固体流态化流量计

AV9000 流量计在污水处理厂回流系统中的应用A2O工艺是较为常见的一种污水生物处理工艺，其中回流系统包括混合液内回流和污泥外回流，混合液内回流是将好氧池混合液回流至缺氧池，使回流至缺氧池的硝酸盐和亚硝酸盐进行反硝化脱氮。污泥外回流是将污泥从沉淀池底部回流至厌氧池，以确保整个A2O生物系统保持一定的污泥浓度。因此控制回流量，对于污水工艺的稳定运行和处理效果至关重要。长期以来，污水厂运营人员通常以回流泵额定流量和性能曲线，并配合个人经验估算和控制回流量，但是随着国家节能减排战略实施和污水处理厂工艺的精细化管理需要，精确的回流量计量和控制成为其中一项污水处理流程的改善目标。本案例为某采用A2O工艺的污水处理厂为更好的控制回流系统的运行，合理安排回流比。使用FL1500控制器和AV9000浸没式流量计系统监测回流系统的流量变化情况，指导工艺运行，提高运行效率。A2O工艺流程图监测点位选取污泥回流池其中一部分总长约20米的直管段，安装点位于直管段靠近中心部位，池深1.4米，宽度1.2米，符合流量计安装前十后五的基本原则，即流量计安装点上游10倍管道宽度和下游5倍管道宽度的距离范围内是平稳流态，没有弯折和支流。AV9000浸没式流量探头符合IP68防水级别，使用L型支架安装于回流池底部，安装高度略高于污泥常年沉积面之上，支架固定部分位于侧壁，可上下调节方便维护，参见下图1。FL1500控制器安装于回流池上方的空置处，安装于不锈钢机箱内，下方使用膨胀螺栓固定于混凝土基质上，参见下图2。整套系统使用220VDC市政供电，可通过FL1500控制器现场查看瞬时流量，实时监控流量变化，指导工艺流程。监测数据通过4-20ma信号上传至客户数据平台查看下载。图1 AV9000安装点图2 FL1500安装点现场AV9000流量计测量数据稳定，可输出水深、流速、流量等常规参数。其中最重要的流量数据与回流泵估算流量一致。测试阶段内，回流泵估算数据在1600-1700立方米/小时，AV9000流量计数据在1650立方米上下，呈小幅波动状态，符合实际情况。现场长期数据的稳定性良好，可以反馈回流系统整体流量情况并指导回流泵运行，对于流量控制起到了重要作用。流速面积法测量，数据稳定可靠。现场显示和后台数据同步，可实现多种数据查看方式。安装维护简便，无需复杂经验。整体系统稳定，兼容性良好，易于操作。本案例中的AV9000流量计和FL1500控制器组成回流池流量监测系统，用于市政污水处理厂内部工艺管控，实现工艺精细化管理。总体来看，在保证运维工作能够按照标准流程完成的情况下，AV9000流量计可以完成回流池流量监测，为客户监测回流流量和控制污水处理过程中的回流比提供帮助。END

超声波流量计是近年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表，国际上天然气贸易计量就是采用超声波流量计。相比传统的涡轮流量计和孔板流量计，超声波流量计在测量天然气、沼气流量中的应用更具优势。 超声波频率高，波长短，衍射不严重，具有良好的定向性且穿透能力强。超声波流量计的基本原理是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传播时传播速度不同引起的时差来计算被测流体速度，因此这种原理又称为“时差法”。超声波流量计的工作原理 如上图所示，探头1发射信号，信号穿过管壁1、流体、管壁2 后被另一侧的探头2接收到 在探头1发射信号的同时，探头2也发出同样的信号，经过管壁2、流体、管壁1后被探头1接收到 由于流速的存在使得两时间不等，存在时间差，因此根据时间差便可求得流速，进而得到流量值。超声波流量计剖析图 超声波流量计具有以下主要优势： 1.高精度，满足低流量测量 超声波流量计的主要优点之一是高精度，不受气体中固体颗粒和液滴的影响，并且可采用多次反射将声程加长。单路径超声波流量计的精度通常在1％至2％的范围内，而通过使用多条路径，它可以达到0.5或更高的精度范围。此外，由于超声波流量计量程比较宽，它非常契合小型沼气工程的“峰谷”特性，能够满足低流量测量。 2.极少的压力损失 压损是天然气输送中存在的主要问题。孔板流量计流体压力损失的主要原因是孔板前后涡流的形成以及流体的沿程摩擦，它使得流体具有的总机械能的一部分不可逆转地变成了热能，消失在流体内。涡轮流量计依赖转子转速来确定流量，当天然气流经涡轮，引起转子旋转，同样会产生压损。 使用超声波流量计，不用在流体中安装测量元件，故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行，因而极少或无压力损失，是一种理想的节能型流量计。 3.无运动部件 运动部件主要是涡轮流量计的问题，涡轮流量计的转子，包括轴承，都会受到磨损。化学品和污垢在影响轴承的同时，也会影响涡轮流量计的性能。超声波流量计不存在易于磨损的运动部件，可保证长期使用精度不变，与此同时，无运动部件也让超声波流量计具有低维护特性。 4.低维护 无运动部件是超声波流量计低维护的原因之一，另一个因素则与它本身无磨损有关。孔板流量计随着时间推移不断遭受磨损，导致测量准确性劣化。当流体中存在污垢或任何其它杂质，则尤其如此。因此，孔板式流量计需要定期检查磨损，并确定它们是否仍然读数准确。与之相反的，由于超声波流量计不会磨损，并且没有运动部件，维护成本非常低。 5.轻松处理大尺寸管径 超声波流量计可以轻松地适用于大尺寸的管道。事实上，用于天然气流量测量的超声波流量计最适合6英寸及更大的管道。为了测量大管道中的天然气流量，例如20、30和36英寸管道，可能需要不止一个的孔板流量计。在这些情况下，流体有时会被转移到一组较小的管道中，以达到测量的目的。这也是为什么超声波流量计可以代替多达十个孔板流量计。超声波沼气流量计BF-3000 四方仪器自主研发的超声波沼气流量计BF-3000，巧妙地在流量计中融入了CH4测量功能，实现了沼气流量、成分的同时测量。不仅能够适应国家沼气产品补贴政策，防止鼓空气获取补贴的现象出现，也能够成为沼气工程运行的可靠数据来源，充当沼气工程验收、监督的“金标准”。 由于超声波流量计利用超声波对流体的流量进行测量，其比传统仪表更能适应工业现场的环境，不仅可以测量常规管道流量，还可以测量诸如具有强腐蚀性、放射性、易燃、易爆等特点的流体，因此测量具有高水分和高H2S的沼气自然也不在话下。 17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口。可以说，超声波流量计的出现是又一个里程碑，它见证了国内涌现的一批科技创新企业，也见证了当今微电子技术和计算机技术的飞跃发展如何极大地推动了流量仪表的更新换代。来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术，转载请务必注明出处

摘要：美国内珀维尔市通过安装准确耐用的流量计，消除了传感器漂移，为流量监测系统提供了可***的数据。通过对这些可***的流量和液位数据进行分析，能够分析市政排水管网的状态，判断入流和渗漏问题，优化对市政排水管网的维护和管理，执行最优的污水管道修复策略，最终减少进入污水处理厂的流量。关键词：流量监测；市政排水管网；入流和渗漏；优化The successful application of Sigma flow meter in municipal sewer systemHuang Weiming1, Fang Wen2, Marcia Kinley3(1. Hach Company Beijing Representative, 2.Hach Company Beijing Representative, 3. Hach Company)Abstract: The city of Naperville has installed the strong and accurate flow meter, eliminated sensor drift, and provided reliable data for the flow monitoring system. By analyzing these reliable data of flow and level, we can know the status of the municipal sew system, judge the problem of infiltration and inflow, optimize the maintenance and manager for municipal sewer system, execute the optimized strategy for sewer rehabilitation, and finally reduce the flow into water treatment plant.Key word: flow monitoring municipal sewer system infiltration and inflow optimize 1、市政排水管网概述市政排水管网是城市基础卫生设施的重要环节。它的作用就是及时可***地排除产生的污水或废水，给城市创造一个安全的生存和生产环境，对于维护城市公共卫生、保障人民身体健康具有非常重要的意义。市政排水管网有合流制和分流制两种排水系统。合流制排水系统中，生活污水、降雨径流和工业废水混合排入同一管道。分流制排水系统中，生活污水和工业废水在城市污水管道排出，雨水单独由雨水管道排出，能够有效减少降雨对城市污水处理厂造成的冲击。大部分的老城采用的是合流制排水系统，大部分的新城市以及开发区采用的是分流制排水系统，合流制排水系统正逐步向分流制排水系统演变。 2、美国内珀维尔的市政排水管网问题内珀维尔的污水收集系统是一个独立的下水道系统，包含了469英里的污水管道和19个泵站，大多数管道都是重力流形式。收集到的污水和来自附近沃伦维尔小镇的污水汇合，进入日均处理量约为8.5万吨/天的污水处理厂。内珀维尔大部分建于20世纪60年代的混凝土管道正迅速变坏，而且，其中还有一部分管道建于20世纪20年代。在污水长年累月的腐蚀及其他环境因素的作用下，污水管道严重老化，破损和堵塞的危险成为市政管理者主要关心的问题。一方面，由于污水管道的破损，地下水可能会进入污水收集系统。我们称之为渗漏。另一方面，降雨时，由于雨水管路接到了污水管路，雨水会进入污水收集系统。我们称之为入流。入流和渗漏问题会引起污水收集系统过载，冲击污水处理厂的运行，造成更高的处理费用和过多的泵房运行成本；还会造成污水管道水位升高，当超过水位警戒线时，会导致污水回流，如图1所示；甚至会造成检修口溢流，破坏环境卫生，影响公共健康。 图1、过载水位警戒线Figure1. Warning level when overload所以，只有减少入流和渗漏问题，才能够有效避免污水收集系统过载，从而节省处理费用，保护环境以及公共健康。这就要求能够快速找到具有入流和渗漏问题的污水管道，进行修复。然而，要在如此多的污水管道中，找到具有入流和渗漏问题的污水管道不是一件容易的事情。况且，污水管道的环境极其恶劣，难闻的、有毒的气体随时会阻止维护工作的进程。随着经济的飞速发展，排水管网也在不断扩大。迫切需要一种快速简便的方法，来找到管网中存在入流和渗漏问题的污水管道。3、全新Sigma流量计的应用信息系统是市政基础设施有效运行和维护的关键，包括污水收集系统。对于污水收集系统而言，流量测量技术是信息系统的关键因素。只要能正确使用流量计，就能得到准确的流量，从而为减少入流和渗漏问题提供所需的关键信息。这些准确的流量数据，对于污水管网的运行和维护是很重要的。对污水管网进行恰当的运行和维护，能够减少污水管道的入流和渗漏问题，从而减少对污水处理容量的需求，带来更高的使用率，降低成本。对污水流量进行完全和准确的测量，还能够判断哪些污水管道的入流和渗漏问题比较严重，从而确定需要修复的污水管道。 图2、Sigma流量计探头的安装Figure2. Installation of the Sigma flow meter内珀维尔从20世纪80年代后期就开始解决入流和渗漏问题，2002年开始加快问题解决的进程。最近，安装了HACH公司的Sigma AV流量计，如图2所示，并开发出很好的流量监测信息系统，能够提供污水收集系统当前状态的实时信息。整个流量监测系统有24个固定监测点和10个临时监测点，用于监测排水主干管、干管的重要节点部位的流量。其中两个固定监测点测量来自沃伦维尔小镇的流量，用于收费目的。剩下的监测点主要用于入流和渗漏的监测。在适当的位置安装适当的流量计，根据这些流量计测量到的流量信息，就能知道哪条污水管道的入流和渗漏问题最严重。区分出市政排水管网中入流和渗漏问题最严重的这部分管道，就能有针对性的进行修复。这样，就把有限的资源投入到收益最大的地方。流量监测系统的功能，是建立在可***的流量信息上的。目前，有多种不同的测量技术用于流量测量，选择正确的流量和液位传感器是很关键的。Sigma AV流量计采用更加准确耐用的流量测量技术&mdash &mdash 多普勒频移技术。如图3所示，流体中的颗粒（固体或者气泡）使超声信号产生频率偏移，频率偏移和颗粒的流速成比例关系，通过测量频率偏移测量流体的流速；利用浸没压力方法测量液位从而计算出横截面积。根据测量的流速和面积计算出液体的流量。 图3、Sigma AV流量计测量原理Figure3. Measuring principle of Sigma AV sensorSigma AV流量计能够在苛刻的条件下，连续测量而没有漂移，能够在更长的维护间隔内工作，提供更加准确的流量数据，从而为城市的入流和渗漏减排计划带来了进一步的准确度和效率。有了可***、精确的流量计后，就能准确的判断污水管道的问题了。比如：1、流速下降了，液位却出现了一个峰值，说明有堵塞现象。用户有一次在查看数据时发现了这种现象，如图3所示。到达现场提起检修口的盖子检查，发现有一块胶合板堵住了水流。 图4、污水管道出现堵塞的情况Figure4. Showing sewer blocked2、在下雨时，流量有明显的增加，说明该污水管道有入流或者渗漏的问题，需要对这段污水管道进行修复。如图4所示。 图5、下雨时污水管道有入流和渗漏的情况Figure5. Showing infiltration and inflow when rainfall如果在下雨时，同时有多个测量点的流量有明显的增加，说明有多段污水管道出现了入流和渗漏问题。而又因为资源有限，不能同时解决所有污水管道的问题。这时候，就需要判断入流和渗漏问题最严重的污水管道，先解决这段污水管道的问题具有最大的成本效益。比较这几个流量增加的测量点，可以发现流量增加最多的那段污水管路就是入流和渗漏问题最严重的。到目前为止，内珀维尔市已经减少大量的入流和渗漏问题。由于问题的解决，减少了进入污水处理厂的污水量，就没有必要再新建污水处理厂了。4、结语内珀维尔市安装了更加准确耐用的流量计，为流量监测系统提供了可***的数据。内珀维尔市的流量监测系统，由于有了可***的流量和液位数据，能够快速准确的分析城市排水管网的状态，判断污水管道是否出现入流和渗漏问题，对城市入流和渗漏减缓工程有着积极的意义。根据排水管网的分析结果，能够优化对污水管网的维护和管理，还能够执行最优的污水管道修复策略，最终减少入流和渗漏问题对污水处理厂造成的冲击。通过准确、连续的流量和液位监测，我们不仅可以分析污水管道是否堵塞，是否出现入流和渗漏问题，还可以分析污水管道是否发生污水泄漏，从而防止污水对环境的污染，保护环境。 参考文献[1] 叶萍. 中国城市排水建设发展的思考. 时代金融. 2006，4：95-97；[2] 王昊阳. 城市分流与河流制混合区域排水管网水质水量变化特征. 清华大学硕士学位论文. 2007，6； 详情请点击