摘(zhāi)要：污(wū)泥處(chù)理處置是(shì)目前(qián)環保(bǎo)面臨的一個重點問(wèn)題，而濃縮污(wū)泥的精确(què)計(jì)量是污泥處(chù)理處置(zhì)環節中(zhōng)經常遇(yù)到的問題。讨論了污水處理(lǐ)廠(chǎng)濃縮(suō)污泥常用的三種 流量計(jì) 計量(liàng)方(fāng)式及原理(lǐ)，通(tōng)過分析三(sān)種計量方式下濃縮(suō)污泥計量(liàng)的誤差，總結出三種(zhǒng)計量方式(shì)的适用範圍，爲(wèi)污水(shuǐ)處理廠濃縮污泥計(jì)量提供參(cān)考。
1.引(yǐn)言
　　随(suí)着我(wǒ)國(guó)社會經(jīng)濟和城市化的(de)發展，污水處理設施(shī)建設得到了髙速(sù)發(fā)展。根據2016年(nián)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部公布的(de)全國(guó)城鎮(zhèn)污水(shuǐ)處理設施(shī)2016年第三季度(dù)建設和(hé)運行統(tǒng)計(jì)情況，截止2016年9月底，全(quán)國累(lèi)計建(jiàn)成污(wū)水處理廠(chǎng)3976座，污(wū)水處理能(néng)力達(dá)1.7億立方米／日。污(wū)水處理(lǐ)過程中(zhōng)會産生(shēng)大量的(de)剩餘污(wū)泥(ní)，經重(zhòng)力濃縮池濃縮(suō)後的濃縮(suō)污泥含水(shuǐ)率仍(réng)高達(dá)98％左右，污泥(ní)中含(hán)有大(dà)量(liàng)的有機(jī)物，如蛋白質、碳水化(huà)合物等物(wù)質難以降解，污(wū)水處理廠大多(duō)采用離(lí)心(xīn)脫水機将濃(nóng)縮(suō)污泥(ní)脫水到(dào)含水率(lǜ)80％，或者(zhě)采用闆框(kuàng)壓濾機将濃縮污泥(ní)壓榨到含(hán)水率60％後(hòu)，再無深(shēn)度處(chù)理工藝。
　　污泥處理處置屬(shǔ)于固(gù)體廢物處(chù)理處置範(fàn)疇，是(shì)污水處(chù)理廠面(miàn)臨的一(yī)個(gè)跨領域問題(tí)，目(mù)前國(guó)内很少(shǎo)有污水處理(lǐ)廠(chǎng)配套建(jiàn)設污泥處理處置設(shè)施，大多采用與(yǔ)固體廢物(wù)處理單位合作(zuò)協同處置(zhì)污泥(ní)，2家單位(wèi)污泥交(jiāo)接模(mó)式一般是由污水處(chù)理廠(chǎng)将含水率80％或60％的(de)污泥裝車轉運(yùn)至合作單(dān)位協(xié)同處(chù)置，産生的(de)污泥(ní)運輸費用(yòng)較髙(gāo)，另外還有(yǒu)一種較爲(wèi)經濟污泥(ní)交接(jiē)模式：污水(shuǐ)處(chù)理廠将重力(lì)濃縮池出(chū)來的濃(nóng)縮(suō)污泥(ní)直接(jiē)經管(guǎn)道輸(shū)送至協(xié)同處置(zhì)單位(wèi)協同處置(zhì)，不産生運(yùn)輸費(fèi)用，對廠(chǎng)内環境(jìng)也有較(jiào)大(dà)改善(shàn)。
2.濃縮污泥計量(liàng)方式
　　由(yóu)于濃縮(suō)污泥(ní)處置費用(yòng)結算需要(yào)換(huàn)算成爲含水(shuǐ)率80％污(wū)泥計量，但管道(dào)中濃(nóng)縮污(wū)泥mlss不(bú)可控，并(bìng)且(qiě)濃度分布(bù)不均勻(yún)，導(dǎo)緻單位時(shí)間内(nèi)通過的(de)濃縮污泥幹基難以準(zhǔn)确(què)計量(liàng)。解(jiě)決方(fāng)案有三(sān)種，介(jiè)紹(shào)如下(xià)：
2.1方(fāng)式一：濃(nóng)度計與流量計組合計量
2.1.1計量(liàng)原理
　　由(yóu)于單位(wèi)時間(jiān)内通過管道濃縮污(wū)泥幹基的(de)質量與濃(nóng)縮污泥的濃度、體積二者相關(guān)，因而在管(guǎn)道上(shàng)選擇串聯安裝污泥(ní)濃度(dù)計與(yǔ)流量計，由上位(wèi)機同時(shí)控制污(wū)泥濃(nóng)度計和(hé)流(liú)量計，在每個單(dān)位時(shí)間(jiān)周期内(nèi)同時測量通過(guò)濃縮污(wū)泥的mlss和(hé)流量Ｑ，mlss與Ｑ的乘(chéng)積就是(shì)1個單(dān)位時(shí)間周期内的污泥幹(gàn)基量，再累加經(jīng)過(guò)的每個(gè)單位(wèi)時間周期(qī)污泥幹基(jī)量，最(zuì)後換算(suàn)成(chéng)爲含(hán)水率80％的結算污(wū)泥量(liàng)。具體計算(suàn)公式如下：

mlssn－－第(dì)ｎ個(gè)單位(wèi)時間(jiān)周期内平均污(wū)泥濃(nóng)度（單(dān)位：g/l）；
Ｑn－－第(dì)ｎ個單(dān)位時間周期内(nèi)平均流量（單位：m3／h）；
2.1.2計量(liàng)誤差(chà)分析(xī)
　　濃度(dù)計精(jīng)度爲(wèi)±5％，流量計精(jīng)度爲±2％，按上述公(gōng)式計(jì)算理論(lùn)最大累(lèi)積誤差爲(wèi)±10％。在實(shí)際應用(yòng)中，發現上位(wèi)機中(zhōng)單位(wèi)時(shí)間周期的取(qǔ)值大小(xiǎo)對計量(liàng)結果影響(xiǎng)較大(dà)。當單位時(shí)間周(zhōu)期取值較小時(shí)，儀表的平均濃(nóng)度值(zhí)較(jiào)爲準确，但平均流(liú)量值(zhí)誤差較大；當單(dān)位時(shí)間周期取(qǔ)值較大時(shí)，儀表(biǎo)的平均流量值(zhí)較爲(wèi)準(zhǔn)确(què)，但平(píng)均濃度(dù)值誤差(chà)較大(dà)。經(jīng)反(fǎn)複調(diào)試上(shàng)位機單位(wèi)時間周期(qī)值繪制流ｆt值誤(wù)差與(yǔ)濃度(dù)值(zhí)誤(wù)差的關系(xì)曲線如下(xià)：

　　由圖1可知(zhī)要滿足2個儀表誤差(chà)同時(shí)最小(xiǎo)，單位時(shí)間(jiān)周期(qī)取值必須(xū)在2條(tiáo)曲線的交點處(chù)，這個(gè)交點處的(de)誤差(chà)即爲該計量方式的(de)固定(dìng)誤差。
2.1.3方式一結(jié)論
　　經過一年的(de)數據(jù)比對，該計量方式在實際(jì)應用(yòng)中的計量誤差(chà)約±10％左右。該(gāi)計量方(fāng)式總體上誤差較大，在(zài)不考慮儀表自(zì)身誤差的(de)情(qíng)況(kuàng)下，還存在一個無法(fǎ)消除的固(gù)定誤(wù)差，造成這(zhè)個同定誤差的(de)原因(yīn)是由于2個儀表無法(fǎ)同時(shí)工作在最佳單位時間周(zhōu)期裏(lǐ)。2.2方式二：新(xīn)建濃縮計(jì)量池，采用(yòng)液位計與濃度計組(zǔ)合計量
2.2.1計(jì)量原(yuán)理
　　由(yóu)于在(zài)第一(yī)種計童方(fāng)式中，儀表(biǎo)測量(liàng)的濃(nóng)度值(zhí)和體積值(zhí)都在不斷變化，産生誤差(chà)較大。要(yào)使測量值固定可以采(cǎi)用增加濃縮泥計量池的(de)方式(shì)，将濃縮污泥暫(zàn)存到計童池中(zhōng)，由上位(wèi)機控(kòng)制關閉計(jì)量(liàng)池進、出閥門并攪拌(bàn)均勻後(hòu)，濃縮污(wū)泥的mlss值和(hé)體積(jī)均爲定(dìng)值，再(zài)通(tōng)過液(yè)位(wèi)計、濃度(dù)計分(fèn)别測量，利(lì)用池體底面積(jī)和液(yè)位差計算(suàn)濃縮污(wū)泥體(tǐ)積(jī)，用下列公(gōng)式計(jì)算出含水率80％污泥量(liàng)：

Ｓ底－－濃縮池底面積（單(dān)位：m2）
h1－＿注(zhù)滿後(hòu)液(yè)位(wèi)（單(dān)位(wèi)：m）
h2—放空後液(yè)位（單(dān)位：m）
mlss－－污(wū)泥濃度（單(dān)位：g/l）
2.2.2計量誤差分(fèn)析與改進(jìn)
　　濃度(dù)計精度爲(wèi)±5％，液(yè)位計精度爲(wèi)±0.1％，按上(shàng)述公(gōng)式計(jì)算理(lǐ)論最(zuì)大(dà)累積誤(wù)差爲±5％。在實(shí)際應(yīng)用中，發現雖然濃縮污泥經過(guò)均勻(yún)攪拌，但計(jì)量池(chí)中mlss仍然呈現(xiàn)出(chū)上下不均(jun1)勻狀态，且越接(jiē)近池底(dǐ)部mlss越大(dà)，導緻污泥濃度(dù)計探頭安裝髙(gāo)度對計量(liàng)結果影響較大。爲客(kè)觀反映計(jì)量池(chí)中的(de)濃(nóng)度分布(bù)狀況，需要改進(jìn)濃度(dù)值測量方(fāng)法，在計(jì)量(liàng)池内(nèi)的上半部(bù)中間和下半(bàn)部中間，且不(bú)同方位的(de)位置安裝2台污(wū)泥濃度計，如(rú)圖(tú)2所示：


Ｓ底－－濃縮池(chí)底面積（單位(wèi)：m2）
h1－－注(zhù)滿後液位（單位(wèi)：m）
h2－－放空後液(yè)位（單位：m）
mlss1－－高(gāo)位污泥濃(nóng)度（單位：g/l）
mlss2－－低位污泥濃度（單位：g/l）
2.2.3方式二結論
　　經過(guò)一年的(de)數據比(bǐ)對，該計量(liàng)方式在實(shí)際應用中(zhōng)的計量誤差約(yuē)±5％左右(yòu)。改進後濃(nóng)度值得(dé)到(dào)了校正，提高了濃縮(suō)污泥計量(liàng)的準(zhǔn)确性，同時(shí)在攪拌過程中(zhōng)對比(bǐ)mlss，和抓＾的(de)差值可(kě)以判斷濃縮污(wū)泥的(de)均勻(yún)程度(dù)，确定經濟(jì)攪拌時長提高(gāo)運行效率。2.3方(fāng)式(shì)三：采(cǎi)用科氏力質量(liàng)流量計計(jì)量
2.3.1科氏力質(zhì)量流量(liàng)計原理
　　科氏力(lì)質量(liàng)流量計是(shì)一種(zhǒng)用于(yú)直接測量液體(tǐ)質量(liàng)和密度的儀器(qì)，不僅(jǐn)可以測量(liàng)氣體、液體，還适應兩相液體的(de)測量，是一(yī)種髙精度的測a儀器(qì)。廣泛(fàn)應用(yòng)于含有固體顆粒液(yè)體的(de)工業(yè)領域(yù)，如金礦砂(shā)、造紙(zhǐ)、污水等行業。
　　科(kē)氏力質量流量(liàng)計是根據(jù)科氏力原(yuán)理來(lái)測量(liàng)流體的質(zhì)童流(liú)量和介質密度的，科氏力(lì)是指(zhǐ)物體在(zài)旋轉系(xì)統中做(zuò)直(zhí)線運動時所受的力(lì)。
Ｆc＝2m（Ｖ＊ω）
Ｆc——科氏力(lì)
m——移動物(wù)體的(de)質(zhì)量(liàng)
Ｖ—－旋轉(zhuǎn)或振動時的徑(jìng)向速度
ω—－角速度(dù)
　　科氏力與(yǔ)運動(dòng)流體的質量m、速(sù)度ｖ成正(zhèng)比即與(yǔ)流體的質(zhì)量流(liú)量成正比(bǐ)，科氏力質量(liàng)流量計(jì)用測量(liàng)管的振動來代(dài)替(tì)恒定的角速度，在測量管進出口檢(jiǎn)測(cè)振動的(de)相位差，相(xiàng)位差大小(xiǎo)同質量流(liú)量成正比。同(tóng)時質量(liàng)流量計(jì)測(cè)量管的諧振頻率與(yǔ)測量管内的介質密(mì)度成反比，即介質密度越大測(cè)量管(guǎn)諧振(zhèn)頻(pín)率越(yuè)小。

2.3.2方式(shì)三計(jì)量原理
　　采(cǎi)用質量流量計可以直接測量(liàng)出濃(nóng)縮(suō)污泥的(de)流量(liàng)、密度、溫度(dù)，污泥濃度不能直接測量(liàng)，需要(yào)通過密(mì)度(dù)換算。但由于(yú)相同濃(nóng)度(dù)下不同溫度(dù)時的(de)密度是不(bú)一樣的(de)，在(zài)計算(suàn)濃度時還要考(kǎo)慮介(jiè)質的溫度膨(péng)脹(zhàng)系數，所以(yǐ)介質密度(dù)與濃(nóng)度的(de)關系(xì)并非(fēi)簡單(dān)的數學公式關(guān)系(xì)，而是三維的關系(xì)。濃度(dù)計算數學(xué)模(mó)型算法如下(xià)：
c=a0+ arρ+arρ2+ arρ3+ arρ4+b0+ brt + brt2+ brt3
c——介質濃度
p——介質密度
t——介質(zhì)溫度
a0…a4一一密度系數
b0…a3——溫度(dù)系數
對應(yīng)的(de)密度、溫度、濃度三(sān)維關系(xì)圖如圖(tú)3所示：
　　在該計量(liàng)方式(shì)中，儀表廠(chǎng)家前期須建立(lì)關于(yú)濃縮污泥(ní)濃度(dù)、密(mì)度、溫度的三(sān)維數學模型(xíng)，确定各項系(xì)數，再将質(zhì)量流量計(jì)測量(liàng)的密(mì)度和溫(wēn)度(dù)值輸人到儀表的計(jì)算儀内，通(tōng)過計(jì)算儀内置的功(gōng)能計算出污泥(ní)濃度(dù)，最後通過質量流量計的流量(liàng)值與污泥(ní)濃度值計算出(chū)含水(shuǐ)率80％污(wū)泥量(liàng)，計算公(gōng)式(shì)如下:

2.3.3方式(shì)三精(jīng)度分(fèn)析
　　目前國内質(zhì)量流量計90％依賴(lài)國外生産(chǎn)廠家(jiā)的進(jìn)口産品，精(jīng)度在(zài)±0.1％~±0.05％之(zhī)間，國産(chǎn)質(zhì)量流量(liàng)計處(chù)于“先模仿，在創(chuàng)新”階段，精(jīng)度在(zài)±0.2％~±0.5％，主要應(yīng)用于石(shí)油、化(huà)工(gōng)、食(shí)品等(děng)以質量(liàng)流量計(jì)量結算的行業.
濃縮(suō)污泥(ní)計量也屬于質量流(liú)量計(jì)量結(jié)算範(fàn)疇，但(dàn)在國内暫(zàn)未找到采用質量流量計(jì)的項(xiàng)目案例(lì)，原(yuán)因是(shì)質量(liàng)流量計相對于其它儀表價格偏高，考慮(lǜ)成本因素(sù)而選(xuǎn)擇了其它儀表(biǎo)。但在(zài)該方(fāng)式中，隻采用一台質(zhì)量流量計就可以完成計量，比其它方式(shì)中需要多台儀表組(zǔ)合計量的精度(dù)有大幅提高。
3.結(jié)論
3.1對比(bǐ)分析
　　綜合對比(bǐ)以(yǐ)上三(sān)種計量(liàng)方式，方(fāng)式一投資(zī)最少(shǎo)，計量精度較低(dī)約±10％左右(yòu)；方(fāng)式二(èr)投資相對(duì)較高(gāo)，須新(xīn)建濃縮計(jì)量(liàng)池，但計量精度相對較(jiào)高約(yuē)±5％左右；方(fāng)式(shì)三計(jì)量精度最高約(yuē)±1％左右，但前期安(ān)裝調試周期較(jiào)長，儀表投資(zī)較高。
3.2适用(yòng)範(fàn)圍
　　在(zài)項目計(jì)量精度要求較髙時，可(kě)選用(yòng)質量(liàng)流量(liàng)計計量；在項目(mù)用地滿足(zú)條件時，可采用新建濃縮計量(liàng)池計(jì)量；在(zài)項目投資(zī)受限制(zhì)，且(qiě)對計(jì)量精(jīng)度要求不(bú)髙時，可(kě)采用濃(nóng)度計與(yǔ)流量計(jì)組合計量。

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