0　引言
　　污水處理(lǐ)工程一般包含(hán)污水預處理系(xi)統、生化處理系(xì)統🆚、污泥處理系(xi)統三部分。污水(shui)預處理系統主(zhu)要由進水泵、粗(cū)☀️細格栅、砂水分(fen)離器等構成;生(shēng)化處🌍理系統是(shi)污水處理的核(hé)心,一般含沉澱(dian)、絮凝、厭氧、缺氧(yǎng)、好氧🔴等工藝流(liu)程;污泥處🐆理系(xi)統由污泥濃縮(suo)‼️池、污泥脫水機(jī)等組成,包🐪括污(wū)泥勻質、濃縮、脫(tuo)水、處置四道基(jī)本工序。
　　污水處(chu)理工程涉及液(ye)位(差)、流量、壓力(lì)、溫度、濃度(含PH、溶(róng)解氧等🔱)、濁度等(deng)多種工藝參數(shu)的測量。其中液(yè)位測量占很大(dà)比重,在各個工(gōng)藝階段幾乎都(dōu)有液位檢測點(dian)。測量介質包含(han)水和溶🏒液兩種(zhong)。溶液是指用于(yú)改善污水水質(zhì)的♈溶液如:酸、堿(jiǎn)等,一般純溶液(yè)于儲罐中貯存(cun),混合溶液存于(yu)帶攪拌器的混(hùn)凝土池✏️内。毋庸(yong)多言,水🧑🏽‍🤝‍🧑🏻作爲污(wū)水處理的對象(xiang),對其液位的檢(jiǎn)測數量是最多(duō)的。相對其它工(gōng)藝流程,污水處(chu)理工🌐程的水位(wei)測量有📐它自身(shen)的特點:
1)測量介(jie)質一般是含泥(ni)沙、油污等多種(zhong)無機、有機污染(rǎn)🌈物的污😄水♉,大多(duō)存于室外敞口(kǒu)池中;
2)生化處理(li)系統使用氣浮(fu)工藝的水面上(shang)多存在泡沫;
3)調(diao)節池、濃縮池等(děng)多設有攪拌器(qì)。相對于其它種(zhong)類的測量儀表(biao),适合污水處理(lǐ)工程使用的液(ye)位儀類型衆多(duō)。有接觸和非接(jiē)觸測量兩類,涉(she)及包括差壓💘式(shi)、浮力式、電學式(shì)、聲學式等多種(zhong)測量原理的液(ye)位💘計。這對儀表(biao)的選擇提供了(le)很大空間,同時(shi)也帶來了合理(li)選型的難度。本(běn)文以實際使用(yòng)普遍,數量多💚的(de)磁翻闆液位計(jì)、投入式液位計(jì)、超聲波液位計(jì)和雷達液位計(ji)爲例,結合原🌏理(lǐ),總結實際工作(zuo)中液位計選型(xing)、安裝、使用和😘維(wéi)護的經驗。
1　磁翻(fan)闆液位計
1.1　測量(liang)原理
　　磁翻闆液(ye)位計主要基于(yú)浮力和磁力原(yuan)理。帶有磁體的(de)浮子(簡稱磁📧性(xìng)浮子)在被測介(jie)質中的位置受(shòu)浮力作用影響(xiang)⛹🏻‍♀️。液位的變化導(dǎo)緻磁🏃🏻性浮子位(wèi)置的變化、磁性(xìng)浮子和磁翻柱(zhù)(也成爲磁翻🌍闆(pan))的靜♉磁力耦合(he)作用導緻磁翻(fān)柱翻轉一定角(jiao)度(磁翻柱表面(mian)塗敷不同的顔(ya)色),進而反映容(rong)器内液位的情(qíng)況。
1.2優缺點及注(zhù)意事項
1)顯示清(qīng)晰、讀數直觀,方(fāng)便現場監控。
2)一(yi)般選用帶遠傳(chuán)功能的磁翻闆(pǎn)液位計,不需多(duo)組液位計組🍓合(he)♌,即可同時實現(xiàn)現場和操作室(shi)監控,設🐪備開孔(kǒng)少。

3)測量介質髒污(wū)時,易堵。根據介(jiè)質情況,應定期(qi)清洗主導🌍管,清(qīng)除管内沉積雜(za)質。建議配套排(pái)污閥方便檢修(xiu)。若測量介質含(han)📧腐蝕性時,須選(xuan)用耐腐蝕的産(chan)品。
4)如圖1示,通常(cháng)情況下,工藝與(yu)儀表專業的設(shè)計、維護🐅以🛀法蘭(lan)💁爲界,因此,須注(zhu)意液位計法蘭(lán)與工藝接管法(fa)蘭配對。另外⛹🏻‍♀️,液(yè)位🏒計根部閥V1、V2屬(shǔ)工藝選型或由(yóu)儲🏃🏻罐配套。爲保(bao)證液位計檢修(xiū)時,不影響生産(chan),V1、V2必須選用優質(zhì)産品,故在儲🛀罐(guan)設計或采購時(shi),儀表專業須✂️向(xiang)工藝專業提出(chu)要求。
1.3使用位置(zhi)
　　在污水處理工(gong)程中多選用側(ce)裝式的磁翻闆(pan)液位計,常用于(yú)需現場和操作(zuò)室兩地監控的(de)位置,如酸罐、堿(jian)罐、部分藥罐液(yè)位檢測。
2投入式(shi)液位計
2.1測量原(yuán)理
　　基于所測液(yè)體靜壓與該液(ye)體高度成正比(bi)的原理,采用🔱多(duō)晶矽、陶瓷或電(dian)容壓力傳感器(qi),将靜壓轉成電(dian)信号。一般由直(zhi)接投入液體中(zhong)的傳感器、用于(yú)信号放大、校正(zhèng)、補償、結果顯示(shi)的變送器和導(dao)氣或連接電纜(lǎn)(傳感器與變💘送(song)器連接)三部分(fen)組🤞成。
2.2優缺點及(ji)注意事項
1)結構(gou)簡單,價格較便(biàn)宜。
2)傳感器直接(jie)投入被測液體(ti)内測量,因此不(bú)受介質起泡影(yǐng)💋響。
3)由于傳感器(qi)與變送器間爲(wèi)柔性連接,儀表(biǎo)貯存及運輸方(fang)便,尤其在大量(liàng)程的液位測量(liàng)中,其優勢更突(tū)出。安裝方便,隻(zhi)須将傳感器直(zhi)接投入被測液(ye)體,即可實現測(cè)量。
4)水流沖擊、摩(mo)擦振動(尤其是(shì)與液位變化同(tóng)方向的振動)等(děng)因素會改變投(tóu)入式傳感器在(zài)液體中的位置(zhì),進而影響測量(liàng)值,所以最好将(jiāng)液位計安裝于(yu)水流相對平穩(wěn)的地點。受現場(chǎng)條件制約,無法(fa)避免時,最好将(jiang)傳感器置于🚩隔(ge)離管中安裝或(huò)選👣擇其它種類(lei)的液位計。圖2爲(wèi)加裝隔🔅離管的(de)投入式液位計(jì)在某調節池中(zhōng)的應用示例,使(shi)用隔離管避免(miǎn)了因攪拌器工(gong)作🐪引起的水流(liu)沖擊,保證了測(cè)量的正确💯率。
5)使(shi)用于水質過差(cha)的環境時,傳感(gǎn)器套孔易被污(wu)泥堵塞🙇‍♀️,導緻測(ce)🥵量值失真,需酌(zhuó)情定期清洗維(wéi)護。爲減🔞少套孔(kong)被污泥堵塞👨‍❤️‍👨的(de)概率,建議将其(qí)安裝于離池底(di)大于100mm的位置,并(bìng)使用🈲隔離管。
6)使(shi)用壽命較短。使(shi)用一段時間後(hòu),易出現零點或(huò)量程漂移,現場(chang)校準有難度。
2.3使(shǐ)用位置
　　雖然投(tóu)入式液位計存(cun)在使用壽命較(jiào)短,傳感器易堵(dǔ)等缺🐆點,但由于(yú)它在價格和安(ān)裝維護方面的(de)優👄點,尤其是👉價(jià)格方面,一般❗僅(jin)千元左右,相對(duì)于後文🔆提到的(de)超聲波、雷達液(ye)位計一般需萬(wàn)元左右,有較大(da)優勢,目前仍是(shì)污💃水處理工程(cheng)測量敞口容器(qì)液💜位使用較多(duō)的液位計之一(yī)。
　　在上清液集水(shuǐ)池、清水池、濾池(chi)等水質相對較(jiao)好的工藝流程(cheng)中🔞使用時,壽命(mìng)較長,幾乎免維(wéi)護。可以使用在(zài)水質差的環境(jìng)中,但不适合池(chí)底淤泥層過厚(hou)的池内使用。加(jiā)裝隔離管後可(ke)應用于部分帶(dài)攪拌器的調節(jiē)⛷️池、濃縮池等。

3超(chao)聲波液位計
3.1測(ce)量原理
　　超聲波(bo)液位計是利用(yong)回波測距原理(lǐ)的非接觸式儀(yi)表。回波測距原(yuán)理又稱🏒行程時(shi)間或傳播時間(jiān)(TOF,Time ofFlight)測量原理。它是(shì)通過一個可以(yǐ)發射能🍉量波(一(yi)般爲脈沖信号(hào))的裝置發射能(neng)量波,能量波遇(yu)到障礙物反射(shè)🈚,由一個接收裝(zhuang)置接收反射信(xin)号⭐。根據測量🔞能(néng)量波運動過程(cheng)的時間差來确(què)定物位變化情(qíng)況。由電子裝置(zhi)對能量🚩波信号(hào)進行處💃🏻理,最終(zhōng)轉化成☀️與物位(wèi)相關的電信号(hào)。利用超聲波作(zuo)爲能量波的液(yè)位計即是超聲(shēng)波液位計。其測(ce)量原理如圖3示(shi)。液位高度計♉算(suan)公式如下:

　　其中(zhong),C爲超聲波在空(kong)氣中的傳播速(su)度;t爲超聲波由(yóu)液位計到水面(miàn)往返一次的時(shi)間。由公式可見(jian),液位📞高度🈲受超(chāo)聲波傳播速度(du)的影響。而超聲(sheng)波是利用氣體(ti)(絕💯大多數情況(kuàng)下是空氣)作爲(wèi)傳播介質,空氣(qi)的壓力(真空度(dù))、溫度、濕度、氣流(liú)等變化會改變(biàn)超聲波傳播速(su)度。例如,超聲波(bo)速度與溫度的(de)近似公式☔爲:
C= C0+ 0.607× T
　　式(shi)中,C0爲零度時的(de)聲波速度332m/s;T爲實(shi)際溫度(℃)。
　　可見,溫(wen)度變化會産生(shēng)液位測量誤差(chà)。超聲波液位計(jì)的超聲放👈射及(ji)接收裝置均安(ān)裝于同一探頭(tou)中,這就決定了(le)隻能在發射引(yin)起的傳感器餘(yu)振基本消失後(hòu),接收裝置才能(neng)🏃🏻‍♂️檢測反射回波(bo)。另外,超聲發射(she)是以脈沖方式(shì)進行,而脈沖🔅具(ju)有一定的時間(jiān)寬度,因此,在超(chāo)聲發射到餘振(zhen)基本消失的這(zhe)段時間t'内,液位(wei)計不能正常工(gōng)作,這段時間對(duì)應的液位

　　B稱爲(wei)盲區,如圖3示,被(bei)測的最高液位(wei)如進入盲區,儀(yí)表将不能正确(què)檢測。盲區大小(xiao)取決于發射裝(zhuang)置的功率。一般(bān)而言,發射裝置(zhi)功率越大,發射(she)頻率就越低,餘(yú)振衰減時間越(yuè)長💘,盲區也就越(yuè)大。
3.2優缺點及注(zhù)意事項
1)具有工(gong)作可靠、精度高(gāo)、使用周期長、免(miǎn)維護的特點,并(bing)具有🐉相對的價(jià)格優勢。
2)在污水(shui)處理工程中,多(duō)可選用一體式(shi)液位計,安裝簡(jiǎn)便。
3)回波反射産(chǎn)生的幹擾回波(bo)和假回波,可通(tong)過軟件來排除(chu),但有🌈效回波強(qiáng)度也同時被衰(shuāi)減。因此,設計選(xuan)型時,要考慮衰(shuāi)減因素,選擇量(liang)程要留有一定(dìng)的😍餘量。
4)爲了盡(jin)量減少幹擾回(hui)波,安裝位置要(yao)盡可能選擇液(yè)面🏒平穩的位置(zhi),同時遠離扶梯(ti)、檢修通道、進水(shuǐ)口、出水🔱口、攪♉拌(ban)器,盡可🈚能與池(chí)壁保持較遠的(de)距離。在探頭規(gui)💋定的波🔞束發射(she)角下,錐形波束(shù)在最低測量液(ye)面上的投影,不(bu)與容器壁及其(qí)它能反射聲波(bo)的構件接觸。在(zai)💚避開盲區的✊前(qián)提下,盡量貼近(jin)最高液面安裝(zhuāng),以減💋少㊙️池壁回(huí)波的幹擾。爲獲(huo)得盡可能強的(de)回波,要保證探(tàn)頭與被測界面(mian)垂📐直。
5)首次投運(yùn),須對儀表進行(háng)使用位置、介質(zhì)特性、工藝🐕條件(jiàn)等内容的設定(dìng),完成空程、滿量(liang)程校正。利用配(pei)套軟件進行回(hui)波曲🐇線檢查,抑(yì)制幹擾回波。建(jiàn)議在有條件的(de)情況下,在池壁(bi)上分别标注液(ye)位滿量程的20%、50%、95%、三(sān)點,以方便今後(hou)維護和校驗。
6)爲(wèi)避免因壓力、溫(wēn)度等特性變化(huà)而産生的液位(wèi)誤差,應選擇有(you)溫度補償的産(chǎn)品。
7)泡沫是聲波(bo)反射不充分的(de)表面,會吸收一(yī)部分或是全部(bù)的聲波脈沖能(neng)量,減少或是完(wán)全消除回波信(xin)号。因此,在被測(ce)液面存☀️在泡沫(mò)的場合,不能使(shi)用。但在泡沫較(jiao)輕,盲區允許的(de)情況下,可通過(guo)加大液🚶位計的(de)功率,來實現測(cè)量。

3.3使用位置
　　超聲(sheng)波液位計不能(néng)使用在測量工(gōng)況變化劇烈或(huò)真👄空的場合,但(dàn)污水處理工程(cheng)一般不存在上(shang)述情況,這一優(yōu)勢使超聲波液(yè)位計在污水處(chu)理工程中㊙️得以(yǐ)廣泛應用。
　　除了(le)不能使用在有(yǒu)大量泡沫、液位(wei)波動劇烈的地(dì)方外,幾乎可在(zai)污水處理的各(ge)個工藝流程中(zhōng)廣泛使用🐉,用于(yu)測量❄️水池液位(wei)、液位差等。
4雷達(da)液位計
4.1測量原(yuán)理
　　超聲波、雷達(dá)液位計都是利(lì)用回波測距原(yuán)理的儀表。利用(yòng)電磁波作爲能(néng)量波的液👌位計(ji)即是雷達液位(wèi)計,又稱微波液(yè)位😘計。
雷達液位(wei)計按結構可分(fèn)爲天線式和導(dao)波式。天線式通(tong)過天🏃‍♂️線發射和(hé)接收電磁波,其(qí)結構與超聲波(bo)液位🛀🏻計最爲相(xiàng)🛀🏻似,都屬于非接(jie)觸式儀表。導波(bo)式是微波液位(wei)計的一種變型(xíng),英文名稱是Time DomainReflectometry(時(shí)域反射法)或簡(jiǎn)稱TDR,也俗稱導波(bō)雷達,通常💁采用(yòng)脈沖波方式工(gong)🧡作。與微波液位(wei)計不同點在于(yu)微波脈沖不是(shi)通過👉空間傳播(bō),而是通過一根(gēn)(或兩根)從液位(wei)上方伸入、直達(da)容器底的導🔴波(bō)體傳播。導波體(ti)💋可以是金屬硬(yìng)杆或柔性金屬(shǔ)纜繩。微波脈沖(chòng)沿杆或纜的外(wài)側向下傳播,在(zai)被測液面上被(bèi)反射,回波被天(tiān)線接收,由發射(shè)脈沖與回波脈(mo)沖的時間差即(ji)可計🐇算出傳播(bō)距離。
　　低頻雷達(da)具有較大的波(bo)束角和較長的(de)波長,使之在有(yǒu)液面擾動或攪(jiao)拌的情況下能(néng)提供最好的回(hui)波曲✌️線。但其較(jiào)大的波束角制(zhi)約了使用範圍(wei)。爲彌補這一缺(quē)陷,在實際産品(pǐn)中,低頻雷達多(duō)與導波管結合(he)。也就是說,一般(ban)導波雷達液位(wèi)計多使用低頻(pin)🔞雷達。
4.2優缺點及(ji)注意事項
　　由于(yu)雷達液位計與(yǔ)超聲波液位計(ji)在測量原理上(shang)相同,本文🏒3.2中1～ 5同(tóng)樣适用于雷達(dá)液位計。但由于(yú)雷達液位👄計的(de)特殊性,和超聲(shēng)波液位計相比(bi)較,還有以下特(tè)點:
1)由于微波(電(dian)磁波)傳播不依(yī)賴介質,所以雷(léi)達液位計不受(shou)介質特性如壓(yā)力、溫度、真空度(dù)等影響,所以測(cè)量精度較超🆚聲(shēng)波液位計高。可(ke)以使用在工況(kuàng)變化較大或有(you)蒸汽等超聲液(ye)位計不能正常(chang)工作的場合。
2)微(wei)波(電磁波)以光(guāng)速傳播,使得雷(léi)達液位計測量(liàng)更靈💔敏,刷新速(su)度更快。

3)表1示出(chu)了不同特性的(de)泡沫,對微波、超(chāo)聲波信号的不(bu)同影響🤩。由于污(wu)水處理工程液(ye)位測量所涉幾(jǐ)乎全是濕性泡(pao)沫🤟,所以雷達液(ye)位計可代替超(chāo)聲波液位計在(zài)💛液面有泡沫的(de)場合使用。
4)使用(yòng)導波雷達,可在(zài)帶攪拌、液面擾(rao)動等複雜工況(kuàng)或安裝空間有(you)限的場合實現(xian)測量。導波雷達(da)液位計安裝在(zài)有攪拌器的液(yè)體中,若液體流(liu)速過快,建♈議将(jiāng)導波管末端固(gu)定,以減少導波(bō)管受力。
5)部分産(chan)品配套有智能(neng)軟件,可實現不(bu)規則池底的液(yè)位測量。
6)雷達液(yè)位計比超聲波(bo)液位計價格稍(shāo)貴。
4.3使用位置
　　由(you)于雷達液位計(jì)在有泡沫、帶攪(jiǎo)拌的測量場合(he)具🤟有優📱勢,它彌(mi)👅補了超聲波液(yè)位計在上述方(fang)面的不足。可以(yǐ)說,雷達液位計(jì)适合在污水處(chu)理的各個工藝(yi)流程中使用,測(ce)量水池液位、液(ye)位差。
5結語
　　液位(wèi)儀表是污水處(chù)理工程不可缺(quē)少的重要儀表(biǎo)。它種類繁多,根(gen)據介質和現場(chǎng)條件的不同,各(gè)類液👣位計各具(jù)優勢,形成一個(gè)多元化的局面(miàn)。要找到适合的(de)産品,隻有在液(ye)位計選型、安裝(zhuāng)時,根據各液位(wei)計的特點❗,從測(cè)量介質、安裝位(wei)置、儀表精度、價(jia)格、使用壽命、維(wei)護成本等多方(fang)面綜合考慮。随(sui)着勞動力💰和生(shēng)産成本的不斷(duàn)提高,儀表🔆高精(jīng)度、免維護性在(zài)儀表選型💋中所(suo)占的比重🐉也随(sui)之不斷增加。因(yīn)此,在儀表采購(gou)成本允許的情(qing)況下,建議盡📞量(liang)選擇精度佳、免(mian)維護的儀表。相(xiàng)對于磁翻闆液(yè)位計和投入式(shi)🏃🏻液位計而言,超(chao)聲🔞波、雷達液位(wèi)計更符合上述(shù)要求。随着電子(zǐ)技術及制作工(gōng)藝的不斷提高(gāo),超聲波、雷達液(ye)位計的價格會(hui)不斷☂️下降,性🏒能(neng)會不斷提高,數(shù)量會不斷增多(duō)。

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