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摘要：污泥處理處置是目前環(huán)保面臨的一個重點問題，而濃縮污泥的精確計量是污泥處理處置環(huán)節(jié)中經(jīng)常遇到的問題。討論了污水處理廠濃縮污泥常用的三種流量計計量方式及原理，通過分析三種計量方式下濃縮污泥計量的誤差，總結(jié)出三種計量方式的適用范圍，為污水處理廠濃縮污泥計量提供參考。
1.引言
　　隨著我國社會經(jīng)濟和城市化的發(fā)展，污水處理設(shè)施建設(shè)得到了髙速發(fā)展。根據(jù)2016年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部公布的全國城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施2016年第三季度建設(shè)和運行統(tǒng)計情況，截止2016年9月底，全國累計建成污水處理廠3976座，污水處理能力達1.7億立方米／日。污水處理過程中會產(chǎn)生大量的剩余污泥，經(jīng)重力濃縮池濃縮后的濃縮污泥含水率仍高達98％左右，污泥中含有大量的有機物，如蛋白質(zhì)、碳水化合物等物質(zhì)難以降解，污水處理廠大多采用離心脫水機將濃縮污泥脫水到含水率80％，或者采用板框壓濾機將濃縮污泥壓榨到含水率60％后，再無深度處理工藝。
　　污泥處理處置屬于固體廢物處理處置范疇，是污水處理廠面臨的一個跨領(lǐng)域問題，目前國內(nèi)很少有污水處理廠配套建設(shè)污泥處理處置設(shè)施，大多采用與固體廢物處理單位合作協(xié)同處置污泥，2家單位污泥交接模式一般是由污水處理廠將含水率80％或60％的污泥裝車轉(zhuǎn)運至合作單位協(xié)同處置，產(chǎn)生的污泥運輸費用較髙，另外還有一種較為經(jīng)濟污泥交接模式：污水處理廠將重力濃縮池出來的濃縮污泥直接經(jīng)管道輸送至協(xié)同處置單位協(xié)同處置，不產(chǎn)生運輸費用，對廠內(nèi)環(huán)境也有較大改善。
2.濃縮污泥計量方式
　　由于濃縮污泥處置費用結(jié)算需要換算成為含水率80％污泥計量，但管道中濃縮污泥MLSS不可控，并且濃度分布不均勻，導(dǎo)致單位時間內(nèi)通過的濃縮污泥干基難以準(zhǔn)確計量。解決方案有三種，介紹如下：
2.1方式一：濃度計與流量計組合計量
2.1.1計量原理
　　由于單位時間內(nèi)通過管道濃縮污泥干基的質(zhì)量與濃縮污泥的濃度、體積二者相關(guān)，因而在管道上選擇串聯(lián)安裝污泥濃度計與流量計，由上位機同時控制污泥濃度計和流量計，在每個單位時間周期內(nèi)同時測量通過濃縮污泥的MLSS和流量Ｑ，MLSS與Ｑ的乘積就是1個單位時間周期內(nèi)的污泥干基量，再累加經(jīng)過的每個單位時間周期污泥干基量，最后換算成為含水率80％的結(jié)算污泥量。具體計算公式如下：

MLSSn－－第ｎ個單位時間周期內(nèi)平均污泥濃度（單位：g/L）；
Ｑn－－第ｎ個單位時間周期內(nèi)平均流量（單位：m3／h）；
2.1.2計量誤差分析
　　濃度計精度為±5％，流量計精度為±2％，按上述公式計算理論最大累積誤差為±10％。在實際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)上位機中單位時間周期的取值大小對計量結(jié)果影響較大。當(dāng)單位時間周期取值較小時，儀表的平均濃度值較為準(zhǔn)確，但平均流量值誤差較大；當(dāng)單位時間周期取值較大時，儀表的平均流量值較為準(zhǔn)確，但平均濃度值誤差較大。經(jīng)反復(fù)調(diào)試上位機單位時間周期值繪制流ｆT值誤差與濃度值誤差的關(guān)系曲線如下：

　　由圖1可知要滿足2個儀表誤差同時最小，單位時間周期取值必須在2條曲線的交點處，這個交點處的誤差即為該計量方式的固定誤差。
2.1.3方式一結(jié)論
　　經(jīng)過一年的數(shù)據(jù)比對，該計量方式在實際應(yīng)用中的計量誤差約±10％左右。該計量方式總體上誤差較大，在不考慮儀表自身誤差的情況下，還存在一個無法消除的固定誤差，造成這個同定誤差的原因是由于2個儀表無法同時工作在最佳單位時間周期里。2.2方式二：新建濃縮計量池，采用液位計與濃度計組合計量
2.2.1計量原理
　　由于在第一種計童方式中，儀表測量的濃度值和體積值都在不斷變化，產(chǎn)生誤差較大。要使測量值固定可以采用增加濃縮泥計量池的方式，將濃縮污泥暫存到計童池中，由上位機控制關(guān)閉計量池進、出閥門并攪拌均勻后，濃縮污泥的MLSS值和體積均為定值，再通過液位計、濃度計分別測量，利用池體底面積和液位差計算濃縮污泥體積，用下列公式計算出含水率80％污泥量：

Ｓ底－－濃縮池底面積（單位：m2）
h1－＿注滿后液位（單位：m）
h2—放空后液位（單位：m）
MLSS－－污泥濃度（單位：g/L）
2.2.2計量誤差分析與改進
　　濃度計精度為±5％，液位計精度為±0.1％，按上述公式計算理論最大累積誤差為±5％。在實際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)雖然濃縮污泥經(jīng)過均勻攪拌，但計量池中MLSS仍然呈現(xiàn)出上下不均勻狀態(tài)，且越接近池底部MLSS越大，導(dǎo)致污泥濃度計探頭安裝髙度對計量結(jié)果影響較大。為客觀反映計量池中的濃度分布狀況，需要改進濃度值測量方法，在計量池內(nèi)的上半部中間和下半部中間，且不同方位的位置安裝2臺污泥濃度計，如圖2所示：


Ｓ底－－濃縮池底面積（單位：m2）
h1－－注滿后液位（單位：m）
h2－－放空后液位（單位：m）
MLSS1－－高位污泥濃度（單位：g/L）
MLSS2－－低位污泥濃度（單位：g/L）
2.2.3方式二結(jié)論
　　經(jīng)過一年的數(shù)據(jù)比對，該計量方式在實際應(yīng)用中的計量誤差約±5％左右。改進后濃度值得到了校正，提高了濃縮污泥計量的準(zhǔn)確性，同時在攪拌過程中對比MLSS，和抓＾的差值可以判斷濃縮污泥的均勻程度，確定經(jīng)濟攪拌時長提高運行效率。��2.3方式三：采用科氏力質(zhì)量流量計計量
2.3.1科氏力質(zhì)量流量計原理��
　　科氏力質(zhì)量流量計是一種用于直接測量液體質(zhì)量和密度的儀器，不僅可以測量氣體、液體，還適應(yīng)兩相液體的測量，是一種髙精度的測A儀器。廣泛應(yīng)用于含有固體顆粒液體的工業(yè)領(lǐng)域，如金礦砂、造紙、污水等行業(yè)。
　　科氏力質(zhì)量流量計是根據(jù)科氏力原理來測量流體的質(zhì)童流量和介質(zhì)密度的，科氏力是指物體在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中做直線運動時所受的力。
ＦC＝2m（Ｖ＊ω）
ＦC——科氏力
m——移動物體的質(zhì)量
Ｖ—－旋轉(zhuǎn)或振動時的徑向速度
ω—－角速度
　　科氏力與運動流體的質(zhì)量m、速度ｖ成正比即與流體的質(zhì)量流量成正比，科氏力質(zhì)量流量計用測量管的振動來代替恒定的角速度，在測量管進出口檢測振動的相位差，相位差大小同質(zhì)量流量成正比。同時質(zhì)量流量計測量管的諧振頻率與測量管內(nèi)的介質(zhì)密度成反比，即介質(zhì)密度越大測量管諧振頻率越小。

2.3.2方式三計量原理
　　采用質(zhì)量流量計可以直接測量出濃縮污泥的流量、密度、溫度，污泥濃度不能直接測量，需要通過密度換算。但由于相同濃度下不同溫度時的密度是不一樣的，在計算濃度時還要考慮介質(zhì)的溫度膨脹系數(shù)，所以介質(zhì)密度與濃度的關(guān)系并非簡單的數(shù)學(xué)公式關(guān)系，而是三維的關(guān)系。濃度計算數(shù)學(xué)模型算法如下：
C=A0+ Arρ+Arρ2+ Arρ3+ Arρ4+B0+ BrT + BrT2+ BrT3
C——介質(zhì)濃度
P——介質(zhì)密度
T——介質(zhì)溫度
A0…A4一一密度系數(shù)
B0…A3——溫度系數(shù)
對應(yīng)的密度、溫度、濃度三維關(guān)系圖如圖3所示：
　　在該計量方式中，儀表廠家前期須建立關(guān)于濃縮污泥濃度、密度、溫度的三維數(shù)學(xué)模型，確定各項系數(shù)，再將質(zhì)量流量計測量的密度和溫度值輸人到儀表的計算儀內(nèi)，通過計算儀內(nèi)置的功能計算出污泥濃度，最后通過質(zhì)量流量計的流量值與污泥濃度值計算出含水率80％污泥量，計算公式如下:

2.3.3方式三精度分析
　　目前國內(nèi)質(zhì)量流量計90％依賴國外生產(chǎn)廠家的進口產(chǎn)品，精度在±0.1％~±0.05％之間，國產(chǎn)質(zhì)量流量計處于“先模仿，在創(chuàng)新”階段，精度在±0.2％~±0.5％，主要應(yīng)用于石油、化工、食品等以質(zhì)量流量計量結(jié)算的行業(yè).
濃縮污泥計量也屬于質(zhì)量流量計量結(jié)算范疇，但在國內(nèi)暫未找到采用質(zhì)量流量計的項目案例，原因是質(zhì)量流量計相對于其它儀表價格偏高，考慮成本因素而選擇了其它儀表。但在該方式中，只采用一臺質(zhì)量流量計就可以完成計量，比其它方式中需要多臺儀表組合計量的精度有大幅提高。
3.結(jié)論
3.1對比分析
　　綜合對比以上三種計量方式，方式一投資最少，計量精度較低約±10％左右；方式二投資相對較高，須新建濃縮計量池，但計量精度相對較高約±5％左右；方式三計量精度最高約±1％左右，但前期安裝調(diào)試周期較長，儀表投資較高。
3.2適用范圍
　　在項目計量精度要求較髙時，可選用質(zhì)量流量計計量；在項目用地滿足條件時，可采用新建濃縮計量池計量；在項目投資受限制，且對計量精度要求不髙時，可采用濃度計與流量計組合計量。

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