污水處理廠總出水管通常為重力流自流,經常為非滿管。如果采用電磁流量計,則需要設置倒虹吸,土建工作量大,低流速情況下誤差大;如果采用超聲波流量計,則在水中懸浮物較小情況下,如何有足夠的反射物以便確保測量精度?這些是困擾設計單位和使用單位的難題。
下面,介紹某地下污水廠出水總管的流量測量解決方案,供大家參考。
某地埋式污水處理廠總出水管的情況如下: ? DN1200mm混凝土管,流量約1200m3/h; ? 安裝位置的管道平直段約10米,在道路下方,無法開挖; ? 排水為濾布濾池出水,水質達到準四類水標準,懸浮物低于5mg/L; ? 液位波動大,從低液位到滿管; ? 流速波動大; ? 電磁流量計無法滿足使用要求。

通常,大多采用電磁流量計作為污水處理廠總出口的流量測量。電磁流量計的缺點是:
(1) 無法實現非滿管的流量測量;
(2) 低流速時測量誤差大;
(3) 需要開挖和設置超越管。
管道的流量測量的要求如下: ? 測量管道的瞬時流速、瞬時流量、液位、水溫和累計流量,其中流量測量誤差<±3%; ? 低懸浮物情況下,保持穩定的測量精度; ? 在低流速和高流速情況下,保持穩定的測量精度; ? 在需要0cm至100%滿管整個液位范圍內,保持測量高精度; ? 要求方便安裝和維護; ? 使用壽命長,盡可能免維護。
前面的文章討論過,排水管網高精度的流量測量,需要采用速度-面積法流量計。測量流量Q需要測量兩個因素:平均流速和過流面積。采用以下通用計算公式:
Q = v(平均) ? A
常用的速度面積法流量計,包括超聲波多普勒流量計、超聲波互相關流量計和超聲波時差法流量計。
考慮到要求流量測量誤差<±3%,因此將超聲波多普勒流量計排除在外。
考慮到管道內的液位波動很大,預計從0cm至100%滿管。而超聲波時差法流量計傳感器的尺寸原因,在DN1200mm管中的測量范圍是30%至100%。因此將超聲波時差法流量計排除在外。
安裝方式如圖。每套包括1組空氣超聲波傳感器和1組流速/水中超聲波/靜壓式液位計組合傳感器: (1) 1組空氣超聲波傳感器,安裝在排口管道斷面中心垂線頂部,垂直向下;用于0cm至6cm超低液位的流速、流量和空氣溫度的測量; (2) 1組流速、水中超聲波和靜壓式液位計的組合傳感器,安裝在排口斷面底部,垂直向上;用于6cm至100%滿管的流速、流量和水溫測量; (3) 通過兩種傳感器的組合,實現0cm至100%滿管的流量精確測量。

? 可以適用于DN150至DN2000的管道內安裝, ? 可以用于滿管/非滿管的測量; ? 無需工具,5分鐘內的快速安裝; ? 在水中含次氯酸鈉情況下,可以選用1.4461或1.4462材質。 ? 測量精度高(流量測量精度約為1-3%); ? 數據質量好; ? 對測量前后平直段的要求相對較低。
變送器上可以看到實時的流場動態分布圖,在液位0.317米時也可以看到16層平均流速。
該套設備于2020年6月安裝,迄今一直穩定運行。下圖為2020年7月的實際測量結果。其中紅框內為檢修時,流量降低所致。
從圖中可以看到: ? 數據完好率100%,數據可用率100%; ? 一個月內液位基本在0.3至0.4米之間波動(管道直徑1.2米); ? 流速基本穩定; ? 當液位低至0.1m時,也能穩定測量流速。