摘要：對總量控制的概念、方法及具體措施進(jìn)行介紹，具體分析污水出水流量計的類型及適用條件。
1、總量控制概述
水是人類及一切有生命的個體賴以生存的基本物質(zhì)。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活對水的需求量在不斷增長，向自然水體排放的水污染物總量也在不斷增加。環(huán)境與發(fā)展的矛盾在加劇。近年來不斷有自然水體污染嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展和人民身體健康的問題出現(xiàn)。以淮河、海河、遼河和太湖、巢湖、滇池為代表的三河、三湖的水污染問題尤為突出。如何尋找一個有效的解決這一矛盾的方法，走可持續(xù)發(fā)展的道路，為子孫后代留下青山綠水，已經(jīng)成為擺在我們面前的緊迫課題。從目前的情況來看，實行總量控制是一種比較科學(xué)有效的方法。總量控制的概念*早是由美國環(huán)保局于1979年提出的，我國近幾年迫于環(huán)境惡化的壓力，頁決定試行總量控制。過去我國對污染物實行的是濃度控制。污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)及排污收費制度，都主要著眼于污染物的排放濃度。只要污水排放的濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，就可以無限量地隨意排放。隨著環(huán)境管理工作的發(fā)展和不斷深入，人們愈來愈認(rèn)識到，對污染源僅謹(jǐn)實行排放濃度控制，根本無法達(dá)到控制污染，確保環(huán)境質(zhì)量不斷改善的目的。有些單位為了做到達(dá)標(biāo)排放，將污水稀釋后排放，這種污水雖然達(dá)到了污水排放標(biāo)準(zhǔn)，但其污染物的濃度卻大大高于地面水。因此必須同時實行污染物排放總量控制。才能有效控制和削減污染。污染物排放總量控制是指這樣一種模式：即在某一區(qū)域范圍內(nèi)，為達(dá)到預(yù)定的環(huán)境目標(biāo)，通過一定方法求得各污染物的*大環(huán)境允許負(fù)荷，將其合理分配到區(qū)域內(nèi)各污染源(各企事業(yè)單位)，從而確定各污染源的*高污染物允許排放量。污染物排放總量控制與排放標(biāo)準(zhǔn)控制大不相同，污染物排放總量與自然環(huán)境條件及目標(biāo)值有密切的關(guān)系。環(huán)境自凈能力強、環(huán)境目標(biāo)不高的地區(qū)、污染物排放總量可以適當(dāng)提高；環(huán)境自凈能力較弱，環(huán)境目標(biāo)值較高的地區(qū)，污染物排放總量就要嚴(yán)格控制。在某一特定區(qū)域內(nèi)，不同的時期，各污染源(各企事業(yè)單位)的總量指標(biāo)會因其自然條件和技術(shù)水平的變化而不同。因此污水排放總量控制是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不能簡單劃一。
2、總量控制的方法
總量控制方法的不同，可以分兩種：一種是容量總量控制，它是依據(jù)區(qū)域的環(huán)境容量。經(jīng)過推算，確定各污染源的排放總量控制指標(biāo)的管理模式。由于各企業(yè)的總量控制指標(biāo)是通過環(huán)境容量的優(yōu)化配置確定的，因此能夠達(dá)到*小投資取得較好環(huán)境效益的目的。但環(huán)境容量的計算、配置,需要大量、連續(xù)的污染源、水文、水質(zhì)、氣象等方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對管理人員有較高的要求，操作起來有一定的難度。二是目標(biāo)總量控制，它是指某一區(qū)域或行業(yè)的環(huán)境管理目標(biāo)確定后，采取一定的行政手段，直接將削減污染物排放量指標(biāo)分配至各企事業(yè)單位，并限時完成。這種方法可操作性強，但有一定的盲目性。
實行總量控制必須有一系列配套的政策，在實踐中不斷充實、完善，并使之程序化、規(guī)范化。總量控制的配套政策主要有以下幾個方面：
(1)制定相應(yīng)的總量控制法規(guī)，依法實行總量控制。1986年國務(wù)院環(huán)保委員會在(關(guān)于防治水污染技術(shù)政策的規(guī)定>中提出“對流域、區(qū)域、城市、地區(qū)以及工礦企業(yè)污染物的排放要實行總量控制”。這是我國實行總量控制的依據(jù)。
(2)總量指標(biāo)的分配和轉(zhuǎn)讓政策。當(dāng)總量控制指標(biāo)以排污許可證的形式下達(dá)給企業(yè)后，環(huán)保部門的主要責(zé)任是監(jiān)督檢查其落實情況，如果企業(yè)經(jīng)過努力出現(xiàn)多余的指標(biāo)，可以允許其暫存起來自我調(diào)節(jié)或有償轉(zhuǎn)讓。與此同時還要建立總量指標(biāo)的有償分配制度，杜絕發(fā)生倒賣總量指標(biāo)現(xiàn)象。
(3)獎懲政策。一項政策執(zhí)行的好壞與是否有嚴(yán)格的獎懲制度有很大關(guān)系。環(huán)保部門應(yīng)嚴(yán)格檢查，對守法戶給予表揚、獎勵，對違法戶要進(jìn)行批評、罰款等嚴(yán)肅處理。
3、水環(huán)境容量的確定
環(huán)境容量的概念*初是日本學(xué)者在1968年提出的。是指某環(huán)境單元所能承受的污染物的*大數(shù)量。河流的環(huán)境容量根據(jù)不同的要求可以分為以下四種：①是河流的絕對環(huán)境容量。它反映了未受人類活動影響時對河流的自然納污能力，是理論*大值；②是面源污染現(xiàn)狀水環(huán)境容量，它是根據(jù)水域污染物現(xiàn)狀濃度估算其達(dá)到要求水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時還能允許容納污染物的*大數(shù)量；③是點源污染現(xiàn)狀水環(huán)境容量，它是根據(jù)點污染源分布現(xiàn)狀，模擬計算河流的污染物濃度分布現(xiàn)狀，再根據(jù)相應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求估算出還能容納污染物的*大數(shù)量；④可優(yōu)化利用的環(huán)境容量。它是根據(jù)不同區(qū)段水質(zhì)要求的變化，通過統(tǒng)籌規(guī)劃，對整個河流點污染源的分布進(jìn)行優(yōu)化組合后，水體所能容納污染物的*大數(shù)量。由于可優(yōu)化利用的環(huán)境容量充分考慮了環(huán)境、經(jīng)濟、社會等諸多因素，所以這個容量更符合實際情況。
4、水污染物排放總量控制的具體措施
水污染物排放總量控制一般采取如下操作辦法；*先要研究和確定區(qū)域水環(huán)境容量，確定區(qū)域水污染物總量控制目標(biāo)。確定區(qū)域水污染物的實際負(fù)荷，求得其與水污染物總量控制目標(biāo)的差值，確定區(qū)域水污染物的總削減量，從而提出逐年水污染物削減量的目標(biāo)值。由此可見確定水環(huán)境容量和區(qū)域水污染物的實際負(fù)荷就成為水污染物排放總量控制的重要條件。區(qū)域水污染物的實際負(fù)荷即進(jìn)入?yún)^(qū)域水體的污染物總量。要了解這一數(shù)值，必須了解區(qū)域內(nèi)各企事業(yè)單位污染物排放的具體數(shù)量。但目前單一的濃度考核指標(biāo)不能準(zhǔn)確掌握水污染物的實際排放數(shù)量。污水出水流量計的廣泛使用便成為水污染物總量控制的必要條件之一。那么現(xiàn)有的污水出水流量計是怎樣進(jìn)行計量的呢。
5、污水出水流量計的種類及適用條件
根據(jù)計量原理，流量計量可以分為5類，①利用伯努利方程原理，通過測量流體差壓信號反映流量；②通過測量流體流速來反映流量；③通過測量一個個標(biāo)準(zhǔn)體積的小容積來反映流量；④通過測量流體質(zhì)量來反映流量；⑤通過測量液位來反映流量。*一類流量計有節(jié)流式流量計、畢托管流量計、均速管流量計、轉(zhuǎn)子流量計、靶式流量計；*二類流量計有渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、多普勒超聲波流量計、熱線測速流量計；*三類流量計有齒輪式流量計、刮板式流量計、旋轉(zhuǎn)活塞式流量計；*四類流量計有熱式質(zhì)量流量計、差壓式質(zhì)量流量計、葉輪式質(zhì)量流量計、哥力式質(zhì)量流量計、間接式質(zhì)量流量計；*五類流量計有堰槽式流量計。從目前情況來看，能夠用于污水出水流量計量的流量計有電磁流量計、多普勒超聲波流量計、轉(zhuǎn)子流量計和堰槽式流量計。其中電磁流量計、多普勒超聲波流量計和轉(zhuǎn)子流量計適用于有壓排水管道內(nèi)污水流量的測量；堰槽式流量計適用33于無壓排水管渠內(nèi)污水流量的測量。由于各種流量計的測量原理不同，其各自的優(yōu)點和缺點也各不相同。
電磁流量計的原理是導(dǎo)電流體在管道中流動時，導(dǎo)電流體切割磁力線，流量與感應(yīng)電動勢和測量管徑成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強度成反比。其函數(shù)關(guān)系為：

其中Q為體積流量；B為磁場感應(yīng)強度；D為測量管徑；e為感應(yīng)電動勢。

該流量計具有安裝方便，變送器結(jié)構(gòu)簡單，不受液體溫度、粘度、密度、電導(dǎo)率的影響，量程范圍寬，無機械慣性等優(yōu)點。但也具有信號易受外界電磁環(huán)境干擾，傳感器易粘掛污物而鈍化等缺點。

多普勒超聲波流量計的測量原理是根據(jù)物理學(xué)中的多普勒效應(yīng)，當(dāng)超聲波換能器發(fā)射的超聲波入射到流體中的固體顆粒上并反射回接收器時，發(fā)射聲波與接收聲波之間的頻率將會偏移，這個頻率差正比于流體的流速，所以測量頻率差可以求得流速，進(jìn)而可以得到流體的流量。其函數(shù)關(guān)系為：

其中Q為流量；A為被測管道截面積；cl為聲楔材料中的聲速；K為流速修正系數(shù)；β為聲波由聲楔進(jìn)入流體的入射角；△f1為所有反射粒子的多普勒頻移的平均值；fl為發(fā)射超聲波的頻率。

這種流量計具有安裝方便，傳感器不與污水直接接觸，不會產(chǎn)生鈍化，測量結(jié)果不受管材限制等優(yōu)點。但它只適用于測量含有較多懸浮物的污水，對清澈的含有溶解性污染物的污水無法測量，且不適用于無壓排水管道內(nèi)污水流量的測量。

轉(zhuǎn)子流量計的原理是通過改變流通面積來改變流量。浮子的懸浮高度不同，其與管壁的間隙也不同，浮子的懸浮高度與體積流量之間有一定的比例關(guān)系。其關(guān)系式如下：

其中Q為體積流量；a為流量系數(shù)；Df為浮子所在處錐管的內(nèi)徑；h為浮子的懸浮高度；g為重力加速度；Vf為浮子的體積；Af為浮子迎流的面積；ρ為流體密度；ρf為浮子的密度；ψ為錐管的錐角。

這種流量計具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，安裝使用比較方便。但這種流量計必須垂直安裝，只能測量有壓排水管路中水的流量，且測量污水時其管壁易生長藻類和細(xì)菌給讀取數(shù)據(jù)造成困難。

堰槽式流量計的原理是在開放無壓的渠道或非滿流的管道內(nèi)，流量與液位有某種函數(shù)關(guān)系。其函數(shù)關(guān)系為：

其中Q為體積流量；h流道槽內(nèi)的液位高度；c、n靠為系數(shù)，與量水槽的形式有關(guān)。
這種流量計一般用于測量潔凈的液體。用于測量污水時由于現(xiàn)有的堰槽和液位測量方式容易粘掛和沉積污物，造成測量產(chǎn)生很大誤差，甚至無法使用。鑒于以上堰槽式流量計的缺陷，鐵道部科學(xué)研究院對這種流量計的堰槽結(jié)構(gòu)和液位測量方法進(jìn)行了改進(jìn)，研制出兩種適合手管道或明渠排水計量的堰槽式量水槽。管道式量水槽與排水管道完全相同，安裝時按通常的排水管道連接方法進(jìn)行施工即可，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計充分考慮了污水的水質(zhì)特點，非常順滑，不會產(chǎn)生因懸浮物的沉積而影響過流狀態(tài)的問題。同時采用超聲波技術(shù)在空氣中測量液位的高度，探測器不與污水直接接觸，避免了因粘掛污物而影響測量精度的問題。明渠式量水槽采用矩形斷面，與池壁采用漸變連接，消除了死角，避免發(fā)生懸浮物沉積現(xiàn)象。這種流量計適合于無壓狀態(tài)污水排放總口污水流量的測量。另外具有遠(yuǎn)動功能可以將測量信號引入室內(nèi)，將二次儀表安裝于工作間內(nèi)，便于操作人員采集數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)存儲及查閱功能也便于操作人員**調(diào)閱。
6、結(jié)論
綜上所述，要真正做到控制水污染，改善水環(huán)境，必須進(jìn)行總量控制，使進(jìn)入自然水體的污染物質(zhì)在總量上得到控制并逐漸減少，使水污染物的排放數(shù)量與自然水體的自凈能力相協(xié)調(diào)。要達(dá)到這一目的必須在各企事業(yè)單位的污水排放口安裝污水出水流量計，在對其排水水質(zhì)進(jìn)行例行監(jiān)測的同時，對其排水水量進(jìn)行時時控制。從而控制其水污染物排放量。這樣各企事業(yè)單位的水污染物排放量得到了控制，進(jìn)入自然水體的水污染物總量也就得到了控制，水環(huán)境污染加劇的趨勢就會得到控制并會逐漸好轉(zhuǎn)。目前鐵路行業(yè)內(nèi)的機務(wù)段、車輛段、工廠等水污染物排放較集中的企業(yè)已經(jīng)開始逐漸安裝使用污水出水流量計，為加強環(huán)境管理提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。