鄭建程，陳家偉

(1.泉州市環(huán)境衛(wèi)生管理處，福建 泉州 362002；2.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北武漢430014)

污水處理工程中有巴氏計(jì)量法和流量計(jì)計(jì)量法［1］。由于滲瀝液水量變化范圍較大，巴氏計(jì)量法的計(jì)量誤差較大，因此，流量計(jì)計(jì)量法是生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)中最常用的方法。在實(shí)際使用過程中，由于垃圾滲瀝液屬于重力流，流量計(jì)計(jì)量需在管道滿管的狀態(tài)下才能精確計(jì)量，所以流量計(jì)一般都安裝在U型管道的底部橫管上。即使經(jīng)過初步的沉砂處理，垃圾滲瀝液的高黏度和高SS也很容易造成U型管道的斷面變小，甚至堵塞，造成長(zhǎng)期垃圾滲瀝液的計(jì)量流量高于實(shí)際值，不能為滲瀝液處理系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)。因此，筆者提出一個(gè)更有效的垃圾滲瀝液的計(jì)量方法——三角堰計(jì)量法，并結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)該方法應(yīng)用進(jìn)行了介紹和分析。

1 三角堰計(jì)量法原理

三角堰是薄壁堰的一種，三角堰計(jì)量法常用于給水工程中沉淀池的出水流量計(jì)量，其最大的優(yōu)點(diǎn)是，小水頭的水面寬度小，流量的微小變化將引起較大的水頭變化，當(dāng)Q＜0.1 m3/s時(shí)，仍可得到較高的精度。

根據(jù)水力學(xué)薄壁堰出流流量的基本公式：

Q∝及湯普森試驗(yàn)的結(jié)果，得到，當(dāng)堰口夾角θ=90°時(shí)：

Q=1.4H2.5

其中：Q為過堰流量（m3/s）；H為過堰水深（m）。

應(yīng)用范圍：0.05 m≤H≤0.25 m，水深a≥2H；堰口間距B≥ （3～4）H［2］。

三角堰的堰口容易清理，不易出現(xiàn)堵塞或堰口截面變小的情況，不影響測(cè)量精度且三角堰計(jì)量法的測(cè)量范圍大。綜合上述2個(gè)原因該方法正適合用于流量變化較大的垃圾滲瀝液的流量計(jì)量。

2 三角堰計(jì)量法計(jì)量垃圾滲瀝液流量的實(shí)際應(yīng)用

2.1 總體方案

以福建省廈門市某生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)為例，根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料，該填埋場(chǎng)每天產(chǎn)生滲瀝液500～5 000 m3/d。原設(shè)計(jì)采用的滲瀝液計(jì)量方法為流量計(jì)計(jì)量法，并且在計(jì)量池之前設(shè)有沉砂池，從實(shí)際使用情況來(lái)看，流量計(jì)所在的倒U型管堵塞嚴(yán)重，所計(jì)量的流量遠(yuǎn)大于實(shí)際流量，同時(shí)垃圾滲瀝液在不斷排出，為保證滲瀝液順利排出，該U型管一直未疏通，原流量計(jì)已失去計(jì)量功能。

通過對(duì)沖動(dòng)性購(gòu)買行為的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行歸納分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有文獻(xiàn)的研究熱點(diǎn)是消費(fèi)者沖動(dòng)性購(gòu)買行為的影響因素，這方面的研究可以擴(kuò)展出更多的具體研究情境下消費(fèi)者的沖動(dòng)性購(gòu)買行為受什么因素的影響，同時(shí)，可以結(jié)合營(yíng)銷心理學(xué)方面的知識(shí)，研究消費(fèi)者沖動(dòng)性購(gòu)買行為發(fā)生時(shí)其心理狀態(tài)的變化。

先拆除原有計(jì)量系統(tǒng)，再根據(jù)三角堰板的設(shè)計(jì)要求，在原滲瀝液沉砂池內(nèi)設(shè)置三角堰板，并固定于磚砌墻上；安裝液位計(jì)與沉砂池側(cè)壁進(jìn)行液位計(jì)量，通過自控控制系統(tǒng)將液位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為流量數(shù)據(jù)；自由跌水高度不小于0.5 m。具體布置見圖1。

圖1 三角堰計(jì)量總體布置

2.2 三角堰設(shè)計(jì)

如圖2所示每個(gè)沉砂池中的三角堰設(shè)置3個(gè)堰口，堰口的夾角為90°，頂寬度為40 cm，深度為20 cm，堰口的間距為85 cm，三角堰堰頂?shù)母叱虨?51.300 m。

圖2 三角堰板設(shè)計(jì)

三角堰采用不銹鋼材料，高1.4 m，寬3 m，建高0.8 m，寬3 m磚砌墻，三角堰下部采用不銹鋼膨脹螺栓固定的方式將其固定于磚砌墻上，上部采用L型鋼和膨脹螺栓固定的方式將其固定于沉砂池池壁。為防止?jié)B瀝液從沉砂區(qū)域向出水區(qū)域滲漏的情況出現(xiàn)，需做好防滲處理。

2.3 出水設(shè)計(jì)

為計(jì)量精確，三角堰出水需要自由跌水，跌水高度為50 cm，設(shè)計(jì)出水區(qū)域的液面高度為+50.800 m，在出水區(qū)域池壁上設(shè)置DN500溢流管1根，溢流口標(biāo)高為+50.800 m，將滲瀝液從出水區(qū)域排放至調(diào)節(jié)池中。

2.4 設(shè)備選取

超聲波液位計(jì)為整套計(jì)量系統(tǒng)的核心設(shè)備，其精度的高低直接決定了計(jì)量的精確度，需選用高精度超聲波液位計(jì)，測(cè)量誤差±3 mm以內(nèi)。

控制計(jì)算機(jī)需24 h連續(xù)運(yùn)行采集數(shù)據(jù)，需配備穩(wěn)定性高，存儲(chǔ)容量大的計(jì)算機(jī)。

2.5 程序編寫

編寫的控制程序需要有3個(gè)功能：①實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程超聲波液位計(jì)的啟動(dòng)和關(guān)閉；②數(shù)據(jù)處理，能夠?qū)⒁何桓叱剔D(zhuǎn)換為瞬時(shí)流量，并且能夠統(tǒng)計(jì)任意時(shí)間段內(nèi)滲瀝液的產(chǎn)生量；③可以對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正。

3 測(cè)量范圍、精度及誤差分析

3.1 測(cè)量范圍

設(shè)定該滲瀝液流量計(jì)量方案的精確段為堰口出水高度5～15 cm，計(jì)量的堰板共2塊，每塊堰板設(shè)有3個(gè)堰口，總流量計(jì)量范圍402～6 324 m3/d，與本填埋場(chǎng)的實(shí)際出水量的范圍基本一致，測(cè)量范圍內(nèi)流量越大計(jì)量精度越高，能夠滿足滲瀝液流量檢測(cè)范圍的要求。

3.2 測(cè)量精度檢驗(yàn)

表1 單塊堰板計(jì)量系統(tǒng)誤差

根據(jù)上述誤差計(jì)算結(jié)果，堰口的高度越高，計(jì)量的系統(tǒng)誤差越小，計(jì)量有效范圍內(nèi)的誤差最大為15.9%，最低為5.1%。遠(yuǎn)期本填埋場(chǎng)的平均滲瀝液日流量為920 m3/d，單塊堰板的流量為460 m3/d，瞬時(shí)流量測(cè)量的誤差≤11.3%。

但是從實(shí)際應(yīng)用意義，垃圾滲瀝液處理更注重的是每天的滲瀝液總量，瞬時(shí)流量只作為參考。由于填埋場(chǎng)的滲瀝液主要來(lái)自于大氣降水，其產(chǎn)流模式類似于河流的徑流產(chǎn)流模式，某一場(chǎng)次的降雨引起的滲瀝液流量（Q）、時(shí)間（t）的分布規(guī)律符合皮爾遜Ⅲ型分布規(guī)律，結(jié)合填埋場(chǎng)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，滲瀝液流量在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生過大的波動(dòng)，同時(shí)，滲瀝液液面波動(dòng)變化的周期要遠(yuǎn)小于徑流流量產(chǎn)生較大變化所需的時(shí)間［3］，因此可認(rèn)為在液面波動(dòng)變化的周期內(nèi)，平均液面的高度是不變的。同時(shí)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的規(guī)律，由于儀器檢測(cè)限不足、液面波動(dòng)等原因產(chǎn)生偶然誤差呈正態(tài)分布，在不考慮系統(tǒng)誤差的情況下，三角堰計(jì)量法檢測(cè)到的滲瀝液流量平均值與真實(shí)值基本一致，因此可以認(rèn)為，在液面高度基本不變的周期內(nèi)，檢測(cè)出的滲瀝液流量的平均值即可作為該段時(shí)間內(nèi)的準(zhǔn)確值使用。單位時(shí)間的滲瀝液流量累加即可得到精度較高的滲瀝液日產(chǎn)生量。

3.3 誤差分析

3.3.1 偶然誤差

根據(jù)上節(jié)內(nèi)容，三角堰計(jì)量法引起偶然誤差的主要原因有儀器檢測(cè)限不足、液面波動(dòng)等因素。

隨著測(cè)定次數(shù)的增加，正負(fù)誤差可以相互抵償，誤差的平均值將逐漸趨向于零。在三角堰計(jì)量法應(yīng)用過程中，液位計(jì)的精度越高，檢測(cè)頻率越高，偶然誤差越小。

3.3.2 系統(tǒng)誤差

三角堰計(jì)量法中引起系統(tǒng)誤差主要原因有池壁滲漏、堰口斷面減小、泥沙堆積等因素。

三角堰與池壁之間如發(fā)生滲漏，使得計(jì)量結(jié)果偏小。因此，在施工過程中，需做好三角堰與池壁及池底的防滲措施，避免滲瀝液從其他區(qū)域滲漏。

由于垃圾滲瀝液的黏性較大，SS含量較高，三角堰板使用一段時(shí)間后，堰口會(huì)有SS黏附，減少了過水的斷面面積，在相同的流量下，液位高于正常液位，計(jì)量結(jié)果大于實(shí)際值。因此，在運(yùn)行過程中需及時(shí)清洗三角堰堰口，確保堰口不黏附SS，減小出水?dāng)嗝妗?/p>

沉砂池中泥沙堆積較多時(shí)會(huì)增加磚砌墻的壓力，造成對(duì)堰板的破壞；同時(shí)會(huì)減小沉砂池水深，易造成堰口處液面波動(dòng)，增加計(jì)量結(jié)果的隨機(jī)誤差。因此，需及時(shí)清除沉砂池內(nèi)的泥沙。

4 結(jié)論

三角堰計(jì)量法已應(yīng)用于福建的部分填埋場(chǎng)，并取得了良好的效果。三角堰計(jì)量法計(jì)量滲瀝液流量簡(jiǎn)單易實(shí)施，設(shè)備、構(gòu)筑物易維護(hù)管理，計(jì)量范圍較寬，是非常適用于填埋場(chǎng)垃圾滲瀝液流量計(jì)量的方法。

［1］北京市政工程設(shè)計(jì)研究總院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

［2］李家星，趙振興.水力學(xué)［M］.南京：河海大學(xué)出版社，2001.

［3］張文杰.城市生活垃圾填埋場(chǎng)中水分運(yùn)移規(guī)律研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2007.