浅谈污水处理厂巴氏计量槽设计.docx

浅谈污水处理厂巴氏计量槽设计陈金荣1 ， 王洪云2( 1 中国市政工程华北设计研究总院，天津300074;2 天津市市政工程设计研究院，天津300051)摘要:一些污水厂的巴氏计量槽，由于设计上的不合理，导致流量计量误差较大，有的甚至不能发挥流量计量作用而被弃用。结合具体工程实例介绍了巴氏计量槽的设计过程，并总结了巴氏计量槽的设计要点，以供设计人员参考和借鉴。关键词:巴氏计量槽;喉宽;自由流;潜没流;流量公式1000 4602( 2014) 04 0035 04中图分类号:文献标识码:文章编号:X703CIntroduction to Design of Parshall Flume in Sewage Treatment PlantCHEN Jin-rong1 ， WANG Hong-yun2( 1 North China Municipal Engineering Design and esearch Institute，Tianjin 300074，China; 2 Tianjin Municipal Engineering Design and esearch Institute，Tianjin 300051，China)Abstract:Parshall flumes in some sewage treatment plants had a large flow measurement error dueto their unreasonable design，some could not even play a role in flow measurement and were out of serv-ice Combined with a specific engineering example，the design process of Parshall flume was introduced， and its key design points were summarized to provide a reference for designersKey words:Parshall flume;throat width;free flow;subsurface flow;flow formula巴氏计量槽也叫巴歇尔量水槽，属于咽喉式计量槽中的一种。由于其测量精度受水中杂质影响较 小，因此被广泛应用于污水处理厂的进、出水以及回 流污泥等的流量计量。特别是近几年，一些环保部 门的特殊要求使得巴氏计量槽的应用更加广泛。目前，国内有关巴氏计量槽设计的参考资料不 多，设计人员通常依据给水排水设计手册( 第 5 册 城市排水) ( 以下简称“手册”) 和城市排水流量介绍巴氏计量槽的设计过程，并总结其设计要点，以供设计人员参考和借鉴。设计要求及设计条件某城市污水处理厂设计规模为 8 104 m3 / d，日 变化系数为 1 35。原在进水泵房与细格栅间之间 的一根 DN1 200 连接管道上安装有一台电磁流量 计，用于计量污水厂总进水流量。由于来水含砂量 较大，造成该电磁流量计无法正常计量，故管理单位 要求改为明渠计量槽方式计量污水厂总进水流量。 进水泵房出水渠道底标高为 12 35 m，进水泵 房出水渠道顶标高为 14 60 m，细格栅间进水渠道 底标高为 11 55 m，细 格栅间进水渠道顶标高为 1堰槽测量 标 准 (CJ / T 3008 31993 ) (以 下 简 称“标准”) 进行巴氏计量槽的设计。由于“手册”和“标准”中仅笼统给出了巴氏计量槽的一般技术要 求和不同流量测量范围或喉宽所对应的各部分构造 尺寸，没有工程设计实例，使得设计人员不能准确把 握巴氏计量槽的设计要点，这给巴氏计量槽设计带 来较大隐患。一些污水厂的巴氏计量槽，由于设计 上的不合理，导致流量计量误差较大，有的甚至不能 发挥流量计量作用而被弃用。笔者结合某工程实例m，细格栅前最大设计水位标高为 12 7513 35m。2计量槽设计本次设计改用巴氏计量槽计量该污水厂总进水 流量，将进水泵房与细格栅间之间的连接管道改为 渠道，计量槽设在该连接渠道的直线段上。本次计35中 国 给 水 排 水第 30 卷 第 4 期www watergasheat com量槽设计主要依据“手册”。设计要求。计量槽按淹没( 无跌水) 自由流设计。 上游渠道直线段长度取 4 5 m( 满足不小于渠宽的 2 3 倍的要求) ，则下游渠道直线段长度为 15 4 5 3 075 = 7 425 m( 满足不小于渠宽的 4 5倍的要求) 。由于细格栅是根据栅前水位信号自动控制排 渣，故在任何设计流量情况下细格栅的栅前最大设3计量槽 最 大 设 计 流 量QMAX= 80000 m / d = 20 000 m3 /m3 / s，最小设计流量 Q1 35 = 1 250MINd = 0 231 m3 / s。根据计量槽设计流量范围( 0 231 1 250s) ，查“手册”，选取测量范围为 0 170 1 300m3 /m3 /s，由此得出计量槽喉宽 W = 0 75 m，计量槽其他各部分尺寸分别为 B = 1 575m，A = 1 606 m，2 /3A =计水位标高均相同，为 12 75m。1 071 m，C = 1 05 m，D = 1 38 m。计量槽总长度为 B + 0 6 + 0 9 = 1 575 + 0 6 +0 9 = 3 075 m。计量槽上游连接渠道( 以下简称上游渠道) 和 下游连接渠道( 以下简称下游渠道) 的宽度均取 1 5 m。计量槽各部分尺寸详见图 1。下游渠道末端水深取 0 60 m，则下游渠道最大流量时的末端流速为 1 250 / ( 1 50 0 60 )= 1 38m / s，最小流量时的末端流速为 0 231 / ( 1 500 60) = 0 26 m / s。下游渠道的渠底标高为 12 75 0 6 = 12 15m。已知下游渠道长为 7 425 m，宽为 1 5 m，最大和最小流量时的末端水深为 0 6 m，最大流量时的 末端流速为 1 38 m / s，最小流量时的末端流速为 0 26 m / s。将上述已知条件分别代入矩形渠道水力 计算公式，得出下游渠道最大流量时的水头损失为m，取 0 02 m; 最小流量时的水头损失为0 017 870 000 11m，取 0 01m。下游渠道最大流量时的起端水位标高为 12 75m，最小流量时的起端水位标高为+ 0 02 = 12 7712 75 + 0 01 = 12 76 m。将最大设计流量 1 250 m3 / s 和最小设计流量m3 / s 分别代入上述流量公式，得出计量槽最0 231大设计流量时的上游水深 H1MAX = 0 80 m，最小设计流量时的上游水深 H1MIN = 0 27m。图 1 巴氏计量槽构造Fig 1 Sizes of Parshall flume计量槽应按自由流设计。本次设计的计量槽喉 宽 W = 0 75 m，当 H2 / H1 0 70 时为自由流，其在自 由流条件下的流量公式为:为满足计量槽自由流条件，在最大设计流量时， 计量槽的下游水深 H2MAX 0 80 0 7 = 0 56 m，则+ ( 0 8 0 56 ) = 13 01上游水位标高应12 77m，上游槽底标高应13 01 0 80 = 12 21 m; 在最小设计流量时，计量槽的下游水深 H2MIN 0 27Q = 1 777H1 5581式中Q设计流量，m3 / s H1 计量槽上游水深，m H2 计量槽下游水深，m以下分别按渠道直线段长度满足和不满足计量 槽设计要求的情况进行设计。0 7 = 0 19 m，则上游水位标高应12 76 + ( 0 27 0 19) = 12 84 m，上游槽底标高应12 84 0 27 =12 57 m。计量槽的设计应同时满足上述两种工况 的自由流条件，故计量槽上游槽底标高应 12 57m，取 12 60m。渠道直线段长度为 15 m，满足设计要求渠道直线段长度是渠道宽度的 15 /1 5 = 10 倍， 满足渠道直线段长度不小于渠道宽度的 8 10 倍的取上游渠道渠底标高同计量槽上游槽底标高，则上游渠道末端水深同计量槽上游水深，上游渠道2. 1最大流量时的末端流速为 1 250 / ( 1 50 0 80 )=36www watergasheat com陈金荣，等: 浅谈污水处理厂巴氏计量槽设计第 30 卷 第 4 期上游渠道顶标高为 13 81 + 0 4 = 14 21 m，取 14 20m; 下游渠道顶标高取 14 20 m，同上游渠道顶标高。计量槽具体设计见图 3。1 04 m / s。已知上游渠道长为 4 5 m，宽为 1 5 m，最大流 量时的末端水深为 0 8 m，最大流量时的末端流速 为 1 04 m / s。将上述已知条件代入矩形渠道水力 计算公式，得出上游渠道最大流量时的水头损失为 0 004 52 m，取 0 01 m，则上游渠道最大流量时的起 端水位标高为 12 60 + 0 8 + 0 01 = 13 41 m。上游 渠道超高取 0 40 m，则上游渠道顶标高为 13 41 +m，取 13 80下游渠道顶标 高 取m;0 4 = 13 81m，同细格栅间进水渠道顶标高。13 35计量槽具体设计见图 2。图 3 有跌水情况下的巴氏计量槽设计图Fig 3 Design of Parshall flume with drop water结语设计人员可以参照“手册”或“标准”进行3巴氏计量槽设计，虽然“手册”和“标准”中给出的计量槽自由流条件( 淹没系数) 、流量公式、构造尺寸 等略有不同，但按其设计的计量槽的测量精度都应 在规定范围之内。由于“手册”和“标准”中只给出( 或采用) 了自由流条件下的流量公式，没有给出潜没流条件 下的流量公式，因此设计计量槽无论参照“手册”还 是“标准”均应按自由流进行设计。巴氏计量槽有两种自由流形式。当 H2 / H10 70 且 H2 0 时，为淹没自由流; 当 H2 0 时，为 完全自由流。淹没自由流，即计量槽下游无跌水情 况，计量槽上游水位会受下游回水的影响，因此对下 游渠道直线段长度有严格要求，应不小于渠道宽度 的 4 5 倍。完全自由流，即计量槽下游有跌水情 况，计量槽上游水位不会受下游回水的影响，因此对 下游渠道的直线段长度没有严格的要求。设计巴氏计量槽时，首先要判断安放计量 槽的渠道的直线段长度是否满足计量槽设计要求， 然后由此决定采用何种自由流形式进行设计。在满 足要求的情况下，计量槽可按淹没自由流设计，也可 按完全自由流设计; 在不满足要求的情况下，计量槽 只能按完全自由流设计。当按淹没自由流设计时，计量槽应按最大( 下转第 40 页)图 2 无跌水情况下的巴氏计量槽设计图Fig 2 Design of Parshall flume without drop water2. 2渠道直线段长度为 10 m，不满足设计要求渠道直线段长度是渠道宽度的 10 /1 5= 6 7倍，不满足渠道直线段长度不小于渠道宽度的 8 10 倍的设计要求。计量槽按完全( 有跌水) 自由流设计。 上游渠道直线段长度取 4 5 m( 满足不小于渠宽的 2 3 倍的要求) ，则下游渠道直线段长度为 10 4 5 3 075 = 2 425 m( 不满足不小于渠宽的 4 5 倍的要求) 。参照第 2 1 节中的计算过程，得出下游渠道最 大流量时的起端水位标高为 12 75 + 0 01 = 12 76 m。计量槽下游按有跌水设计，即在任何流量情况 下计量槽下游水位标高均应低于计量槽上游槽底标 高。按计量槽在最大流量情况下跌水 0 24 m 设计，则计量槽上游槽底标高为 12 76 + 0 24 = 13 00m，计量槽上游水位标高为 13 00 + 0 8 = 13 80m。参照第 2 1 节中的计算过程，得出上游渠道最大流量时的起端水位标高为 13 80 + 0 01 = 13 81 m;37中 国 给 水 排 水第 30 卷 第 4 期www watergasheat com参考文献:1 王白杨，胡兆吉，万金保，等 南昌大学前湖校区中水回用工程设计J 中国给水排水，2007，23( 6) : 38 40运行效果该园区污水处理厂于 2012 年建成，正常运行期 间进、出水 COD、NH3 N、TP 浓度见表 5。表 5 实际进、出水水质Tab 5 Actual influent and effluent qualitymgL 15运行中发现，进水 COD、NH3 N 浓度偏低，出水均能达标，而进水 TP 较高，经生化处理后无法达 标。在絮凝池中投加 PAC 后，经沉淀去除 TP，可使 出水 TP 稳定达标，但处理费用较高。作者简介: 王白杨( 1965 ) ，男， 江西永新人，结论采用 UASB 型水解酸化 + A / O + 混凝 + BAF + 紫外消毒工艺处理某医药化工园区工业废水，出水 达到一级 B 排放标准。对难降解、可生化性差、水 质复杂的工业园区污水处理工程具有借鉴意义。6硕士， 教授， 研究方向为废水处理理论与技术。E mail: 1040185390 qq com youmer sina com通讯作者: 欧阳二明收稿日期: 2013 08 15櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆( 上接第 37 页)流量和最小流量两种工况进行设计，以保证两种工况均满足自由流条件; 当按完全自由流设计时，计量 槽按最大流量设计，无需考