提要：在实施排污许可证制度和总量控制中,污染物浓度和废水排放量是赖以计算污染物排放总量的两个主要监测指标,准确、可靠的流量数据对实施污染物总量控制是非常重要的。
流量的测量方法很多,可分为直接测定法和间接测定法。直接测定法是采用各种流量计直接测定废水的流量;间接测定法是先测定流速后根据过水断面与其流速计算废水流量计。常用的间接测定法有流速仪法、浮标法等;常用的直接测定法有容积法、溢流堰法等。由于企业的规模不同,生产工艺不一,废水的排放量和排放方式千差万别,因此应根据企业废水排放情况确定废水流量计的*佳测量方法,必要时可以同时采用几种方法。废水一般以管道或渠道设施排放,流量(或流速)也在管道或渠道中测量,测流量(或流速)应与采样同步进行。现将几种常用的测流方法介绍如下:
1、流速仪法。
在排污企业废水流量计较大且排污管道或渠道规则时,水深不低于10cm,*好大于30cm,流速不小于0.05m/s时,选用此法。
由于截面积是固定不变的,且较易计算,故流量的测定可转变为流速的测定。按下式计算流量:
Q=V?S
注:Q―废水流量计(m3/秒);S―废水水流截面积(m2);V―截面平均流速(m/秒)。
有时,排污线管内不易直接测量,而要在河流或水渠中测量。这时要选在水流状况良好的地点进行。在与水流方向成直角的断面上,求出被分成适当大小的小区间面积与小区间平均流速相乘之积,即区间流量。将区间流量求和,即得总流量Q。
使用流速计时,应将探头放入管道或渠道正对着水流方向测定,且把流速计置于测定人上游一侧,以避免测定人位置对测速的影响。测量的时间越长,所测流速越准确,测量的时间一般应大于100秒。缩小误差的关键性因素是测定横断面的选定问题。横断面的选定一般可采用以下简便迅速的方法。
一点法:V=V0.6
两点法:V=1/2(V0.2+V0.8)
三点法:V=1/4(V0.2+2V0.6+V0.8)
据文献报道,将实际测得的流速与上述方法相比较时,一点法误差为2.6%,两点法误差为1.3%,三点法误差为1.8%。两点法较为准确。实际应用时,当水深小于40cm时,可采用一点法;当水深大于40cm时,可采用两点法。
2、浮标法。
这是一种简单易行的方法,但精确度较差,一般只在无其他测试条件下使用。在水流较慢,废水沟较直的情况下,选取一段底壁平滑、长度不小于10m、无弯曲、有一定液面高度的排污管道,经过疏通后测量其平均宽度及水面高度。取一小段漂浮物,如木棒、乒乓球(注1/3水)等,放入流动的排水沟中。在无外力影响下,使漂浮物流过被测距离,记录流过时间、重复数次、取平均值,按下式计算流量。
Q=α?L?S/t
注:Q―流量,m3/秒;
α―系数;为平均流速与主轴线表面流速之比。它随着水渠的宽度、水深、水渠状况等条件不同而不同,还由于表面浮标容易受到风的影响等问题,α并不是一个恒定的数。对一般渠道取α=0.7。如果废水在封闭性圆形管道中流动,且充满管道,其平均流速则是主轴线流速一半。此时,α=0.5;
L―选取测定的水渠部分长度,m;
S―渠道截面积,m2;
T―浮标通过这段距离的平均时间,秒。
3、容积法。
在测排水量较小或虽有一定排水量但排放渠道不规则的企业排污量时选用此方法。有些企业废水排放量较少,用流速仪或浮标法测量有困难,可在排污沟有落差的地方或人工挖一个坑,将采样容器放于低处或坑内,接纳排出的废水,记录接纳一定体积水所需的时间。重复测量数次取其平均值。测定流量时应选择将水装满需要时间10秒以上的容器。计算出流量:
Q=V/t
注:Q―流量,m3/秒;V―容器的容量,m3;t―装满容器所需时间,秒。
还有一些企业虽有一定的排放量,但排污渠道不规则,用流速仪或浮标测量误差较大。可在排污沟旁修一个一米见方的蓄水池,两边留口,将池下口堵死,上口打开,将排水沟的废水改道入池,记录废水充满一定体积时所用时间,将水放掉,重复数次,取平均时间。计算出流量。
4、溢流堰法。
利用堰是测定流量的主要方法。其中,薄壁堰使用方法简单,精度较高,一般误差不到±2%,实际测流中使用比较广泛。量水堰应设在渠壁平整、水流呈直线的流动的直段内,直段长度应大于堰上*大水头的5倍以上,堰板垂直设置,不得渗漏,并保证堰口中心与上游水流中心一致。根据堰口形状,堰板可分为三角堰、矩形堰和梯形堰。
薄壁三角堰的适应条件为:0.05m≤H≤0.35m;流量≤0.1m3/秒。直角三角堰流量计算公式为:Q=KH2.5
薄壁梯形堰的适应条件为:0.5m≤H≤0.6m;0.2m≤B≤2m;0.24m≤D≤1.13m。堰口边坡为1:0.25堰流量计算公式为:Q=1.838×(B-0.2H)?H1.5
薄壁矩形堰的适应条件为:0.02m≤H≤0.4m;0.2m≤B≤2m;0.2m≤D≤1.1m。薄壁矩形堰流量计算公式为:Q=1.86×B×H1.5
注:Q―流过堰口的水量;H―水头高;B―堰口底宽度;D―水渠底面到溢流口底部的高度;K―随水头高H而变化的系数见表1。(表1)。水头换算见表2。(表2)
在实际工作中,要想得到完全可靠的流量数据,更好更准确地为环保决策服务,仅靠熟练掌握测流方法是不够的。实践证明要想真实地测得每个企业的排污水量、杜绝隐蔽的排污口,设计合理的污水处理设施、达到完全达标排放标准,监测人员必须熟悉生产工艺、开工率、实际用水情况,针对现场实际,认真观察、仔细分析、精心操作、详细记录。然后,确定采样频次和流量的测定方法。
根据我们站对一些企业的验收监测中所测流量的数据表明:根据现场实际,选择合适的测流方法所测得的结果准确、可靠、合理,基本符合企业废水排放情况。
