污水处理厂污水和污泥精确测量的方法和应用思路

在污水处理厂提质增效、厂—站—网一体化建设中，数字化转型既是重要的运行方式，也是协同高效、减污降碳的必要手段。污水处理厂数据采集层的最基本组成是流量、液位和水质，其中尤以流量最为关键，测量难度也比较大。

各类流量计在污水处理厂的全流程生产处理工艺中随处可见，传统的有电磁流量计、超声波多普勒流量计、超声波时差法流量计与巴氏计量槽等。随着计量设备的发展，超声波互相关流量计以其超高的测量精度、广泛的应用场景、超长的设备使用寿命、几乎免维护等优异性质从一众流量计中脱颖而出，本文就超声波互相关流量计在污水处理厂的各方面应用提供一些新的思路。

1、测量点位需要满足的要求

平直段需满足“前10后5”：从不同长度平直段对流场断面的测量影响来看，当上游平直段达到至少10×DN时流场才趋于稳定，并且当下游有转角、跌水等易形成回水的区域时也需要确保后方平直段至少有5×DN。

2、根据管道/渠道情况选择传感器类型，需根据具体情况来确定

①重力管选择装在管道内的楔形传感器，压力管选择装在管壁外的插入式传感器；

②满管与非满管均可以使用互相关流量计测量，但如果存在超低液位的情况，需要加装一个空气超声波传感器测量超低液位时的流速；

③如测量点位会遇到液位超过5米的情况，则需要加装另外的静压式液位计或雷达液位计等。

3、根据管径等信息选择传感器型号、数量及安装位置

① 根据管径的不同选择不同型号大小的传感器，对于因平直段不足、存在回水等问题造成流场有扰动的情况，可选择多组传感器叠加的方式；

② 特殊管道与异形管道，需根据实际情况确认；

③ 传感器安装位置及角度，由常水位、最低水位、污泥高度等因素综合决定，原则为安装在污泥界面以上、最低液位以下，并需要考虑到不同传感器的测量盲区。

4、根据实际情况选择合适的安装方案

常见的传感器固定方式有：涨圈法、L杆法、浮船法、渠道侧壁安装以及插入式安装。

①涨圈法： 适用于大部分DN150-DN2000的圆管，可灵活收缩放大并方便进行角度调整，但对于PE管、双壁波纹管这类内壁较为光滑的管道不适用；

②L杆法： 对管径、材质、管道形状等要求较低，安装简单方便，但遇到管口处于井室内、管口凸出井壁、需要精确控制安装角度、管道嵌入墙体等非常规情况时安装难度较大，需精确测量实际尺寸后定制L杆；

③浮船法： 适用于无法停水或没有降水条件的明渠或非满管的流量测量，安装较为方便；

④渠道侧壁安装： 适用于各种渠道尺寸，需要在渠道侧壁开孔固定，如无法开孔，则需要根据渠道形状定制固定件；

⑤插入式安装： 适用于压力管安装，亦可加装液位计后再重力管进行使用，满管/非满管均可，但需要在管道上打孔后焊接或使用抱箍固定。

污水流量作为污水处理行业生产过程中常用的过程控制参数，无论是基于处理企业本身对于污水处理环节经济核算的要求或是综合治污和工业过程控制等需求，污水总进口流量精准计量是污水处理厂一个非常重要的生产技术指标。

1、 污水厂进水流量计量，可将互相关流量计安装在进厂总管平直管道内，非满管流或满管流方式计量，非满管流采用管底或侧壁固定安装，满管流采用插入式安装；或者安装在沉沙池出水管道间，满管流方式计量，采用插入式安装。将插入式互相关流量计安装在电磁流量计上游直管段上，作为电磁流量计测量精度在线校核的方式，也可以作为电磁流量计维保期间的备份使用，甚至可以直接取代电磁流量计进行流量计量。

2、 预处理(通常为沉砂池)出水至多个二级生化池的配水量计量。

3、 生化池—好氧段混合液内回流量计量

某些工艺采用轴流泵进行好氧池混合液回流比的控制。目前尚未有成熟的好氧池混合液回流流量的测量方法。可以安装液下导流管+插入式互相关流量计的方法，精确测量好氧池混合液的流量，准确控制好氧池混合液回流量。

4、 二沉池回流污泥量计量

好氧池的混合液在二沉池泥水分离后，上清液进入后面的工艺或者直接排放，沉淀下来的污泥一部分成为剩余污泥处理掉，一部分回流补充好氧池流出的活性污泥，其中从二沉池返回到曝气池的回流污泥量与污水流量的比值（回流比）是该工艺的重要参数。回流污泥的悬浮物浓度约6000-8000mg/L，互相关流量计可以满足悬浮物5-40000mg/L情况下的精确流量测量；可使用侧壁安装互相关流量计或插入式互相关流量计来测量回流污泥的流量。

5、 二沉池至深度处理段各单体的配水流量计量

二沉池到深度处理系统，往往采用渠道式的非满管重力流。可以采用侧壁安装互相关流量计或插入式互相关流量计来测量二沉池到深度处理系统的流量，实现对深度处理系统的精确配水。

6、 消毒接触池实际进水流量计量(配合加药量，保证CT值)、消毒药剂计量、生化池或反硝化滤池反硝化碳源投加量计量、高效沉淀池化学除磷药剂计量。

污水处理厂精确消毒加药工序不仅关系到污水处理环节的经济核算，也是确保污水处理效果的重要保障，无论是对于紫外消毒、加氯消毒、臭氧消毒等工艺，来水量的精确测量则是精确消毒加药的基本要求，可在污水处理厂消毒渠侧壁安装楔形互相关流量计或插入式互相关流量计。

7、 二沉池剩余污泥流量计量、深度处理排泥水计量(高效沉淀池化学剩余污泥、下向流砂滤池气水反冲排泥水、连续砂滤池冲洗水、滤布滤池冲洗排水、反硝化滤池反冲水、上向流流化床反冲水等)。

8、 重力浓缩池上清液计量、污泥脱水机房进料泵流量计量、脱水机药剂投加计量。

9、 总出口出水流量计量

污水处理厂总出口流量由于受泵运行状态控制，流量测量存在满管/非满管交替运行的问题，液位、流速波动剧烈。可在总出水管（压力管）上安装插入式互相关流量计或在下游第一个检查井内安装管道内互相关流量计（重力管）进行出水总量计量。

10、 进出水水量平衡

进出水水量平衡是确保污水处理厂生产处理工艺稳定运行的重要指标，由于计量仪表之间的测量精度差异及测量误差等问题，进出口流量计无法提供稳定、可靠的流量数据，污水处理厂进出水量难以平衡的问题往往给管理人员带来严重困扰，可在污水处理厂进出水总管均安装互相关流量计确保污水处理厂进出水水量平衡。