污染源调查中流量的测量课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,污染源调查中流量的测量,龚必辅,四川省环境监测中心站,1 参考文献,1.1 水污染物排放总量监测技术规范HJ/T92-2002,1.2 地表水和污水监测技术规范HJ/T91-2002,1.3 明渠水流测量（ISO标准手册16）,中国标准出版社1985,1.4 环境保护产品技术要求 超声波明渠污水流量针,HJ/T15-2007,1.5 城市排水流量堰槽测量标准 巴歇尔量水槽,CJ/T 3008.3-1993,1.6 城市排水流量堰槽测量标准 矩形薄壁堰,CJ/T 3008.2-1993,1.7 城市排水流量堰槽测量标准 宽顶堰,CJ/T 3008.4-1993,1.8 城市排水流量堰槽测量标准 三角形薄壁堰,CJ/T 3008.1-1993,1.9 堰流测流规范 SL 24-1991,2.0 中国流量网,2 废水流量的测量,2.1 废水流量测量的必要性,作为总量控制、总量考核、总量收费和污染源调查及污染源评价等，不仅要通过采样分析各种污染物的浓度值，还要通过废水流量的测量计算出污染物排放总量。有关废水排放标准，不仅要求污染物排放浓度达标，还要求吨产品排放量达标，也就需要进行废水流量的测量。,2.2 污水流量测量方法简介,实行总量监测的企事业单位的排污口必须安装符合有关技术要求的自动污水流量测流装置，所选择污水流量装置必须适应于污水特性和污水排放。,可用流速仪法、堰槽法、容器法、浮标法和压差法等方法，使用超声波式、电容式、浮子式或潜水电磁式污水流量计测量污水流量，所使用的流量计必须符合有关标准规定。HJ/T15中对超声波明渠污水流量计作出了规定。,2.2.3,在采样点须修建能满足采样和安装流量计的建筑物，一般修建满足采样测流的阴井或10m左右的平直明渠。如建设标准的测流槽（如矩形、梯形或U型槽等）、或者建设标准的测流堰（如矩形薄壁堰、三角薄壁堰等），所使用的测流槽、堰必须符合有关标准规定的要求。常用简易测流方法对排污口的要求如下：,（1）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，排污口处有不少于3m的平直过流水段，且水位高度不小于0.1m。,（2）堰槽法,排放口处应修建一段满足CJ/T3008.15-93城市排水流量堰槽测量标准的明渠式测流段。,（3）容器法,适用于流量小于每日50t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。,（4）浮标法,排污口上溯有一段底壁平滑且长度不小于10m，无弯曲、有一定液面高度的排污渠道，并经常进行疏通、消障。,（5）电磁式流量计,排污口有一段不小于2m的规则平直段，直渠段须符合CJ/T3017-93的要求，排污口宽度0.81.5m，液面高度不得小于0.4m。,（6）电表式明渠流量计,排污口有一段不小于2m的规则段，排污渠底宽1m左右。,2.2.4,污水流量测量应能满足总量监测的需要，污水测流 须与污染物浓度监测同步。,2.2.5,所用测量装置要具有流量自动记录功能且经济实用，便于制造安装。,2.2.6,工况应在生产设备处于正常运行状态下进行或根据有关污染物排放标准要求，在所规定的工况条件下测定,2.2.7,废水流量常用测量方法,（1）污水流量计法：污水流量计的性能指标必须满足污水流量计技术要求。,（2）其它测流量方法：,1）容积法：,将污水纳入已知容量的容器中，测定其流满容器所需要的时间，从而计算污水量的方法。本法简单易行，测量精度较高，适用于计量污水量较小的连续或间歇排放的污水。对于流量小的排放口用此方法。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。,2）流速仪法：,通过测量排污渠道的过水截面积，以流速仪测量污水流速，计算污水量。适当地选用流速仪，可用于很宽范围的流量测量。多数用于渠道较宽的污水量测量。测量时需要根据渠道深度和宽度确定点位垂直测点数和水平测点数。本方法简单，但易受污水水质影响，难用于污水量的连续测定。排污截面底部需硬质平滑，截面形状为规则几何形，排污口处须有35m的平直过流水段，且水位高度不小于0.1m。,3）,量水槽法：,在明渠或涵管内安装水槽，测量其上游水位可以计量污水量。常用的有巴氏槽。用量水槽测量流量与溢流堰法相比，同样可以获得较高的精度（2%3%）和进行连续自动测量。其优点为：水头损失小、壅水高度小、底部冲刷力大，不易沉积杂物。但造价较高，施工要求也较高。,4）溢流堰法：,是在固定形状的渠道上安装特定形状的开口堰板，过堰水头与流量有固定关系，据此测量污水流量。根据污水量大小可选择三角堰、矩形堰、梯形堰等。溢流堰法精度较高，在安装液位计后可实行连续自动测量。为进行连续自动测量液位，已有的传感器有浮子式、电容式、超声波式和压力式等,利用堰板测流，由于堰板的安装会造成一定的水头损失。另外，固体沉积物在堰前堆积或藻类等物质在堰板上粘附均会影响测量精度。,在排放口处修建的明渠式测流段要符合流量堰（槽）的技术要求。,在以上方法无法使用时，可用统计法。,（3）如污水管道排放，所使用的电磁式、文丘里式或其它类型的流量计应定期进行计量检定。,2.3,废水流量测量,流速面积法,该方法为国际标准方法（ISO748-1979），也是我们手工测量废水流量的常用方法。采用流速仪法和浮标法进行流速测量，并测试出水道断面面积，再用简单的公式便能计算出废水的流量。,2.3.1.1 测试点位置的选择,1）,沟渠要尽可能直，流速仪测试断面应设置在其上游顺直长度为其下游顺直长度的两倍位置处。,2）,无论应用流速仪或浮标，为了保证其有效的没入水中，所选沟渠要有足够的水深（一般0.1m）。,3）,测试位置要视野开阔，并能清楚地确定横断面的几何尺寸。,4）,对测试位置选定后要进行标示，以便下次测量时有可比性。,2.3.1.2 断面面积的测量,1）,宽度测量,用直尺或量杆测量渠道宽度。,2）,水深测量,在测试断面上要求设多点测量，使用测深杆或回声测深仪测量水深。取几个测点的深度平均值为该断面的水深。,2.3.1.3 流速测量,（1）,流速仪法,1）,流速仪,可使用经计量检定合格的旋杯式、旋浆式和多普勒等流速仪，测量废水流速。,2）,测量程序,在选择好的测流断面处，同时进行流速观测与水深测量。,将流速仪安装在涉水测流杆上，放到各测速垂线所要求的测定位置上。,各测点流速观测历时应不少于30秒。因行近渠道的水流速分布如图1所示（a、b、c）是不均等的。,（2）,浮标法,由于流速和水深过大，或由于有悬浮物质，或由于对流速仪测量来说流速太慢等原因，不可能使用流速仪时，才采用这种方法。,1）,测量位置的选择,沿平直的排污沟（渠）设置测试断面，断面之间要有足够的距离，使浮标移动的历时最少为20秒。,2）,测量程序,废水流量测量一般使用水面浮标，要在上断面的上游足够远处施放浮标，使浮标到达第一个断面之前达到恒速，把浮标通过两个断面的时间记录下来。重复上述工序，在废水排放沟（渠）离两边不同距离之处施放浮标，将所测得的几个时间取平均值作为两测试断面之间浮标通过的时间。,3）,流速的计算,浮标速度可由断面之间的距离除以浮标通过这段距离的时间来确定。,2.3.1.4,流量的计算,（1）,流速仪测量的流量计算,流速仪测量的流量计算有图解法（水深流速积分法）、算术法、流速面积积分法（流速等值线法）和部分平均法。,废水排放流量测量的计算，类似于算术法和部分平均法。即用测量断面的平均流速乘以过水断面面积，便得到流量。其计算公式可简化为：,式中：,Q总流量，m,3,/h；,V平均流速，m/s；,F过水断面面积，m,2,。,（2）,水面浮标法测量流速的流量计算,上、下断面相应部份的平均面积乘以该部份的平均流速，即得到废水排放流量,。,。,2.4,容积法流量的测量,容积法流量的测量，适用于日排水量50m3，且排水口有一定落差可供接纳废水的容器盛水。,用秒表计时，盛满接纳废水的容器（先测出容器的容积）所需的时间（秒）。一般测量接纳35桶所需时间，取平均值作为盛满一桶水所需时间。,流量计算公式可以表示为：,2.5,巴歇尔量水槽流量测量,巴歇尔量水槽配上超声波明渠污水流量计进行工矿企业生产废水流量在线监测的较为普遍。,巴歇尔量水槽分为标准巴歇尔量水槽和大型巴歇尔量水槽，一般多使用标准巴歇尔量水槽，其流量范围1.54000L/s。结构如图2所示：淹没系数=hd/h，其含义如图3所示。,图2 标准和大型巴歇尔量水槽,图2 标准和大型巴歇尔量水槽,流量的计算,标准巴歇尔量水槽的流量公式,当b=0.1522.40m时称标准巴歇尔量水槽，其流量公式：,Q=ch,n,（m,3,/s）,式中：C流量系数；,n由喉道确定的指数。,式中有关参数的选取见表1。,表1 标准巴歇尔量水槽的流量公式,2.5.1.1,流量测量,当巴歇尔量水槽的相应结构尺寸决定后，其流量系数和指数便由实验室实验得出，实际测试过程中只要测得的喉管上游水头（h）便可通过公式计算出流量。对上游水头的测试多用浮子式或超声波式流量计测得上游水头h(m)，并通过流量计的软件计算出水体流量。,一般在线水质流量监测多使用超声波流量计。其原理是利用超声波发射和反射的时差测量上游水头再通过流量计计算机系统计算出流量。,各类堰槽的基本性能和适用条件,2.5.2.1,各类标准堰槽的基本性能,1）,可利用的水头差,薄壁堰和末端深度法需要足够的水头差，以保证有完全通气的自由水舌；宽顶堰可用于较小的水头差，允许淹没条件下运用的堰槽可用于更小的水头差。,2）,测流范围和应用范围,薄壁堰用于施测小流量，其中三角形薄壁堰用于施测更小的流量。宽顶堰、三角形剖面堰和测流槽用于施测大流量。对施测更大的流量使用梯形喉道测流槽比用其它堰槽好。平坦V形堰测流幅度更大。,几种标准堰槽的流量范围及应用限制见附表：,附表 几种标准形式的堰槽测流范围及应用限制表,1.5,1.5,堰槽形式,尺寸,流量幅度m,3,/s,计算流,量的不,确定度,范围(%),几何限制,非淹没限,(%),堰高,P,(m),堰宽,(或喉道宽)(m),边坡,堰长,(或喉道长),L(m),最大,最小,三角形薄壁堰,=90,1.80,0.001,13,H/P2,水舌下通气,矩形薄壁堰,（全宽）,0.2,1.0,0.67,0.005,14,H/P2,水舌下通气,1.0,1.0,7.70,0.005,14,H/P2,水舌下通气,矩形薄壁堰,（收缩）,0.2,1.0,0.45,0.009,14,H/P2,水舌下通气,1.0,1.0,4.90,0.009,14,H/P2,水舌下通气,锐缘矩形宽顶堰,0.2,1.0,0.8,0.26,0.030,35,H/P1.5,80,1.0,1.0,2.0,3.07,0.130,35,H/P1.5,80,圆缘矩形宽顶堰,0.15,1.0,0.6,0.18,0.030,35,H/P1.5,66,1.0,1.0,5.0,3.13,0.100,35,H/P1.5,66,V型宽顶堰,0.3,=90,1.5,0.45,0.007,35,3.0,80,0.15,=150,1.5,1.68,0.010,35,3.0,80,1.5,1.5,三角形剖面堰,0.2,1.0,1.17,0.010,25,H/P3.5,70,1.0,1.0,13.0,0.010,25,H/P3.5,70,平坦V形堰,0.2,4,1:10,5.00,0.14,25,H/P2.5,74,1.0,80,1:40,630,0.055,25,H/P2.5,74,矩形、梯形长喉道槽,0.0,1.0,1.7,0.033,25,A,t,/A,u,0.7,70,0.0,1.0,5:1,41.0,0.270,25,A,t,/A,u,