉積汙物，造成測（cè）量產生很大（dà）誤差，甚至無法使用。鑒於以上堰槽式流量計的（de）缺（quē）陷，鐵道部科學研究院對（duì）這種流量計的堰槽（cáo）結構和液位測量方法進行了改進，研製出兩種適合手管道（dào）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（xiàng）同，安裝時按通常的排水管道連接（jiē）方（fāng）法進行施工即可，其內部結構的設計充分考慮了汙水的（de）水質特點，非常順滑，不會產生因懸浮物的沉積而影響過流（liú）狀態的問（wèn）題。同時采用超聲波技術在空氣中測量液位的高度，探測器不與汙水直接接觸，避免了因粘掛汙物而影（yǐng）響測量精度的問題。明渠式量水槽采用矩形（xíng）斷麵，與池壁采用漸變連接，消除了死角，避免發生懸浮物沉積現象。這種流量計適合於無壓狀態汙水排放總口汙水流量的測量。另外具有遠（yuǎn）動功能可以將測量信號引入室內（nèi），將二次儀表安裝於工作間內，便於操作人員采集數據。其數據存儲及查閱功能也便於操（cāo）作人員**調閱。
6、結論
綜上所述，要真正做到控製水汙染，改善水環境，必須進行總量控製（zhì），使進入自然水體（tǐ）的汙染物（wù）質（zhì）在總量上得到控（kòng）製並逐漸減少，使（shǐ）水（shuǐ）汙染物的排放數量與自然水（shuǐ）體的自淨能力相協調。要達到這（zhè）一目的必須在各企事業（yè）單位的（de）汙水排放口（kǒu）安裝汙水出水流量計，在對其排水水質進行例行監測的同時，對其排水水（shuǐ）量進行（háng）時（shí）時控製。從（cóng）而（ér）控製其水汙染物排放量。這（zhè）樣各企（qǐ）事業單位的水汙染物排放（fàng）量得到了（le）控製，進入（rù）自然（rán）水體（tǐ）的水汙染物總量也就得到了控製，水環境汙染加劇的趨勢就會得到（dào）控製並會逐漸好轉。目前鐵路行業內的機務段、車輛段、工廠（chǎng）等水汙染物排放較集中的企業已經開始逐（zhú）漸安裝使用汙水出水流量（liàng）計，為加強環境管理提供了可靠的基礎（chǔ）數據（jù）。