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    明渠流量計的污水流量監測數據的技術分析
    - 2019-01-16-

    隨著環境污染問題日益嚴重,我國對建立環境管理體系,加大環境監測力度提出了更高要求。目前,國內重點排污企業均安裝了 污水自動監測系統,保證污水排放的數據能夠實時上傳至市、省環境監測部門和政府環保主管部門。為了保證上傳數據的有效性,政府環保部發布了 HJ/T355-2007《水污染源在線監測系統運行與考核技術規范》和HJ/T356-2007《水污染源在線監測數據有效性判別技術規范》等規范性文 件。這些文件對有關水質的監測數據(如化學需氧量CODcr、氨氮NH3-N、總磷TP、pH值)等,詳細規定了試驗項目和數據要求,但對如何保證水量的 流量監測數據的準確,卻沒做要求。

    隨著主要污染物總量減排監測要求的提出,這種情況日益被發現和重視。2013年底環境監測部門已有人提出關于污水流量監 測質量監督檢查的技術和方法。但從流量計量專業的角度來看,環監部門提出的方法僅對相關計量檢定規程項目進行了簡化和重組,并沒有進行深入的計量技術分 析,無法保證現場流量數據的準確度。而本文則根據現場檢定明渠污水流量計的大量樣本數據,做出了一定的研究分析,為進一步準確實現污水流量在線監測打下了 一定的基礎。

    1 污水流量測量

    1.1 原理及組成

    由于排污口標準化和視頻監控的需要,污水流量自動監測系統以堰槽式明渠流量計為流量計量的主要方式。堰槽式明渠流量計的 原理是在明渠中設置標準量水堰槽(如巴歇爾量水槽和矩形薄壁堰等),并按規定位置測量水位,則流過堰槽的流量與水位呈單值關系,根據相應流量公式或經驗關 系式,將測出的水位值換算成流量值。流量計由標準量水堰槽和液位流量轉換儀表(二次儀表)所組成。如圖1所示。


    圖1 堰槽式明渠流量計系統示意圖

    據統計,本次試驗污水流量自動監測系統共計338臺堰槽式明渠流量計。其中,巴歇爾槽式占68.2%,矩形薄壁堰占14.5%,其他堰槽類型占17.3%,本文以標準巴歇爾槽明渠流量計為例進行分析。

    1.2 標準巴歇爾槽明渠流量計算的數學模型

    標準巴歇爾槽流量Q按下式計算:

      (1)

    式中:C為流量系數;b為喉道寬度,m;ha為實測液位,m。

    由標準巴歇爾槽明渠流量計的基本原理和流量計算公式可知,流量測量的準確度直接依賴于流量系數C的準確度、喉道寬度測量的準確度和實測液位的準確 度。其中,實測液位的準確度評估又包含三個因素的影響:液位計測量的準確度、測量液位計零點的儀器的測量準確度和液面的擾動情況。

    2 現場流量測量準確度的影響因素

    通過上述分析,我們可以總結出基于明渠流量計的污水在線監測系統中,影響流量測量準確度的主要因素有以下幾個方面:

    1)堰槽的類型,主要確定流量系數的測量準確度;

    2)實測液位的準確度,主要取決于液位計測量的準確度和測量液位計零點的儀器的測量準確度;

    3)液位測量的重復性,由液面的擾動或平穩程度決定,主要影響多次液位測量讀數的平均值的測量準確度;

    4)堰槽的幾何尺寸,主要取決于喉道寬度(或其他堰槽中的板、槽尺寸)的測量儀器的準確度;

    5)水位-流量轉換誤差,由流量計二次儀表的軟件產生。由于各種堰槽明渠流量計的流量計算公式涉及多個參數,流量計生產 廠家在軟件系


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