0　引言
　　污(wu)水處理工(gong)程一般包(bao)含污水預(yu)處理系統(tong)、生化處理(li)系統、污泥(ni)✨處理系統(tong)三部分。污(wu)水預處理(li)系統主👣要(yao)由進水泵(beng)、粗細格栅(shan)、砂水分離(li)器等構成(cheng);生化處理(li)系統是污(wu)水處理的(de)核心,一般(ban)含沉澱、絮(xu)凝、厭氧🐅、缺(que)氧、好氧等(deng)工藝流程(cheng);污泥處理(li)系統由污(wu)泥濃縮池(chi)、污泥脫水(shui)機等組成(cheng),包括污泥(ni)勻質🚩、濃縮(suo)、脫水、處🈲置(zhi)四道基本(ben)工序。
　　污水(shui)處理工程(cheng)涉及液位(wei)(差)、流量、壓(ya)力、溫度、濃(nong)度(含PH、溶🤩解(jie)氧等⛹🏻‍♀️)、濁度(du)等多種工(gong)藝參數的(de)測量。其中(zhong)液位測量(liang)❄️占很大比(bi)重,在各個(ge)工藝階段(duan)幾乎都有(you)液位檢測(ce)點。測量介(jie)質包含水(shui)和溶液兩(liang)種。溶液是(shi)指用于改(gai)善污水水(shui)質的溶液(ye)如:酸、堿等(deng),一般❗純溶(rong)液于儲罐(guan)中貯存,混(hun)合溶液存(cun)💰于帶攪拌(ban)器的混凝(ning)土池内。毋(wu)庸多言,水(shui)作爲污水(shui)處理的對(dui)象,對其液(ye)位的檢測(ce)數量是最(zui)多的。相對(dui)⛷️其它工藝(yi)流程,污水(shui)處理工程(cheng)的水位測(ce)量有它自(zi)身的特點(dian):
1)測量介質(zhi)一般是含(han)泥沙、油污(wu)等多種無(wu)機、有機污(wu)染物的污(wu)水,大多存(cun)于室外敞(chang)口池中;
2)生(sheng)化處理系(xi)統使用氣(qi)浮工藝的(de)水面上多(duo)存在泡沫(mo);
3)調節池、濃(nong)縮池等多(duo)設有攪拌(ban)器。相對于(yu)其它種類(lei)的測量儀(yi)表,适合污(wu)水處理工(gong)程使用的(de)液位儀類(lei)型衆多。有(you)接觸和非(fei)接觸🏃🏻測量(liang)兩類,涉及(ji)包括差壓(ya)式、浮力式(shi)、電學式、聲(sheng)學⛷️式等多(duo)🈚種測量原(yuan)理的液位(wei)計。這對儀(yi)表的選擇(ze)☂️提供了很(hen)大空間,同(tong)時也帶來(lai)了合理選(xuan)型的難度(du)。本文以實(shi)際使用普(pu)遍,數量多(duo)的磁翻闆(pan)液位計、投(tou)入式液位(wei)計、超聲波(bo)液位計和(he)雷達液位(wei)⭕計爲例,結(jie)合原♍理,總(zong)結實際工(gong)作中液位(wei)計選型、安(an)裝、使用和(he)維護的經(jing)驗。
1　磁翻闆(pan)液位計
1.1　測(ce)量原理
　　磁(ci)翻闆液位(wei)計主要基(ji)于浮力和(he)磁力原理(li)。帶有磁體(ti)的浮子(簡(jian)稱磁性👄浮(fu)子💘)在被測(ce)介質中的(de)位置受浮(fu)力作用影(ying)響。液位的(de)變化導緻(zhi)磁性浮子(zi)位置的變(bian)化、磁性浮(fu)子和磁翻(fan)👄柱(也成爲(wei)磁翻闆)的(de)靜磁力耦(ou)🌈合作用導(dao)緻磁翻柱(zhu)翻轉一定(ding)角❤️度(磁翻(fan)柱表面塗(tu)敷不同的(de)顔色),進而(er)反映㊙️容器(qi)内液位的(de)情況。
1.2優缺(que)點及注意(yi)事項
1)顯示(shi)清晰、讀數(shu)直觀,方便(bian)現場監控(kong)。
2)一般選用(yong)帶遠傳功(gong)能的磁翻(fan)闆液位計(ji),不需多組(zu)☔液位計👉組(zu)合,即可同(tong)時實現現(xian)場和操作(zuo)室監控,設(she)備開🧑🏾‍🤝‍🧑🏼孔少(shao)。

3)測(ce)量介質髒(zang)污時,易堵(du)。根據介質(zhi)情況,應定(ding)期清洗💞主(zhu)導管💋,清除(chu)管内沉積(ji)雜質。建議(yi)配套排污(wu)閥方便檢(jian)修。若測量(liang)介質含腐(fu)蝕🈲性時,須(xu)選用耐腐(fu)蝕的産品(pin)。
4)如圖1示,通(tong)常情況下(xia),工藝與儀(yi)表專業的(de)設計、維護(hu)以法蘭爲(wei)界,因此,須(xu)注意液位(wei)計法蘭與(yu)工藝接管(guan)法蘭配對(dui)。另外🔞,液位(wei)計根部閥(fa)V1、V2屬工藝選(xuan)型或由儲(chu)罐配套。爲(wei)保證液位(wei)計檢修時(shi),不影響生(sheng)産,V1、V2必須選(xuan)用優質産(chan)🈲品,故在儲(chu)罐設計或(huo)采購時,儀(yi)🌂表專業須(xu)向工藝專(zhuan)業👌提出要(yao)求。
1.3使用位(wei)置
　　在污水(shui)處理工程(cheng)中多選用(yong)側裝式的(de)磁翻闆液(ye)位計,常用(yong)于需現場(chang)和操作室(shi)兩地監控(kong)的位置,如(ru)酸罐、堿罐(guan)、部分藥罐(guan)液位檢測(ce)。
2投入式液(ye)位計
2.1測量(liang)原理
　　基于(yu)所測液體(ti)靜壓與該(gai)液體高度(du)成正比的(de)原理,采🏃🏻‍♂️用(yong)💯多晶🈲矽、陶(tao)瓷或電容(rong)壓力傳感(gan)器,将靜壓(ya)轉成🚶‍♀️電信(xin)号。一般由(you)🤞直接投入(ru)液體中的(de)傳感器、用(yong)于信号放(fang)大、校正、補(bu)償、結果顯(xian)示的變送(song)器和導氣(qi)或連🈲接電(dian)纜(傳感器(qi)與變送器(qi)連接👣)三部(bu)分組成。
2.2優(you)缺點及注(zhu)意事項
1)結(jie)構簡單,價(jia)格較便宜(yi)。
2)傳感器直(zhi)接投入被(bei)測液體内(nei)測量,因此(ci)不受介質(zhi)㊙️起㊙️泡影🔴響(xiang)。
3)由于傳感(gan)器與變送(song)器間爲柔(rou)性連接,儀(yi)表貯存及(ji)運🏃輸方便(bian),尤其在大(da)量程的液(ye)位測量中(zhong),其優勢更(geng)突出📧。安裝(zhuang)方便🌈,隻須(xu)将傳感器(qi)直接投入(ru)被測液體(ti),即可實現(xian)測量。
4)水流(liu)沖擊、摩擦(ca)振動(尤其(qi)是與液位(wei)變化同方(fang)向的振☔動(dong))等✔️因㊙️素💃會(hui)改變投入(ru)式傳感器(qi)在液體中(zhong)的位置,進(jin)而影響測(ce)量值💰,所以(yi)最好将液(ye)位計安裝(zhuang)于水🔞流相(xiang)對平穩的(de)地點。受現(xian)場條🚩件制(zhi)約,無法避(bi)免時🔆,最好(hao)将傳感器(qi)置于隔離(li)管中安裝(zhuang)或選擇其(qi)它種📐類的(de)液位計。圖(tu)2爲加裝隔(ge)離管的投(tou)入式液位(wei)計在某調(diao)節池中的(de)應用示例(li),使用隔離(li)管避免了(le)因攪拌器(qi)工作引起(qi)的水流沖(chong)擊,保證了(le)測量的正(zheng)确率。
5)使用(yong)于水質過(guo)差的環境(jing)時,傳感器(qi)套孔易被(bei)污泥堵📐塞(sai),導緻測量(liang)值失真,需(xu)酌情定期(qi)清洗維護(hu)。爲減少套(tao)孔被污泥(ni)堵塞的概(gai)率,建議将(jiang)其安裝于(yu)離池底大(da)于📱100mm的位置(zhi),并使用隔(ge)離管。
6)使用(yong)壽命較短(duan)。使用一段(duan)時間後,易(yi)出現零點(dian)或量程漂(piao)移✍️,現場🛀校(xiao)準有難度(du)。
2.3使用位置(zhi)
　　雖然投入(ru)式液位計(ji)存在使用(yong)壽命較短(duan),傳感器易(yi)堵等缺點(dian),但由于它(ta)在價格和(he)安裝維護(hu)方面的優(you)🔞點,尤其是(shi)😄價格方面(mian),一般僅千(qian)元左右,相(xiang)對于後文(wen)👣提到的超(chao)聲波、雷達(da)液位計一(yi)般需萬元(yuan)左右,有較(jiao)大優勢,目(mu)前仍是污(wu)水處理工(gong)程測量敞(chang)口容器液(ye)位使用較(jiao)多的液位(wei)計之一。
　　在(zai)上清液集(ji)水池、清水(shui)池、濾池等(deng)水質相對(dui)較好的工(gong)藝流程⛹🏻‍♀️中(zhong)使用時,壽(shou)命較長,幾(ji)乎免維護(hu)。可以使用(yong)在水質差(cha)的環境中(zhong),但不适合(he)池底淤泥(ni)層過厚🚶‍♀️的(de)池内使用(yong)。加㊙️裝隔離(li)管後可👨‍❤️‍👨應(ying)用于部分(fen)帶攪拌器(qi)的調節🔞池(chi)、濃縮池等(deng)。

3超聲波液(ye)位計
3.1測量(liang)原理
　　超聲(sheng)波液位計(ji)是利用回(hui)波測距原(yuan)理的非接(jie)觸式儀表(biao)。回波測距(ju)原理又稱(cheng)行程時間(jian)或傳播時(shi)間(TOF,Time ofFlight)測量原(yuan)理。它是通(tong)過一個可(ke)以發射能(neng)量波(一般(ban)爲脈沖信(xin)号)的裝置(zhi)發射能量(liang)波,能🥰量波(bo)遇到障礙(ai)物反射,由(you)一個接收(shou)裝置接收(shou)💃反射信号(hao)。根據測量(liang)🌈能量波運(yun)動過程的(de)時間差來(lai)确🛀定物位(wei)變化🈲情況(kuang)。由電子裝(zhuang)置對能量(liang)😍波信号進(jin)行處🌐理,最(zui)終轉化成(cheng)與物位相(xiang)關的❓電信(xin)号。利用超(chao)聲波作爲(wei)能量波的(de)液位計即(ji)是超聲波(bo)液位計。其(qi)測量原理(li)如圖3示。液(ye)位高度計(ji)⭐算公式如(ru)下:

　　其中,C爲(wei)超聲波在(zai)空氣中的(de)傳播速度(du);t爲超聲波(bo)由液位計(ji)到水面往(wang)返一次的(de)時間。由公(gong)式可見,液(ye)位高度受(shou)超聲波傳(chuan)播速度的(de)影響。而超(chao)聲波是利(li)用氣體(絕(jue)大多數情(qing)況下是空(kong)氣)作爲傳(chuan)播介質,空(kong)氣的壓力(li)(真⚽空度)、溫(wen)度🍓、濕度、氣(qi)流等變化(hua)會改變超(chao)聲波傳播(bo)速度☁️。例如(ru),超聲波速(su)度與溫度(du)🏃‍♂️的近似公(gong)式♉爲:
C= C0+ 0.607× T
　　式中(zhong),C0爲零度時(shi)的聲波速(su)度332m/s;T爲實際(ji)溫度(℃)。
　　可見(jian),溫度變化(hua)會産生液(ye)位測量誤(wu)差。超聲波(bo)液位計的(de)✂️超聲放射(she)及接收裝(zhuang)置均安裝(zhuang)于同一探(tan)頭中,這就(jiu)決定了隻(zhi)能在❤️發射(she)引起的傳(chuan)感器餘振(zhen)基本☂️消失(shi)後,接收裝(zhuang)置才能檢(jian)測反射回(hui)波。另外,超(chao)聲發🐕射是(shi)以脈沖方(fang)式進行,而(er)脈沖具有(you)一定的時(shi)間寬度,因(yin)此,在超聲(sheng)發射到餘(yu)振基本消(xiao)失的這段(duan)時間🐪t'内,液(ye)位計不能(neng)正常工作(zuo),這段時間(jian)對應的液(ye)位

　　B稱爲盲(mang)區,如圖3示(shi),被測的最(zui)高液位如(ru)進入盲區(qu),儀表将不(bu)能正确檢(jian)測。盲區大(da)小取決于(yu)發射裝置(zhi)的功率。一(yi)般而言🔴,發(fa)射裝置功(gong)率越大,發(fa)射頻率就(jiu)越低,餘振(zhen)💛衰減時間(jian)越長,盲區(qu)也就越大(da)。
3.2優缺點及(ji)注意事項(xiang)
1)具有工作(zuo)可靠、精度(du)高、使用周(zhou)期長、免維(wei)護的特點(dian),并具有🧑🏾‍🤝‍🧑🏼相(xiang)🚶對的價格(ge)優勢。
2)在污(wu)水處理工(gong)程中,多可(ke)選用一體(ti)式液位計(ji),安裝簡便(bian)。
3)回波反射(she)産生的幹(gan)擾回波和(he)假回波,可(ke)通過軟件(jian)👉來排除,但(dan)有效回波(bo)強度也同(tong)時被衰減(jian)。因此,設計(ji)🈲選型時,要(yao)考慮衰減(jian)🐅因素,選擇(ze)量程要留(liu)有一定的(de)餘量。
4)爲了(le)盡量減少(shao)幹擾回波(bo),安裝位置(zhi)要盡可能(neng)選擇液面(mian)🌍平穩的位(wei)置,同時遠(yuan)離扶梯、檢(jian)修通道、進(jin)水口🚩、出水(shui)口、攪拌器(qi),盡可能與(yu)池壁保持(chi)較遠的距(ju)離。在探頭(tou)規定的波(bo)束發射⭐角(jiao)下,錐形波(bo)束在最低(di)測量液面(mian)上的投影(ying),不與容器(qi)壁及其它(ta)能反射聲(sheng)波的✔️構件(jian)接觸。在避(bi)開盲區的(de)前提下,盡(jin)量貼近最(zui)高液面安(an)裝,以減少(shao)池壁回波(bo)的幹🐪擾。爲(wei)獲得盡可(ke)能強的回(hui)波,要保證(zheng)探頭與被(bei)測界面垂(chui)直。
5)首次投(tou)運,須對儀(yi)表進行使(shi)用位置、介(jie)質特性、工(gong)藝條件等(deng)内🚶‍♀️容🐆的設(she)定,完成空(kong)程、滿量程(cheng)校正。利用(yong)配套軟🏃件(jian)進行回波(bo)曲線檢🈲查(cha),抑制幹擾(rao)回波。建議(yi)在☀️有條件(jian)的情況下(xia),在池✨壁上(shang)分别标注(zhu)液位滿量(liang)程的20%、50%、95%、三點(dian),以💛方便今(jin)後維護和(he)校驗。
6)爲避(bi)免因壓力(li)、溫度等特(te)性變化而(er)産生的液(ye)位誤差,應(ying)㊙️選擇有溫(wen)度補償的(de)産品。
7)泡沫(mo)是聲波反(fan)射不充分(fen)的表面,會(hui)吸收一部(bu)分或㊙️是全(quan)部⛹🏻‍♀️的聲波(bo)脈沖能量(liang),減少或是(shi)完全消除(chu)回波信号(hao)。因此,在被(bei)測液面存(cun)在泡沫的(de)場合,不能(neng)使用。但在(zai)泡沫較輕(qing)㊙️,盲區允許(xu)的情況下(xia),可通過加(jia)大液位計(ji)的功率,來(lai)實現測量(liang)。

3.3使(shi)用位置
　　超(chao)聲波液位(wei)計不能使(shi)用在測量(liang)工況變化(hua)劇烈或真(zhen)空♋的💔場合(he)🥵,但污水處(chu)理工程一(yi)般不存在(zai)上述情況(kuang),這一優💋勢(shi)使超聲波(bo)液位計在(zai)污水處理(li)工程中得(de)以廣♌泛應(ying)用。
　　除了不(bu)能使用在(zai)有大量泡(pao)沫、液位波(bo)動劇烈的(de)地方外,幾(ji)乎🍉可在污(wu)水處理的(de)各個工藝(yi)流程中廣(guang)泛使用,用(yong)于測量水(shui)池液位、液(ye)位差等。
4雷(lei)達液位計(ji)
4.1測量原理(li)
　　超聲波、雷(lei)達液位計(ji)都是利用(yong)回波測距(ju)原理的儀(yi)表。利用電(dian)磁波作爲(wei)能量波的(de)☎️液位計即(ji)是雷達液(ye)位計,又稱(cheng)微波液位(wei)計。
雷達液(ye)位計按結(jie)構可分爲(wei)天線式和(he)導波式。天(tian)線式通過(guo)天線發射(she)和接收電(dian)磁波,其結(jie)構與超聲(sheng)波液位🥵計(ji)最爲相🏃🏻似(si),都屬于🔞非(fei)接觸式儀(yi)表。導波式(shi)是微波液(ye)位計的一(yi)種變型,英(ying)文名稱是(shi)Time DomainReflectometry(時域反射(she)法)或簡稱(cheng)TDR,也俗稱導(dao)波雷達,通(tong)常采用脈(mo)沖波方式(shi)工作。與微(wei)波液🔴位計(ji)不同點在(zai)于微波脈(mo)沖不是通(tong)過🛀🏻空間傳(chuan)播,而是㊙️通(tong)過一根(或(huo)兩根)從液(ye)位上方伸(shen)入、直達容(rong)器底的導(dao)波體傳播(bo)。導波體可(ke)以是金屬(shu)硬✔️杆⭐或柔(rou)性金屬纜(lan)繩✂️。微波脈(mo)沖沿杆或(huo)纜的外側(ce)向下傳播(bo),在被測液(ye)面上被反(fan)射,回波被(bei)天線接收(shou),由發射脈(mo)沖與回波(bo)脈沖的時(shi)間差即可(ke)計算出傳(chuan)播距離。
　　低(di)頻雷達具(ju)有較大的(de)波束角和(he)較長的波(bo)長,使之在(zai)有液面擾(rao)動或攪拌(ban)的情況下(xia)能提供最(zui)好的回波(bo)曲線。但🧑🏾‍🤝‍🧑🏼其(qi)較大的波(bo)束角制約(yue)了使用範(fan)圍。爲彌補(bu)這一😘缺陷(xian),在實際産(chan)品中,低頻(pin)雷達多與(yu)導波管結(jie)合。也就👌是(shi)說,一般導(dao)波雷達液(ye)位計多使(shi)用低頻雷(lei)達。
4.2優缺點(dian)及注意事(shi)項
　　由于雷(lei)達液位計(ji)與超聲波(bo)液位計在(zai)測量原理(li)上相同,本(ben)文3.2中1～ 5同樣(yang)适用于雷(lei)達液位計(ji)。但由于雷(lei)達液位計(ji)的特殊‼️性(xing),和超聲波(bo)液位計相(xiang)比較,還有(you)以下特點(dian):
1)由于微波(bo)(電磁波)傳(chuan)播不依賴(lai)介質,所以(yi)雷達液位(wei)計不👌受介(jie)質特性如(ru)壓力、溫度(du)、真空度等(deng)影響,所以(yi)測量精度(du)較超聲波(bo)液位計高(gao)。可以使用(yong)在工況變(bian)化較大或(huo)有蒸汽等(deng)超聲液位(wei)🌐計不能⁉️正(zheng)常工作的(de)場合。
2)微波(bo)(電磁波)以(yi)光速傳播(bo),使得雷達(da)液位計測(ce)量更靈敏(min),刷新速度(du)更快。

3)表1示(shi)出了不同(tong)特性的泡(pao)沫,對微波(bo)、超聲波信(xin)号的♉不同(tong)👅影🐕響。由💯于(yu)污水處理(li)工程液位(wei)測量所涉(she)幾乎全是(shi)濕性泡沫(mo),所以雷達(da)液位計可(ke)代替超聲(sheng)波液位計(ji)在液面有(you)泡沫的‼️場(chang)合使用。
4)使(shi)用導波雷(lei)達,可在帶(dai)攪拌、液面(mian)擾動等複(fu)雜工況或(huo)安裝🤟空間(jian)有限的場(chang)合實現測(ce)量。導波雷(lei)達液位計(ji)安裝在有(you)攪🔴拌器的(de)液體中,若(ruo)液體流速(su)過快,建議(yi)将導波管(guan)末端固定(ding),以減少導(dao)波管受力(li)。
5)部分産品(pin)配套有智(zhi)能軟件,可(ke)實現不規(gui)則池底的(de)⚽液位測量(liang)。
6)雷達液位(wei)計比超聲(sheng)波液位計(ji)價格稍貴(gui)。
4.3使用位置(zhi)
　　由于雷達(da)液位計在(zai)有泡沫、帶(dai)攪拌的測(ce)量場合具(ju)⛹🏻‍♀️有優勢😄,它(ta)彌🔞補了超(chao)聲波液位(wei)計在上述(shu)方面的不(bu)足。可以說(shuo),雷達液位(wei)計适合在(zai)污水處理(li)的各個工(gong)藝流程中(zhong)使用,測量(liang)水池液位(wei)、液位差。
5結(jie)語
　　液位儀(yi)表是污水(shui)處理工程(cheng)不可缺少(shao)的重要儀(yi)表。它種類(lei)🔅繁多,根據(ju)介質和現(xian)場條件的(de)不同,各類(lei)液位計各(ge)具優勢,形(xing)成一個㊙️多(duo)元化的局(ju)面。要找到(dao)适合的産(chan)品,隻有在(zai)液位🐪計選(xuan)型、安裝時(shi),根據各液(ye)位計的特(te)點,從測量(liang)介質、安裝(zhuang)位置、儀表(biao)精度、價格(ge)、使用壽命(ming)、維護成本(ben)等多方面(mian)綜合考慮(lü)。随着勞動(dong)力和生産(chan)成本的不(bu)斷提高,儀(yi)表高精度(du)、免維護性(xing)在儀表選(xuan)型中所占(zhan)的比重也(ye)随之不斷(duan)增加。因此(ci),在儀表采(cai)購成本允(yun)許🈚的情況(kuang)下,建議盡(jin)🧡量🍓選擇精(jing)度佳、免維(wei)護的儀表(biao)。相對于磁(ci)翻闆液位(wei)計和投☁️入(ru)式液位計(ji)而言,超聲(sheng)波、雷達液(ye)位計更符(fu)合上述要(yao)求。随着電(dian)子技術及(ji)制作工藝(yi)的不斷提(ti)高,超聲波(bo)、雷達液位(wei)計的價格(ge)會不斷下(xia)降,性能會(hui)不斷提高(gao),數量會不(bu)斷增多。

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