流量授课讲义.docx

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流量授课讲义

前不久，国家环保总局下发了《主要污染物总量减排监测方法》，中国环境监测总站也相应下发了配套的《“十一五”主要污染物减排专项监测方案》，其中废水流量为废水必测项目；在2008年01月15日的中国环境监测总站污染源监测会议上，《全国重点工业污染源监督性监测工作方案》（讨论稿）中，废水流量也是废水必测项目。

废水流量的测试准确与否，直接关系到污染源废水排放总量以及其他污染物排放总量计算正确与否。

可以说，流量测试是污染源总量减排监测和工业污染源监督性监测工作中最基础也是最重要的工作。

下面，我们就流量的相关内容进行探讨。

一、基本概念

 流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的量。

这个量用流体的体积来表示称为瞬时体积流量（qv），简称体积流量；用流量的质量来表示称为瞬时质量流量（qm），简称质量流量。

它的表达式是：

式中：

qm、qv——在时间间隔ΔT内通过的流体质量或体积；

ρ——流体密度。

从t1到t2这一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值称为累积流量，它们的表达式是：

对在一定通道内流动的流体的流量进行测量统称为流量计量。

流量测量的流体是多样化的，如测量对象有气体、液体、混合流体；流体的温度、压力、流量均有较大的差异，要求的测量准确度也各不相同。

因此，流量测量的任务就是根据测量目的，被测流体的种类、流动状态、测量场所等测量条件，研究各种相应的测量方法，并保证流量量值的正确传递。

我们这里只针对废水流量监测中的问题进行分析。

qm、m可以通过qv、v和相关数据计算得出。

我们下面所讲的流量测试一般指qv测试。

二、相关标准、资料

2.1HJ/T15-1996超声波明渠污水流量计

2.2CJ/T3008.1～5-93城市排水流量堰槽测量标准

CJ/T3008.1—1993

城市排水流量堰槽测量标准—三角薄壁堰

CJ/T3008.2—1993

城市排水流量堰槽测量标准—矩形薄壁堰

CJ/T3008.3—1993

城市排水流量堰槽测量标准—巴歇尔量水槽

CJ/T3008.4—1993

城市排水流量堰槽测量标准—宽顶堰

CJ/T3008.5—1993

城市排水流量堰槽测量标准—三角形剖面堰

2.3CJ/T3017-93浅水流量计

2.4JB/T9248-1999电磁流量计

2.5SL24-91《堰槽测流规范》

三、废水流量监测

1.测量时间和频次

《主要污染物减排技术规定》（暂行）中第三部分“废水中化学需氧量减排监测技术规定”中5.3.1～5.3.3中对测量时间和频次做出了相应的规定，《全国重点工业污染源监督性监测工作方案》（讨论稿）也对监测时间和频次做出了要求，这不是本专题的重点，在此不做阐述。

这里只强调一点，监测时段和频次要有代表性。

2.监测方法

我们先看一下一般废水排放水路类型。

我们日常接触比较多的为敞口明渠排放，我们首先讨论敞口明渠流量测量问题。

我们通常接触常用的明渠流量仪表按测量原理大体可分为堰法、测流槽法、流速仪法、电磁流量计法和容器法等。

下面我们逐一介绍各种测量方法。

1）堰槽法

排放口处应修建一段满足CJ/T3008.1～5－93《城市排水流量堰槽标准》的明渠式测流段。

（节选于《全国污染源监测工作会议资料》P39）

表1常用薄壁堰适用范围

堰名称和形状

流量公式

适用范围（m）

典型流量范围

宽度B或B×b（m）

水头范围（m）

流量范围（m3/h）

Q=Kh5/2

B=0.44~1.0

h=0.04~0.12

D=0.1~0.13

0.45

0.04~0.120

1.08~15.6

Q=Kh5/2

B=0.5~1.2

h=0.07~0.26

D=0.1~0.75

0.6~0.8

0.07~00.260

6.6~174

Q=Kbh3/2

B=0.5~6.3

b=0.15~5.0

D=0.15~3.5

≥0.06

h=0.03~0.45

（0.9×0.36）~

（1.2×0.48）

0.03~0.312

12.6~540

Q=Kbh3/2

B≥0.5

D=0.3~2.5

h=0.03~D

（h为0.8以下且为B/4以下）

0.6~8h.0

0.03~0.8

21.6~40260

1.1）堰（weir）法在明渠适当位置装一挡板，水流被阻断，水位升到档板上端堰（缺）口，便从堰口流出。

水流刚流出的流量小于渠道中原来的流量，水位继续上升，流出流量随之增加，直到流出量等于渠道原流量，水位便稳定在某一高度，测出水位高度便可求取流量。

常用薄壁堰按缺口形状分为三角堰、矩形堰和等宽堰，它们的尺寸范围和流量范围分别如表1所示。

堰口尺寸和表面粗糙度要求可查阅标准或规程ISO1438-1，CJ/T3008.1～5－93，JJG771，均有具体规定。

若迎流侧堰口长期使用后磨损成园角以及迎流侧堰壁粗糙变化均会产生测量误差。

堰式流量计除堰板部分外，还包括相应液位计以及堰板上游足够长的直渠段和整流段等。

堰式流量计由堰和相应的液位计组成，薄壁堰的测量原理如图1所示，流量Q按式

（1）计算。

（1）

式中K-------流量系数；

    h-------堰顶水头，即离堰口水位高度；

      n------取决于堰缺口形状的指数，为5/2或3/2。

    1.2）测流槽（flume,简称槽）法缩小渠道一段通道断面成喉道部，喉道因面积缩小而流速增加，其上游水位被抬高，以增加流速所需动能（即增加的动能由所抬高水位位能转变过来），测量抬高水位求取流量。

在目前我们接触较多的槽法测流方式中使用最多的就是巴歇尔槽（简称P槽）。

P槽外形如图2所示，喉道宽从25mm至15m，已有定性尺寸。

流量Q和喉道上游液位ha间的关系式

中，系数C和指数n均因规格而异。

具体计算方法大家可参考SL24-91《堰槽测流规范》P33～P36和CJ/T3008.3—1993《城市排水流量堰槽测量标准—巴歇尔量水槽》相关内容。

2）流速仪法

排污截面底部需硬质平滑，截面形状为规则的几何形，排污口处有不小于3米的平直过水段，且水位高度不低于0.1米.（节选于《全国污染源监测工作会议资料》P39）

通过测出流通通道某局部（点、线或小面积）流速，代表平均流速，再测量水位求得流通面积，乘局部流速与平均流速间的系数，经演算求取流量。

在线监测系统一般采用超声波明渠污水流量计或管道式电磁流量计。

常用的流速仪一般有旋浆式、旋杯式、超声波流量计。

我们下发给部分区县的流量计为旋杯式流量计。

3）电磁流量计法

排污口有一段不小于2米的规则平直段，直渠段需符合CJ/T3017－93的要求，排污口宽度0.8～1.5米，液面高度不得低于0.4米。

（节选于《全国污染源监测工作会议资料》P39）

电磁流量计又分为潜水式电磁流量计和非满管电磁流量计两类，后者目前国内尚未开发，均依赖进口。

    潜水式电磁流量计是在渠道中置一挡板截流，挡板近底部开孔并装潜水电磁流量传感器，水流从流量传感器流过从而测出其流量。

潜水式电磁流量计需在渠道中置一挡板截流，在挡板底部装上潜水电磁流量传感器，如图3所示。

挡板截住渠道，迫使水流只能从流量传感器中流过，以较原来高的流速通向下游，从而抬高档板上游的水位，产生挡板上下游水位差h，此水位差的势能转变为流速υ的动能，即

式中K-----系数；g-------重力加速度。

 潜水式电磁流量计工作时，液体流动状况属于淹没孔口流，孔口流出速度与孔口在自由表面下的沉没深度无关，仅取决于上下游的水位差。

也就是说，流量测量值与流量传感器（或分流模型）安装位置无关，但要求尽可能低，使之运行过程中始终处于淹没流状态。

非满管电磁流量计的传感器直接在管道装上同口径圆形暗渠，测量流速的原理与传统电磁流量计的相同，但还具备测量仪表内水位的功能，电极、磁路和测量电路则有较大差别。

4）容器法

适用于流量小于50吨/天的排放口。

但溢流口与受纳水体应有适当落差或能用导水管形成落差。

（节选于《全国污染源监测工作会议资料》P39）

这里要注意容器的适当选用。

另外还有一种可以使用容器法的情形，比如有些间歇性排放的单位，不排放的时候就把废水存在池子里面，等池子装到一定程度后才排放。

这种情况我们就可以算出池子的容积，再乘以排放频率就可以得到每天的排放量。

5）浮标法

排污口上溯有有一段底部平滑且长度不小于10米，无弯曲、有一定液面高度的排污管道，并经常进行疏通、消障。

（节选于《全国污染源监测工作会议资料》P39）

6）电表式明渠流量计

排污口有一段不小于2米的规则段，排污渠底宽1米左右。

（节选于《全国污染源监测工作会议资料》P39）

7）其他不规则排口流量监测

排水量可根据企业废水排放流量计进行核查。

若无流量计，可将用水量扣除水量损耗，测算其排水量。

（节选于《全国污染源监测工作会议资料》P100）

前面讨论的敞口明渠流量测试方式中的容量法、电磁流量计（EMF）等也可用于暗渠和管道流量测定。

但是我们目前针对暗明渠、管路排放的监测手段较少，进行流量测试困难较大，在常规测试无法进行的情况下，我们可参考企业自身的在线监测流量数据和其他行之有效的方法进行流量测试（如通过企业水平衡）。

四、流量测量质量保证

4.1为了测定废水流量或流速，必须对废水排口进行规范化整治。

4.2污水流量计必须符合国家环境保护总局颁布的污水流量计技术要求。

在国家正式颁布污水流量计系列化、标准化技术要求之前，污水流量计必须经清水测评和废水现场考评合格。

4.3流量测量装置应具有足够的测量精度，应选用测定范围内的测量装置进行测量，测量流量时不应受污水杂物的影响。

4.4测流时段内测得流量应与水量衡算结果误差不得大于10％。

4.5因工业废水成分复杂，其中的强酸或或强碱性物质对流量计或堰板有一定腐蚀作用，悬浮物对流量测量也会产生影响，为此必须加强流量计量装置的维护和保养。

4.6流量计必须定期校正。

（4.1～4.6节选于《全国污染源监测工作会议资料》P41）

另外，关于监测过程中工况监督部分的内容，现在有等市上相关监督内容下来后统一制定，大家会后每个区县站在会务组留下1~2邮箱或传真（最好邮箱，收到立即回复），我们会在工况表制定完后及时发送到兄弟单位。

总之，流量测试是一项具体而艰巨的工作，说来容易做来难。

我对流量测试知识接触也不深，在这里讲的如果有不足之处，请大家多多谅解。

另外也欢迎大家提出实际工作中的流量测试问题进行探讨，我们在这里解决不了，还可以记录下来向省站或者总站咨询解答。

谢谢大家！