淺談污水處理液位計(jì)的選型

梁志烽

【摘 要】通過(guò)對(duì)污水處理系統(tǒng)工藝的要求及特點(diǎn)，結(jié)合有關(guān)液位計(jì)的特點(diǎn)，分析污水處理工藝中的液位計(jì)選型。

【關(guān)鍵詞】污水處理；液位計(jì)；選型

本文以液位計(jì)的原理結(jié)合污水處理廠(chǎng)的工藝的實(shí)際，闡述在污水處理上液位計(jì)的選型。

本文以一個(gè)造紙污水處理廠(chǎng)為例。該污水處理廠(chǎng)主要處理造紙脫墨污水（高濃度DIP廢水）造紙廢水及其他生產(chǎn)廢水。其中高濃度DIP廢水先經(jīng)過(guò)厭氧處理后，與造紙廢水及其他生產(chǎn)廢水一起進(jìn)入SBR好氧生物處理系統(tǒng)，再經(jīng)過(guò)三級(jí)化學(xué)處理后排放。處理過(guò)程中產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)過(guò)濃縮池濃縮后，送至污泥脫水單元進(jìn)行脫水外運(yùn)。

液位計(jì)在污水處理應(yīng)用中占的很大的比例，在整個(gè)污水處理的各個(gè)環(huán)節(jié)中幾乎都有應(yīng)用。污水處理中，需要測(cè)量液位有廢水，污泥，化學(xué)品溶液等。在利用自動(dòng)控制的污水處理系統(tǒng)中，液位計(jì)除了用來(lái)測(cè)量液位計(jì)，很多還涉及到自動(dòng)控制中連鎖泵的啟停及控制閥門(mén)的打開(kāi)和閉合。

以下按照結(jié)合工藝分析一下，污水處理液位計(jì)的選型。

1.磁翻板液位計(jì)

原理：液位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)主導(dǎo)管中的浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過(guò)磁耦合傳遞到現(xiàn)場(chǎng)指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°，當(dāng)液位上升時(shí)，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，當(dāng)液位下降時(shí)，翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色，指示器的紅、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位的指示。

特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，顯示清晰，讀數(shù)直觀(guān)，特別適用現(xiàn)場(chǎng)顯示。

（2）設(shè)備開(kāi)孔少，一般選用帶遠(yuǎn)程輸出的磁翻板液位計(jì)，使現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程都能監(jiān)控。

（3）根據(jù)介質(zhì)的情況，如易污易堵的介質(zhì)，則需要定期的清洗主導(dǎo)管，清除管道內(nèi)的沉積物，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

在污水處理工藝上，磁翻板液位計(jì)常用于化學(xué)溶藥槽罐，酸罐，堿罐等液位的測(cè)量。

2.超聲波液位計(jì)

超聲波式液位計(jì)是利用超聲波在液面處反射原理進(jìn)行液位離度檢測(cè)時(shí)，即應(yīng)用回聲測(cè)量距離原理工作的。當(dāng)超聲波探頭向液面發(fā)射短促的超聲波脈沖時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，探頭接收到從液面反射回來(lái)的回聲脈沖，因此探頭到液面的距離可按下式求出：設(shè)超聲波探頭到容器底部的距離為h，則實(shí)際液位 。式中，v為超聲波在被測(cè)介質(zhì)的傳播的速度（也就是聲速m/s），由此看出，只要知道聲速v，就可以通過(guò)精確測(cè)量時(shí)間t，求出液位的高度H。[1]

2.1超聲波液位計(jì)的特點(diǎn)

（1）超聲波液位計(jì)可以做到非接觸式測(cè)量，運(yùn)行穩(wěn)定可靠：超聲波物位計(jì)安裝于料倉(cāng)、液罐上方，不直接接觸物料，克服了其它型號(hào)液（物）位計(jì)直接接觸物料和由此而帶來(lái)的弊端。

（2）可以測(cè)量的范圍大，液體，塊狀，粉末物位都可以測(cè)量。

（3）可以定點(diǎn)連續(xù)的測(cè)量，且能方便提供遙測(cè)和遙控的測(cè)量信號(hào)。

（4）安裝簡(jiǎn)單方便，且不需要安全防護(hù)。

2.2超聲波液位計(jì)的缺點(diǎn)

（1）超聲波液位計(jì)測(cè)量會(huì)有盲區(qū)，安裝的時(shí)候需要避開(kāi)盲區(qū)，當(dāng)液位進(jìn)入盲區(qū)后，超聲波變送器就無(wú)法測(cè)量液位了，所以在確定超聲波液位計(jì)的量程時(shí)，必須留出盲區(qū)的余量，安裝時(shí)，變送器探頭必須高出最高液位盲區(qū)左右。這樣才能保證對(duì)液位的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)及保證超聲波液位計(jì)的安全。

（2）超聲波液位計(jì)在有泡沫的情況下，因?yàn)槁暡ú荒艽┩概菽暡ň蜁?huì)在泡沫上反射回來(lái)，這樣測(cè)量就與實(shí)際的液位有較大的偏差?？稍谟信菽牟酃奕萜骷尤胂輨?，減少泡沫的產(chǎn)生，保證測(cè)量準(zhǔn)確。

（3）超聲波液位計(jì)在有攪拌器的容器中會(huì)受到攪拌器的影響，造成反射假反射回波，造成測(cè)量的不準(zhǔn)確。通過(guò)降低攪拌器的轉(zhuǎn)速，安裝液位計(jì)的時(shí)候離開(kāi)攪拌器的中心，可以減少攪拌器對(duì)超聲波液位計(jì)測(cè)量的影響。

（4）測(cè)量介質(zhì)的溫度對(duì)超聲波液位計(jì)也有影響，尤其是在密閉的容器里，介質(zhì)的溫度與周?chē)臏囟扔袦夭顣r(shí)，會(huì)探頭的周?chē)Y(jié)水珠，這樣會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確?？梢酝ㄟ^(guò)在安裝超聲波液位計(jì)的時(shí)候，接壓縮空氣管對(duì)著探頭吹，減少因?yàn)榻橘|(zhì)與容器及探頭的溫度差凝結(jié)的水珠對(duì)測(cè)量的影響。

3.靜壓式液位計(jì)

靜壓式液位測(cè)量方法是根據(jù)液柱靜壓與液柱高度成正比的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)測(cè)得液柱高度產(chǎn)生的靜壓實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量的，差壓式液位計(jì)，是利用當(dāng)容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作。

靜壓式液位計(jì)是通過(guò)測(cè)量液體的液位高度而產(chǎn)生的靜壓力來(lái)測(cè)定液體液位。根據(jù)P=ρgh，而液體的密度ρ，重力加速度g是已知的，只要測(cè)出壓力P，就可以求出液體的液位h。[2]

—種用于液位測(cè)量的壓力儀表是投入式液位計(jì)，即把液位測(cè)量?jī)x表投入到待測(cè)液位的介質(zhì)屮，隨著液位的變化，壓力變送器中的擴(kuò)散硅等壓力檢測(cè)元件將靜壓力轉(zhuǎn)換為電阻信號(hào)進(jìn)行液位檢測(cè)，投人式液位計(jì)可以直接投人被測(cè)介質(zhì)中。

投入式壓力液位計(jì)的特點(diǎn)。

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用固態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)可動(dòng)部件。

（2）安裝使用相當(dāng)方便，使用壽命長(zhǎng)。

（3）測(cè)量范圍比較廣，可以測(cè)里從水、油到黏度較大的相狀物等。

（4）它不受被測(cè)介質(zhì)起泡、沉積、電氣持性的影響，無(wú)材料疲勞磨損，對(duì)振動(dòng)、沖擊不敏感。

（5）價(jià)格便宜，可靠性比較高。

（6）安裝時(shí)，注意要選擇流體相對(duì)平穩(wěn)，波動(dòng)小的地方安裝，如果避免不了水流沖擊，摩擦振動(dòng)時(shí)，需要加裝隔離管，減少水流沖擊，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

（7）安裝投入式液位計(jì)時(shí)，最好離池底或者罐底100mm到200mm，以減少因?yàn)槌氐谆蛘吖薜子杏倌嗉敖橘|(zhì)的沉淀物，影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。

（8）在水質(zhì)過(guò)差的環(huán)境下，尤其是介質(zhì)有很多懸浮物，雜質(zhì)時(shí)，容易堵塞取壓孔，影響測(cè)量準(zhǔn)確度。需要定期對(duì)液位計(jì)進(jìn)行清洗、疏通取壓孔，以保證測(cè)量準(zhǔn)確和穩(wěn)定。

壓力式液位計(jì)適合用于水質(zhì)較好的工藝流程中，比如上清集水池，濾池，清水池，外排水池以及SBR池。通過(guò)加裝隔離管避開(kāi)池底污泥雜質(zhì)也可以用于帶攪拌的濃縮池調(diào)節(jié)池。

4.雷達(dá)液位計(jì)

雷達(dá)傳感器的天線(xiàn)以波束的形式發(fā)射電磁波信號(hào)，發(fā)射波在被測(cè)物料表面產(chǎn)生反射，反射回來(lái)的回波信號(hào)仍由天線(xiàn)接收。發(fā)射及反射波束中的每一點(diǎn)都采用超聲采樣的方法進(jìn)行采集。信號(hào)經(jīng)智能處理器處理后得出介質(zhì)與探頭之間的距離，送終端顯示器進(jìn)行顯示、報(bào)警、操作等。[3]距離物料表面的距離D與脈沖的時(shí)間行程T成正比：

D=C×T/2

其中C為光速 因空罐的距離E已知，則物位L為：L=E-D

雷達(dá)液位計(jì)的特點(diǎn)：

（1）雷達(dá)液位計(jì)采用一體化設(shè)計(jì)，無(wú)可動(dòng)部件，不存在機(jī)械磨損，使用壽命長(zhǎng)。

（2）由于電磁波的特點(diǎn)，不受環(huán)境的影響。故其測(cè)量的應(yīng)用場(chǎng)合比較廣。雷達(dá)液位計(jì)的探頭與介質(zhì)表面無(wú)接觸，屬非接觸測(cè)量，能夠準(zhǔn)確、快速地測(cè)量不同的介質(zhì)。探頭幾乎不受溫度、壓力、氣體等的影響?？梢栽诠r惡劣，變化大，有水氣、蒸汽、泡沫等超聲波液位計(jì)不能勝任的場(chǎng)合下使用。

（3）雷達(dá)液位計(jì)也適合用于在有攪拌器，液面變化無(wú)常，多變的場(chǎng)合下。

（4）雷達(dá)液位計(jì)價(jià)格相對(duì)昂貴，但是幾乎可以適用污水處理的各個(gè)工藝液位控制流程。

綜上所述，由于污水處理的工藝流程中涉及很多需要測(cè)量液位的場(chǎng)合，也由于污水處理本身工藝的特點(diǎn)，在選型過(guò)程中，需要針對(duì)各個(gè)工藝流程及介質(zhì)的特點(diǎn)，選擇合適的液位計(jì)，對(duì)工藝測(cè)量的精度和可靠性穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性使用壽命都會(huì)有很大的影響。建議在經(jīng)費(fèi)允許的情況，盡量選擇精度高，維護(hù)少，壽命長(zhǎng)的液位計(jì)。使整個(gè)污水處理的液位測(cè)量和控制在可靠，穩(wěn)定，安全下運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張毅.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)（第二版）.北京：化工工業(yè)出版社，2005.

[2]張宏建.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與裝置.北京：化工工業(yè)出版社，2004.

[3]工業(yè)自動(dòng)化儀表與系統(tǒng)手冊(cè).編輯委員會(huì).工業(yè)自動(dòng)化儀表與系統(tǒng)手冊(cè)（上冊(cè)）北京：中國(guó)電力出版社，2008.