电磁流量计用于医院污水处理改造工程实践案例

医院污水主要是由医疗含菌废水、生活污水、传染性病源污水构成，成分复杂。医院污水容易造成空间污染，引起二次污染，并且部分带有传染性，如果不进行处理，直接排放，将造成严重的环境污染，并且会成为一种新的疾病传播途径，严重危害人们的身心健康。本工程所处理的污水原水为北京某医院医疗废水和生活污水的混合污水，处理出水直接排入市政污水管网，处理出水达到（GB 18466-2005）中的规定。本项目因其原污水可生化性较好，浓度不高，设计主体工艺为膜生物工艺，由于本项目是在不新增占地的基础上进行改扩建，利用现有构建筑物，采用膜生物工艺替代现有的生物接触氧化和沉淀工艺。构建可用于该污水处理的工艺与方法，确定运行参数和运行条件，提出切实可行的污水处理设计方案。电磁流量计作一个重要的过程测量设备，整合在其中，为工程系统的流量数据的采集和系统的自动控制提供有力支持。

1 污水处理工艺

　　1.1 工艺流程

　　工艺流程为“化粪池+机械格栅+集水池+沉淀池+调节池+好氧池+膜池+消毒接触池+清水池”。

　　1.2 工艺流程说明

　　1.2.1 污水处理。医院各个接水点的污水汇流进入原化粪池，污水在此进行混合、厌氧发酵及初步沉淀等预处理。处理后的污水从上部溢流排出，进入污水站。

　　污水进入污水站后首先经过机械细格栅，拦截污水中携带的较大悬浮、漂浮物，杂物经格栅捞出、去除，污水通过格栅进入集水池，集水池中设有潜水排污泵，将污水提升至沉淀池，污水在沉淀池中进行沉淀处理，初步沉降去除污水中可沉降颗粒物，处理后的污水经沉淀池集水槽汇集，流入调节池中。污水在调节池中进行水量调节、水质混合，再通过水泵按设计小时流量提升进入后续的生化处理单元中。

　　本工程生化处理采用MBR工艺，该工艺分好氧池和膜池两段，污水*入好氧池上部向下流动，穿过池体，污水与池中大量的微生物（活性污泥）接触，微生物摄取污水中的有机物，进行生化降解，处理后的污水及污泥从池体底部联通孔进入膜池。污水进入膜池借助池内的污泥及膜丝表面附着的微生物进一步生化降解有机物，同时膜池还具有泥水分离的功能。膜池中的污水需要透过膜丝，通过水泵抽吸排出，水中大于膜孔径的杂质全部被截留在池内，透过膜丝的清水得到净化。

　　膜池出水进入消毒池，在消毒池入口投加次氯酸钠消毒液，借助来水冲击力进行混合，并在池中进行充分的接触反应，达到*杀灭水中各类致病菌、改善水质的目的，消毒后的出水进入到清水池，检测合格后外排。

　　1.2.2 污泥处理。本工程沉淀池、膜池中的污泥定期进入到污泥池，污泥在该池中进行储存、重力浓缩，池底浓缩后的污泥经消毒处理后由环卫吸粪车吸出，外运处置。

　　1.3 核心工艺（MBR工艺）介绍

　　本项目的原混合污水可生化性较好，浓度不高，且是在不新增占地的基础上进行改扩建，利用现有构建筑物。对于医院现在运行的水质水量的特点，原有工艺已不能满足出水水质稳定达标排放。根据医院现水质水量的要求及原有工艺构筑物的特点，考虑到生物膜（MBR）可将生物处理流程中的初沉、曝气、二沉和污泥浓缩等繁琐的功能单元，形成占地较小的一体化的生物处理中心。因此本项目核心工艺选择为MBR工艺，且保障本项目出水水质能够稳定达标。

　　1.3.1 悬浮物（SS）及浊度有的去除能力。中空纤维膜为管状，管壁上有微孔，能够截留住反应池内的绝大部分悬浮物（SS）和活性污泥，截留的污泥形成多孔滤饼层，使可溶性的小分子物质本来可以透过中空纤维膜，现受到滤饼的阻挡，被截留在反应器中，增加膜的去污能力。

　　1.3.2 有机物的去除效率高且耐冲击负荷。由于膜拦截了全部的活性污泥，使反应器内的活性污泥具有较高的水平，有利于有机物的去除。同時膜截留了绝大部分微生物，使得反应器中微生物种类和总量都非常丰富，耐冲击负荷。

　　1.3.3 解决污泥膨胀问题及剩余污泥难处置问题。反应器中维持高MLSS、低F/M模式运行，能使有机物深度氧化，减少剩余污泥的排放。

　　考虑到MBR以上的特点，能够解决本项目的相关问题，因此改造中选用MBR工艺。根据本项目水质水量的特点进行相关参数调试，使本工艺运行达到***佳，保证出水水质稳定达标。

　　2 工程设计

　　2.1 格栅集水池

　　主要设计尺寸：4.0×4.0×6.2m，上层格栅间高3.0m，下层集水池高3.0m，全地下钢混结构，利旧，一级提升泵出水管线更换，改为引至沉淀池。配套设备（现有2台潜污泵和液位计进行更换，新增1台RZ-LD/DN125电磁流量计，其余为原有设备）：（1）潜水提升泵1：Q=75m3/h，H=10m，N=4.0kW，2台，1用1备；（2）回转式机械格栅：栅宽600mm，栅间距3mm，1台；（3）电磁流量计（集水池出水总管）：DN125，量程0～200m3/h，1台。

　　2.2 沉淀池

　　主要设计尺寸：5.0×5.0×5.5m，半地下钢混结构，利旧，现有布水器和出水堰进行更新，出水管线更换，改为引至调节池，上清液溢流至调节池。

　　2.3 调节池

主要设计尺寸：8.0×5.0×5.5m，半地下钢混结构，利旧。配套设备（现有2台潜污泵和液位计进行更换，新增2台过滤精度为1mm的精密过滤器）：（1）潜水提升泵2：Q=30m3/h，H=8.5m，N=1.5kW，2台，1用1备；（2）精密过滤器：过滤精度1mm，不锈钢，管道式安装，2台；（3）电磁流量计（调节池出水总管）：DN100，量程0～100m3/h，1台；（4）超声波液位计：量程0～6m，输出信号4～20mA，1台。

2.4 好氧池

　　主要设计尺寸：5.0×4.0×5.5m，半地下钢混结构，池体利旧。拆除原池内设施，新增1套曝气系统。配套设备：盘式曝气器：规格Φ260mm，通气量3～4m3/h，ABS材质，66个。

　　2.5 膜池（MBR）

　　膜池（MBR）内装中空纤维膜1片，是整个设备的核心处理单元，是生物处理——活性污泥法与截留过滤——微孔过滤膜法两种工艺的结合。

　　主要设计尺寸：5.0×4.0×5.5m，半地下钢混结构，利旧（将二级接触氧化池改造为膜池）。拆除原池内设施，新增2套膜组器和2台回流泵（其中1台冷）。运行状态：回流泵出水回流至好氧池前段；排泥状态：回流泵出水送至污泥池。

　　配套设备：（1）膜组器：Q=360m3/d，配套钢丝软管，膜支架304不锈钢材质，2套；（2）回流泵：Q=103.8m3/h，H=8m，N=3.7kW，碳钢材质，2台，冷备1台；（3）静压液位计：量程0～6m，输出信号4～20mA，1台。

　　2.6 接触消毒池

　　主要设计尺寸：3.0×2.0×5.5m，半地下钢混结构，利旧。消毒剂选用次氯酸钠，投加点为接触消毒池入口。

　　2.7 清水池

　　主要设计尺寸：3.0×3.0×5.5m，半地下钢混结构，利旧。

　　2.8 污泥池

　　主要设计尺寸：3.0×2.0×5.5m，半地下钢混结构，利旧。将现有液位计进行更新：浮球液位计：量程0～6m。

　　2.9 污泥井

　　主要设计尺寸：1.5×1.5×3.5m，全地上钢混结构，利旧。

　　2.10 设备间

　　主要設计尺寸：9.0×4×3.5m，全地上砖混结构，利旧。主要设备：（1）吹扫风机：Q=8.37m3/min，5000mmH2O，N=11kW，2台；（2）曝气风机：Q=6.73m3/min，6000mmH2O，N=11kW，1台；（3）产水泵：Q=42m3/h，H=9m，N=2.2kW，2台，1用1备；（4）CIP泵：Q=40m3/h，H=12m，N=2.2kW，1台；（5）次氯酸钠储罐：V=1000L，PE材质，1个；（6）次氯酸钠计量泵：Q=300L/h，5bar，泵头PVC材质，2台，1用1备；（7）消毒剂计量泵：Q=21.9L/h，1.5bar，N=13.4～14.3W，220V，泵头PVDF材质，2台，1用1备；（8）柠檬酸储罐：V=200L，PE材质，1个；（9）柠檬酸计量泵：Q=120L/h，3.5bar，泵头PVC材质，1台；（10）控制柜：碳钢喷塑材质，1台。

　　2.11 控制室

　　主要设计尺寸：4.0×4.0×3.5m，全地上砖混结构，利旧。现有控制柜进行更新。主要仪表：（1）在线pH计：pH 0～14，输出信号4～20mA，1台；（2）余氯分析仪：0～20mg/L，输出信号4～20mA，1台；（3）COD在线检测仪：0～500mg/L，1台；（4）氨氮在线检测仪：0～50mg/L，1台。

　　3 主要工艺单元运行情况

　　3.1 格栅、调节预处理单元的运行

　　医院污水进入污水站后先经过格栅拦截去除污水中大较大悬浮、漂浮物，然后经过沉淀池，可将大部分可沉降颗粒物进行沉淀，上清液进入调节池，污水在调节池中进行水量调节、水质混合。预处理单元SS去除率为30%左右，COD去除率为20%左右，其他污染指标去除不明显，波动水质得到混合均匀。

　　3.2 MBR工艺单元运行

　　MBR工艺可去除污水中的大部分有机污染物，氨氮、悬浮物。根据运行情况，好氧池、膜池溶解氧DO以2.0～4.0mg/L为宜。COD浓度从200mg/L降低至50mg/L以下，去除率为75%；BOD从120mg/L降低至10mg/L以下，去除率为92%；SS从70mg/L降低至10mg/L以下，去除率为86%；氨氮从20mg/L降低至5mg/L以下，去除率为75%。

　　3.3 消毒处理单元

　　污水站前面各级处理单元对水中的细菌、病毒处理效果有限，要确保污水中粪大肠菌群数等病毒性指标达标，主要依靠消毒处理单元。通过合理投加次氯酸钠以及控制好污水与药剂的混合效果、接触反应时间可实现对污水中细菌、病毒基本灭绝，化验检测达到“未检出”效果。

　　采用MBR工艺为核心的污水处理系统，后续配次氯酸钠消毒使污水中各污染指标得到全面处理，COD去除率为80%左右，BOD去除率为92%；SS去除率为92%左右，氨氮去除率为75%左右。

1. 化学工业

电磁流量计在化学工业中应用以流量控制为主，所测流体以酸、碱性液和浆液居多，多具有腐蚀性和磨耗性。 电磁流量计 实际应用中发生故障和失效，多是由于腐蚀泄漏、绝缘下降、电极沾污或附着异物等引起的。

电磁流量计传统的定期维护检查是将流量传感器卸下管线清扫和检查，然后实施流量校准，为减少流量传感器从管道上卸装损伤衬里，先在管线上测量绝缘电阻等推断有无异常现象，再决定下一步是否卸下管线检查或实流流量校准。三菱化学(株)3种检查方式所占比重是：(1)只作在线检查占35%；(2)卸下管线作接液部位清扫后检查占22%；(3)离线作实流校准占43%。

2. 水务业

(1)(日)东京都水道局

 东京都水道局对 电磁流量计每年做一次全面检查，检查内容为：外观检查，转换器特性试验，测量值校准，测量各部电压，测量绝缘电阻，确认电路。仪表检查调整时因零点漂移，调整零点显得十分重要，而“在线调零”必须使被测介质停止流动，却不易办到。因此在现场只能省略包含有传感器运作的检查，仅实施转换器的校准。将本次检查结果和历史数据比较确定仪表是继续使用、修补还是更新。传感器按所测励磁线圈绝缘电阻劣化程度决定更新与否　

(2)上海自来水公司和原水公司

 上世纪90年代以来，上海自来水公司和原水公司开始摸索在线检查和验证有无异常现象的方法。无停役可能的管线分别检查流量传感器和转换器，用模拟信号器和其他通用仪表测试转换器，具有较高的校准度(取决于模拟信号器度)，其方法与离线检查相同。传感器检查则以测试电极接液电阻，检查励磁线圈包括励磁连接电缆的绝缘电阻和铜电阻，以及检查转换器输出的励磁电流，核对磁场强度等间接方法。有停役条件的管线，还可从预设在传感器附近入孔进入，检查电级和衬里污秽/沉积状况并清洗。　

三 现场检查内容

现场在线检查电磁流量计内容如表1所示。除零点检查外，均是将流量传感器、转换器和连接电缆3部分分开进行　

1. 整机的零点检查(序号1)

本检查要求流量传感器测量管充满液体且无流动，但这在许多现场无法办到。不具备条件时只能放弃整机的零点检查和调整，转而只对转换器作单独的零点检查和调整。必须在传感器检查完毕后，且保证传感器励磁回路和信号回路的绝缘电阻正常(均包含电缆)的前提下才有意义，否则整机就不能正常运行。通常转换器单独零点为负值，数值也很小，如果值大于满量程的5%，就需要先做检查，待确认原因后再作调整。通常情况下 电磁流量计 整机的零点和转换器单独的零点差异值小于1%。大于5%的零点有许多情况是用户在管道阀门关闭不良情况下不正确调零所致。

2. 连接电缆检查(序号2)

本检查方法与离线检查相同，检查信号线与励磁线各芯导通和绝缘电阻，检查各屏蔽层接地是否完好。

3. 转换器检查(序号3、4)

本检查方法与离线检查亦相同。在现场或仪表室用通用仪表以及流量计型号相匹配的模拟信号器代替传感器提供流量信号进行调零和校准。校准包括零点检查和调整、设定值检查、励磁电流测量、电流/频率输出检查等。有些检查项目要与记录在案的上一次检查值(或出厂值)进行比较，看是否有变化或变化是否超过了容许范围　

4. 流量传感器检查(序号5～11)

通过对励磁线圈的检查和检查转换器所测得的励磁电流，间接评价磁场强度是否变化；测量电极接液电阻，评估电极表面受污秽和衬里附着层状况；检查各部位绝缘电阻以判断零件劣化程度，估计是否会由此引入。若能停役，则可观察和测量电极和衬里附着层厚度，估算清洗附着层前后因流动面积变化引入的流量值变化。

(1)测量励磁线圈铜电阻

 用高度数字万用表或惠斯登电桥测量线圈电阻，必要时作温度系数修正后与仪表档案值比较。确认线圈是否导通良好和无匝间短路现象。

(2)检查励磁线圈绝缘电阻

 励磁线圈及其接线端子受潮后励磁回路对地绝缘下降，很可能把励磁信号引入流量信号传输电路，使电极加上一个较大的绝缘电阻和信号电阻对励磁电压的分压，形成较大的共模信号。当这一信号超过转换器前置放大器的抑止能力，就会使转换器零点漂移。绝缘电阻下降不十分严重时，这一现象在仪表运行时还不易察觉。除IP68无接线端子盒外，实践中由于疏忽，接线端子盒未密封进入潮气，端子绝缘电阻下降到5～6MΩ以下时易造成故障。吹干端子，通常故障就可消除。

(3)检查电极接液电阻

 流量传感器的电极接液电阻应在新装仪表调试好后立即测量，并记录在案。以后每维护一次测量一次，分析比较这些数据有助于判断仪表故障原因。

 电极与液体接触电阻值取决于接触表面的被测液体电导率。不同介质所测电阻值有明显区别。电极接液电阻可用指针式万用表在测量管充满液体时分别测量每个电子与地间的电阻。经验表明分别测量两电极的接触电阻值之差应小于10%～20%，否则表明有故障。

 测出的电极接液电阻与原测量值比较，若不一致，可能有以下3种不同趋向：(a)两电极绝缘性附着层覆盖不一致，或某一电极信号回路绝缘电阻下降；(b)电阻值增加，原因是电极表面被绝缘层覆盖；(c)电阻值减少，原因是电极附近衬里表面附着导电沉积层，或电极装配(如绝缘套圈)绝缘下降。有时候虽然呈现以上现象，但未形成故障，则可作为预测产生故障的前兆，应预先采取有关措施。

用指针式万用表测量电极接液电阻时应注意：

(a)电阻值应在测棒接触端子的瞬间读取指针偏转大值，测量值应以初一次为准。如重新测量因极化作用所测各值是不一致的。

(b)测两电极阻值时，接地端测棒极性必须相同，即固定用电表同一根测棒接电极，另一测棒始终接地。

(c)要比较定期检查前后两测量值时，必须用同一型万用表，并用同一量程，常用1.5V电池工作范围档，如“×1kΩ”档。

用万用表测量电极接触电阻只是确定大体的值。准确测量必须用数字电桥或交流电桥(如Kohlraush电桥等)。

(d)测量电极/液体间极化电压

测量此电压将有助于判断电极是否被污秽或覆盖，由此可能形成零点不稳或输出晃动的故障。

用数字式万用表2V直流档分别测两电极与地之间的极化电压(电磁流量计 可以不停电测，也可停电测)。极化电压大小决定于电极材料的电极电位和液体性质，测量值可能在几毫伏至几百毫伏之间。若运行中电极附着金属粉末则会改变极化电位；金属粉末交替地附着/脱离电极还会使输出不稳。表2所示是海水中几种金属的自然电位。

(e)检查信号电路绝缘和励磁电路/信号电路之间绝缘

检查的目的也是评估是否因绝缘下降而引入，检查信号电路时，信号线要临时与电极脱开，发生绝缘下降的原因很多，如接线盒未密封进入潮气以及IP68防护型传感器的电缆割断再接续时未做好防潮处理等所致。

(f)检查电极绝缘电阻和衬里状况

这种检查对于小口径仪表只能卸下管线，对于大口径仪表则放空积液(水)后，可从入孔进入管道观察，擦干衬里内表面，用500VDC兆欧表分别测试两电极对地绝缘电阻。若衬里有附着层必须清除，按积层厚度选定今后清洗间隔周期。若附着层电导率与液体相同且不厚，可忽略不计面积变化附加误差；若附着电导率小于液体将产生正向附加误差；反之则产生负向附加误差。

一般要求电极绝缘电阻大于100MΩ，大部分绝缘下降原因是电极、衬套等受外界浸水受潮等所致，有时候用热吹风排除潮气即可恢复。若绝缘破坏(如腐蚀液从密封处侵入)，只能调换传感器，返制造厂修理。

四 在线检查的发展动向

1. 制订在线检查的规范文件

上海地区自来水公司和原水公司在电磁流量计制造厂配合下，探索并积累了300余台大口径电磁流量计检查经验，并于1997～1998年间起草了《大口径电磁流量仪在线校验方法》，在上海市公用事业管理局所属企业试行。现在上海水务局正在此文件的基础上制订《电磁流量仪在线校验规范》地方行业性标准。