Cẩm nang quan trắc nước thải công nghiệp

thải và chiều cao mực nước đo được trong máng. Hình 3.8 giới thiệu tóm tắt các đặc tính thủy lực dòng của dụng cụ Parshall cổ điển với các vị trí tiếp nhận tùy chọn. Nhờ hình dáng đặc biệt này mà dụng cụ đo Parshall có khả năng giữ thăng bằng với độ ngập nước tương đối cao (tại khúc rẽ nhánh cuối dòng) mà không ảnh hưởng tới tốc độ dòng chảy. 3.7.1. Các yếu tố thủy lực Sự giảm độ rộng máng đo và sụt thấp đáy họng thắt tạo ra dòng chảy vượt tới hạn. Tuy nhiên máng đo Parshall chỉ tiện ích khi đo đạc và tính toán lưu lượng dòng thải trong 2 điều kiện: (i) xuất hiện dòng chảy tự do qua chỗ thắt dòng và (ii) tỉ lệ ngập trong nước cuối dòng của dụng cụ đo thấp. Trong điều kiện dòng chảy tự do sẽ xảy ra hiện tượng nhảy thủy lực ngay sau khi dòng chảy chảy qua chỗ thắt dòng của dụng cụ đo (Hình 3.9.). Sự hình thành dải sóng nước này là chứng tỏ trình trạng chảy tự do của dòng chảy. Chiều cao mực nước tại vị trí trên khớp Hình 3.10: Mặt cắt thủy lực dòng chảy qua máng dẫn Parshall 144 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g nối là giá trị cần thiết để xác định lưu lượng dòng thải từ bảng tiêu chuẩn kèm theo dụng cụ đo (giá trị hA giới thiệu ở phần sau). Chiều cao mực nước phần sau máng đo cũng là một yếu tố làm giảm tốc độ của dòng thải. Ở trên giá trị tới hạn, sự cản trở phía cuối dòng có thể làm giảm tốc độ dòng chảy, tăng độ sâu mực nước và gây ra hiệu ứng chảy ngược dòng. Để tính toán lưu lượng dòng thải yêu cầu cần phải đo chiều cao mực nước đầu dòng chảy hA, và chiều cao mực nước tại điểm thắt dòng hB. Tỉ lệ hB/hA (%) liên quan đến tỉ lệ ngập trong nước. Lưu lượng của dòng thải có thể được tính toán chính xác qua chiều cao mực nước đầu dòng, hA, khi tỉ lệ hB/hA không vượt qua các giá trị giới hạn được đưa ra trong Bảng 3.5. Bảng 3.10: Các tỉ lệ ngập giới hạn đối với dụng cụ đo lưu lượng Parshall Máng đo Parshall Tỉ lệ ngập giới hạn trong nước, % Loại máng 1, 2 và 3-in. (0,0254 – 0,0762 m) 50% Loại máng 6 và 9-in. (0,152 & 0,229 m) 60% Loại máng 1 đến 8 feet (0,305 to 2,44 m) 70% Loại máng 8 đến 50 feet (2,44 to 15,2 m) 80% Dòng vào Mặt kênh Bê tông cốt thép Hình chiếu bằng máng đo PARSHALL Hình chiếu cạnh Đáy kênh 145QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g 3.7.2. Các chi tiết của dụng cụ đo xách tay Parshall Hình dáng và các thuật ngữ của máng đo Parshall được đưa trong Hình 3.9. Thông thường, các kích thước khác được tính toán qua thông số bề rộng đoạn thắt dòng W. Với giá trị W cho trước, các kích thước khác nhau được tính toán và được đưa trong Bảng 3.6. Việc tuân thủ theo đúng thiết kế đảm bảo thiết bị đo được các giá trị chính xác. Các ví dụ về xây dựng chi tiết một dụng cụ Parshall cỡ nhỏ được minh họa trên hình vẽ trong œle MONIT-PARSHALL- 2369PO.DWG. Vật liệu chế tạo dụng cụ đo xách tay (chế tạo sẵn) có thể được làm từ gỗ, tấm kim loại mạ, sợi thủy tinh, hoặc là các loại vật liệu khác. Chúng thường có sẵn với một số chi tiết tùy chọn: - Phần đầu vào/đầu ra của dụng cụ đo phải tương thích với chỗ nối dụng cụ đo vào đường ống. Dòng vào tốc độ cao có thể được làm chậm lại và điều hòa dòng chảy bằng các khoang để làm giảm năng lượng dòng chảy và điều hòa lưu lượng dòng. Đối với dòng chảy trên kênh hở có thể dùng các vách ngăn sẽ giúp cho dòng chảy đều. - Sử dụng các thước đo dạng các tấm mỏng có vạch chia cm hoặc feet gắn vào thành dụng cụ ở phía đầu dòng chảy đoạn thu dòng tại một vị trí thích hợp để có thể quan sát được dễ dàng. - Các giếng (có thể gắn liền hay tách rời) để đo mực nước bằng các dụng cụ đo lưu lượng thứ cấp. - Các phụ kiện để gắn vào máng đo của các đầu đo bằng sóng siêu âm, bằng bóng khí, bằng đầu đo áp suất thủy tĩnh. - Hộp đựng máng. Hình 3.11 : Hình dáng và các kích thước thiết kế đối với máng đo Parshall (Chú ý: Dụng cụ này được thiết kế bao gồm đoạn đầu ống nối tùy chọn) Hình vẽ trong œle MONIT-PARSHALL-ADAPTORS.DWG trong CD kèm theo giới thiệu một số chi tiết các thiết bị tùy chọn cho máng đo Parshall. P D 2/3A A H W Điểm đo mực nước Điểm đo mực nước Mặt nước DÒNG CHẢY C M B T G E Đáy nằm ngang N Y X K R hA hB Máng PARSHALL (HÌNH CHIẾU BẰNG) Máng PARSHALL (HÌNH CHIẾU CẠNH) DÒNG CHẢY BỊ NGẬP DÒNG CHẢY TỰ DO MỨC CHUẨN ZERO cho hA và hB Dốc I/4 146 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g B ản g 3. 11 : K íc h th ư ớc m án g đo P ar sh al l đ ối v ới c ác b ề rộ ng th ắt d òn g kh ác n ha u, W K íc h th ướ c (m ) m án g đ o Pa rs ha ll đ ối v ới c ác b ề rộ ng th ắt d òn g kh ác n ha u, W B ề rộ ng , W (m ) W A B C D E T G H K M N P R X Y 0, 02 54 1" 0, 36 3 0, 35 6 0, 09 29 0, 16 7 0, 15 2- 0, 22 9 0, 07 62 0, 20 3 0, 20 6 0, 01 91 0, 02 86 0, 00 79 0, 01 27 0, 05 08 2" 0, 41 4 0, 40 6 0, 13 5 0, 21 4 0, 15 2- 0, 25 4 0, 11 4 0, 25 4 0, 25 7 0, 02 22 0, 04 29 0, 01 59 0, 02 54 0, 07 62 3" 0, 46 7 0, 45 7 0, 17 8 0, 25 9 0, 30 5- 0, 45 7 0, 15 2 0, 30 5 0, 30 9 0, 02 54 0, 05 72 0, 02 54 0, 03 81 0, 15 20 6" 0, 62 1 0, 61 0 0, 39 4 0, 39 7 0, 61 0 0, 30 5 0, 61 0 0, 07 62 0, 30 5 0, 11 40 0, 90 2 0, 40 6 0, 05 08 0, 07 62 0, 22 90 9" 0, 87 9 0, 86 4 0, 38 1 0, 57 5 0, 76 2 0, 30 5 0, 45 7 0, 07 62 0, 30 5 0, 11 40 1, 08 0 0, 40 6 0, 05 08 0, 07 62 0, 30 50 1' 1, 37 0 1, 34 0 0, 61 0 0, 84 5 0, 91 4 0, 61 0 0, 91 4 0, 07 62 0, 38 1 0, 22 90 1, 49 0 0, 50 8 0, 05 08 0, 07 62 0, 45 70 1' 6" 1, 45 0 1, 42 0 0, 76 2 1, 03 0 0, 91 4 0, 61 0 0, 91 4 0, 07 62 0, 38 1 0, 22 90 1, 68 0 0, 50 8 0, 05 08 0, 07 62 0, 61 00 2' 1, 52 0 1, 50 0 0, 91 4 1, 21 0 0, 91 4 0, 61 0 0, 91 4 0, 07 62 0, 38 1 0, 22 90 1, 85 0 0, 50 8 0, 05 08 0, 07 62 0, 91 40 3' 1, 68 0 1, 64 0 1, 22 0 1, 57 0 0, 91 4 0, 61 0 0, 91 4 0, 07 62 0, 38 1 0, 22 90 2, 22 0 0, 50 8 0, 05 08 0, 07 62 12 ,2 00 4' 1, 83 0 1, 79 0 1, 52 0 1, 94 0 0, 91 4 0, 61 0 0, 91 4 0, 07 62 0, 45 7 0, 22 90 2, 71 0 0, 61 0 0, 05 08 0, 07 62 15 ,2 00 5' 1, 98 0 1, 94 0 1, 83 0 2, 30 0 0, 91 4 0, 61 0 0, 91 4 0, 07 62 0, 45 7 0, 22 90 3, 08 0 0, 61 0 0, 05 08 0, 07 62 18 ,3 00 6' 2, 13 0 2, 09 0 2, 13 0 2, 67 0 0, 91 4 0, 61 0 0, 91 4 0, 07 62 0, 45 7 0, 22 90 3, 44 0 0, 61 0 0, 05 08 0, 07 62 21 ,3 00 7' 2, 29 0 2, 24 0 2, 44 0 3, 03 0 0, 91 4 0, 61 0 0, 91 4 0, 07 62 0, 45 7 0, 22 90 3, 81 0 0, 61 0 0, 05 08 0, 07 62 24 ,4 00 8' 2, 44 0 2, 39 0 2, 74 0 3, 40 0 0, 91 4 0, 61 0 0, 91 4 0, 07 62 0, 45 7 0, 22 90 4, 17 0 0, 61 0 0, 05 08 0, 07 62 30 ,5 00 10 ' 4, 27 0 3, 66 0 4, 76 0 1, 22 0 0, 91 4 1, 83 0 0, 15 20 0, 34 30 0, 30 50 0, 22 90 147QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g 3.7.3. Lắp đặt tại hiện trường Máng đo lưu lượng Parshall cần phải được lắp đặt đúng để giá trị lưu lượng đo được chính xác và đáng tin cậy. Toàn bộ cơ cấu máng xách tay đặt chắc chắn, vừa vặn và cân đối vào bề ngang và dọc theo chiều dài đường ống vào vị trí cần đo. Hai bên sườn của máng đo không bị cong hay vênh lên dưới sức mạnh của dòng chảy. Các chú ý đối với dòng chảy đầu nguồn Thông thường không nên chọn một vị trí của kênh hở mà tại đó tốc độ dòng chảy cao làm điểm đặt dụng cụ đo. Tuy nhiên, lắp đặt thêm một vài bộ phận vào kênh thoát nước có thể làm giảm cường độ chảy của dòng. Dòng chảy từ cống thải đi vào đoạn thu dòng, rồi phân bố đều theo bề ngang dụng cụ đo. Đường đi của dòng chảy phải song song với đường tâm của dụng cụ đo. Có thể sử dụng một thiết bị làm giảm năng lượng của dòng chảy để loại bỏ hoặc giảm bớt sự chảy rối của dòng chảy, một số khớp nối đầu vào thích hợp có thể làm ổn định dòng chảy rất hiệu quả trong trường hợp này. Một vài phụ kiện khác cho việc lắp đặt dụng cụ đo vào cống thải bao gồm một cái sàn dốc giúp cho dòng chảy êm ả khi đi vào khu vực thu dòng. Dòng chảy có thể cao bằng hoặc là thấp hơn cửa vào của dụng cụ đo chứ không thể cao hơn. Sẵn có các đầu ống nối thích hợp để nối giữa dụng cụ đo vào cống thải có hình dạng khác nhau, chúng được thiết kế đảm bảo tạo ra vùng tỉnh cần thiết để đảm bảo giá trị đo được chính xác (xem Rle MONIT-PARSHALL-ADAPTORS.DWG). Các chú ý đối với dòng thải cuối nguồn Một chú ý rất quan trọng đối với dòng chảy ra khỏi dụng cụ đo là tránh để tỉ lệ ngập trong nước cao (hB/hA). Sử dụng sàn thoát nước ra thấp và khoang nước chảy ra rộng sẽ giúp duy trì tỉ lệ ngập và tốc độ dòng nằm trong giới hạn cho phép. Lắp đặt các đầu nối tùy chọn có thể bằng hoặc thấp hơn đầu ra của dụng cụ đo để làm giảm tỉ lệ ngập nước. Độ dốc của ống cuối dòng nên lớn hơn hoặc bằng với độ dốc đầu dòng chảy. 3.7.4. Công thức tính toán và bảng tra cứu dòng thải Lưu lượng dòng chảy tự do qua máng đo Parshall có thể được tính theo công thức sau: Q = K . H n Trong đó: Q = Lưu lượng dòng thải H = Chiều cao mực nước hA K = hằng số, phụ thuộc vào bề rộng của họng thu và hệ đơn vị đo n = hằng số năng lượng, phụ thuộc vào bề rộng họng thu Nếu sử dụng hệ đơn vị mét, các công thức tính toán lưu lượng dòng thải của các dòng tự do qua các máng đo Parshall được đưa trong Bảng 3.12., chiều cao mực nước H(m) được đo tại điểm hA, và giả định tỉ lệ ngập trong nước nằm trong giới hạn cho phép. Bên cạnh đó, các bảng số liệu thực nghiệm và các đường cong biến đổi có thể được thiết lập để tham khảo nhanh khi tiến hành quan trắc tại hiện trường (Hình vẽ trong Rle MONIT-PARSHALL- CALCULATIONS.XLS). Bảng 3-13 trình bày tính toán cho máng Parshall. Trong Phụ lục 3B, người dùng có thể tìm thấy các đồ họa hữu ích và đồ thị tính toán lưu lượng theo cột nước đo được đối với các giá trị liên tục. Lưu lượng nhỏ nhất và lớn nhất được xác định dựa trên thực nghiệm. Bên ngoài khoảng này, độ chính xác của giá trị đo giảm và khi đó các giá trị đo được như chiều cao mực nước cũng như các giá trị lưu lượng tính toán được không thể sử dụng mà chỉ có giá trị tham khảo. Hình 3.12 Minh họa cách lắp đặt máng Parshall điển hình. 148 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g Bảng 3.12 : Công thức tính toán lưu lượng đối với dòng chảy qua máng đo Parshall Bề rộng đoạn thắt dòng L/sec m3/hr W(m) W (in.) 0,0254 1" Q = 60,36 H 1,550 Q = 217,3 H 1,550 0,0508 2" Q = 120,7 H 1,550 Q = 434,6 H 1,550 0,0762 3" Q = 176,5 H 1,547 Q = 635,5 H 1,547 0,1520 6" Q = 381,2 H 1,580 Q = 1 372 H 1,580 0,2290 9" Q = 535,4 H 1,530 Q = 1 927 H 1,530 0,3050 1' Q = 690,9 H 1,522 Q = 2 487 H 1,522 0,4570 1'6" Q = 1 056 H 1,538 Q = 3 803 H 1,538 0,6100 2' Q = 1 429 H 1,550 Q = 5 143 H 1,550 0,9140 3' Q = 2 184 H 1,566 Q = 7 863 H 1,566 12,200 4' Q = 2 954 H 1,578 Q = 10 630 H 1,578 15,200 5' Q = 3 732 H 1,587 Q = 13 440 H 1,587 18,300 6' Q = 4 521 H 1,595 Q = 16 280 H 1,595 24,400 8' Q = 6 115 H 1,607 Q = 22 010 H 1,607 3,050 - 15,200 10' – 50' Q = (2 293 W + 473,8) H 1,601 Q = (8 255 W + 1 706) H 1,601 149QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g Bảng 3.13: Bảng tính lưu lượng cho máng Parshall Kích thướng đoạn thắt dòng 0,076m (3’’) Q = 176,5 . H1,547 L/sec Q = 635,5 . H1,547 m3/hr H (m) L/ sec m3/hr 0,03 0,778 2,800 0,05 1,714 6,172 0,07 2,885 10,39 0,09 4,256 15,32 0,11 5,805 20,90 0,13 7,516 27,06 0,15 9,379 33,77 0,17 11,383 40,98 0,19 13,520 48,68 0,21 15,784 56,83 0,23 18,169 65,42 0,25 20,671 74,43 0,27 23,284 83,84 0,29 26,006 93,64 0,31 28,832 103,8 0,33 31,760 114,4 0,35 34,787 125,3 MAX Kích thướng đoạn thắt dòng 0,152m (6’’) Q = 381,2 . H1,580 L/sec Q = 1372 . H1,580 m3/hr H (m) L/ sec m3/hr 0,03 1,496 5,385 0,05 3,354 12,07 0,07 5,707 20,54 0,09 8,489 30,55 0,11 11,656 41,95 0,13 15,177 54,62 0,15 19,027 68,48 0,17 23,188 83,46 0,19 27,643 99,49 0,21 32,379 116,5 0,23 37,384 134,6 0,25 42,648 153,5 0,27 48,162 173,3 0,29 53,919 194,1 0,31 59,911 215,6 0,33 66,131 238,0 0,35 72,574 261,2 0,37 79,234 285,2 0,39 86,106 309,9 0,41 93,186 335,4 0,43 100,469 361,6 0,45 107,951 388,5 MAX Kích thướng đoạn thắt dòng 0,152m (6’’) Q = 690,9 . H1,522 L/sec Q = 2487 . H1,522 m3/hr H (m) L/ sec m3/hr 0,03 3,323 11,96 0,05 7,232 26,03 0,07 12,069 43,44 0,09 17,692 63,68 0,11 24,01 86,43 0,13 30,96 111,5 0,15 33,50 138,6 0,17 46,58 167,7 0,19 55,17 198,6 0,21 64,24 231,3 0,23 73,78 265,6 0,25 83,77 301,5 0,27 94,18 339,0 0,29 105,00 378,0 0,31 116,22 418,3 0,33 127,82 460,1 0,35 139,79 503,2 0,37 152,13 547,6 0,39 164,82 593,3 0,41 177,86 640,2 0,43 191,23 688,4 0,45 204,93 737,7 0,47 218,95 788,1 0,49 233,29 839,8 0,51 247,93 892,5 0,53 262,88 946,3 0,55 278,1 1001 00,57 293,7 1057 0,59 309,5 1114 0,61 325,6 1172 0,63 342,0 1231 0,65 358,6 1291 0,67 375,6 1352 0,69 392,8 1414 0,71 410,2 1477 0,73 427,9 1540 0,75 445,9 1065 MAX MINs MINs 150 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g H ìn h 3. 12 : Đ iề u ki ện lắ p đặ t m án g Pa rs ha ll M Á N G P A RS H A LL M Á N G PA RS H A LL 3 IN C H M Á N G PA RS H A LL 9 IN C H M Á N G P A RS H A LL Kh ôn g có p hụ k iệ n lự a ch ọn H ìn h vẽ k hô ng th eo tỷ lệ Kh ôn g dù ng đ ể ch ế tạ o, c hỉ c ho m ục đ íc h tậ p hu ấn G Á Đ Ỡ S IÊ U  M KH Ô N G K ÈM T H EO 2/ 3 of A Đ IỂ M Đ O KÍ C H T H Ư Ớ C T H EO IN C H (1 In ch = 2 ,5 4c m ) (2 2, 62 5 = 2 2 5 /8 ”) (2 3, 12 5 = 2 3 1 /8 ”) H ÌN H C H IẾ U T Ừ T RÊ N H ÌN H C H IẾ U C Ạ N H 23 ,1 25 15 9 c 22 ,6 25 34 ,6 25 30 0, 25 4, 50 34 12 18 3 VC EP In du st ria l P ol lu tio n M an ag em en t N G U YE XN V A N K IE T M Á N G PA RS H A LL 6 IN C H 2 IN C H 8, 40 G 25 16 16 10 10 5, 31 25 10 ,1 87 5 7 12 18 6 9, 87 5 1, 68 75 15 ,6 25 6 24 24 27 4, 5 24 24 25 2, 25 12 4, 5 9 Ri gh t/ Le ft (S ho w n le ft ) Dò ng c hả y 151QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g 3.8. DỤNG CỤ ĐO THỨ CẤP (THIẾT BỊ ĐO MỰC NƯỚC) Lưu lượng dòng thải chảy qua đập chắn đo lưu lượng hoặc máng đo có mối quan hệ toán học với độ sâu mực nước H đối với dụng cụ đo bậc một. Dụng cụ đo thứ cấp là thiết bị đo lưu lượng tự động trên kênh hở được nối với dụng cụ đo sơ cấp nhằm mục đích là: (i) Đo chiều cao mực nước trên dụng cụ đo sơ cấp tại vị trí thiết kế. (ii) Chuyển đổi từ giá trị mực nước (m) sang lưu lượng (m3/h) theo tỉ lệ mức nước – lưu lượng đã biết của thiết bị đo sơ cấp. (iii) Thiết bị này có thể cho tổng lượng thải (m3), hoặc chuyển đổi sang bộ ghi khác, hoặc sử dụng cho thiết bị lấy mẫu tự động (hoạt động ở chế độ lưu lượng). Các nguyên lý vật lý của các loại dụng cụ đo được trình bày trong Bảng 3.8. (cũng có thể tham khảo các hình trong Rle MONIT-AUTO-SYSTEMS-1.XLS). Bảng 3.14 : Các nguyên tắc vật lý cơ bản của các thiết bị đo lưu lượng Nguyên tắc vật lý cơ bản Tóm tắt Sóng siêu âm Đầu dò gắn vào phía bên trên của dòng chảy phát ra sóng âm và thu tín hiệu phản xạ lại từ bề mặt dòng chảy. Khoảng thời gian giữa thời điểm phát sóng và nhận tín hiệu phản xạ trở lại sẽ giúp xác định được độ cao của mực nước của dòng chảy. Đo áp suất thủy tĩnh Thiết bị đo áp suất được đặt trong dòng chảy, và đo áp suất thủy tĩnh của lớp chất lỏng phía trên, giá trị này tỉ lệ với chiều cao mực nước của dòng chảy. Bóng khí Các bọt khí được thoát ra từ đầu đặt cố định tại đáy của dòng chảy theo tốc độ nhất định và một thiết bị đo áp suất của dòng chảy (tỷ lệ với chiều cao mức nước) cần thiết để duy trì tốc độ bọt khí. Thiết bị đo áp suất từ bọt khí đặt bên trong thiết bị đo dòng, ống sục khí hình mỏ neo đặt trong dòng chảy. Thay đổi tín hiệu điện Loại này sử dụng việc thay đổi đặc tính mạch điện gây ra do việc thay đổi chiều cao mực nước của dòng chảy. Phần lớn các thiết bị loại này đều sử dụng giá trị điện dung hay độ dẫn. Phao Một cái phao gắn với hoặc là một cái dây và một cái ròng rọc hoặc là một chiếc cột thẳng đứng để đo chiều cao mực chất lỏng. Hiệu ứng Doppler Đầu dò tốc độ dòng chảy Doppler truyền chuỗi sóng âm tần số cao vào trong dòng chảy. Sóng âm này được phản xạ lại bởi các chất lơ lửng và bóng khí có trong dòng chảy. Đầu dò thu nhận tần số sóng âm phản xạ liên quan đến vận tốc dòng chảy tại điểm xuất hiện phản xạ. Một thiết bị chuyển đổi áp suất tích phân sẽ đo chiều sâu mực nước để tính ra tiết diện ướt của dòng chảy dựa trên hình dáng và kích thước của kênh thoát đã được cài đặt. Sau đó thiết bị tính toán ra lưu lượng của dòng chảy (qua công thức : Q = A x V) khi biết A và V (vận tốc trung bình của dòng chảy). Hiệu ứng Doppler dựa trên hiện tượng tần số âm thanh thay đổi khi nguồn phát âm thanh chuyển động và biến thiên vị trí tương đối đối với người nghe. Trong các thiết bị đo có cùng nhãn hiệu, thì các thiết bị đo khác nhau dạng sensor hoặc dạng đầu dò có thể phù hợp hoặc không phù hợp đối với dòng thải cần quan trắc. Việc lựa chọn được thiết bị đo thích hợp cần dựa trên những kết quả đã khảo sát mà đặc biệt là đặc tính nước thải công nghiệp. Đối với trường hợp dòng thải chưa biết đặc tính: Do đầu cảm ứng của thiết bị không phải tiếp xúc với nước thải, nên thiết bị đo lưu lượng bằng sóng siêu âm ISCO 4210 có thể hoạt động độc lập trong thời gian dài không cần bảo dưỡng. Thiết bị ISCO 4210 không bị ảnh hưởng bởi các chất hóa học ăn mòn, chất rắn lơ lửng, dầu mỡ và rác trong dòng chảy (xem hình trong Rle MONIT-AUTO-SYSTEMS-2.XLS), (Nguồn: Các tài liệu kỹ thuật của ISCO). 152 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g Các thiết bị đo lưu lượng sẵn có trên thị trường được sản xuất dựa trên các nguyên tắc vật lý tương tự nhưng điểm khác biệt chỉ là đặc tính kỹ thuật và các tùy chọn. Bảng 3.9 minh họa đặc tính kỹ thuật của thiết bị đo lưu lượng chuyên dụng sử bằng sóng siêu âm. Bảng này có thể được sử dụng như danh mục kiểm tra trước khi lựa chọn đầu tư thiết bị. Phần giới thiệu về sử dụng máy đo lưu lượng siêu âm GREYLINE được tóm tắt trong Phụ lục 3A. Bảng 3.15 : Tóm tắt các chi tiết kỹ thuật của dụng cụ đo lưu lượng thứ cấp (Nguồn: Tài liệu kỹ thuật của dụng cụ đo lưu lượng bằng sóng siêu âm GREYLINE & ISCO) Chi tiết kỹ thuật Đặc điểm chính Đặc điểm chính Quan trắc và tính tổng lượng dòng chảy của kênh hở qua dụng cụ đo dạng máng đo hay dạng đập. Đặc trưng: hiệu chuẩn đơn giản, tự động tính tổng lượng thải và có rơ le kiểm soát dòng thải thích hợp Khả năng kết hợp với các dụng cụ đo chính Dễ hiệu chuẩn đối với các dụng cụ đo dạng máng đo và dạng đập chắn thông thường (Parshall, Palmer-Bowlus và Leopold-Lagco, đập chắn có khe hình chữ V, đập chắn cửa chữ nhật có và không thu dòng). Kết nối với các thiết bị quan trắc khác Có thể lắp ghép với (i) đo lượng mưa 674 ; (ii) đo pH 201; (iii) đo chất lượng nước nhiều chỉ tiêu YSI 600; (iv) đo DO 270; (v) thiết bị nhập dữ liệu 581 RTD. 3 rơle được lập trình phù hợp với việc kiểm soát dòng chảy (cho các dụng cụ lấy mẫu tự động) Đầu ra: (một hoặc một vài) tín hiệu ra với độ phân biệt 4-20 mA, có thể chuyển sang dạng ghi biểu đồ, sẵn sàng cho việc nối với máy tính hoặc PLC's. Bộ nhớ trong Có thể ghi 50 000 điểm dữ liệu Các tính năng khác theo yêu cầu của khách hàng Phần mềm hiệu chuẩn miễn phí cho khách hàng: xác định công thức hiệu chuẩn cho các loại dụng cụ đo dạng máng đo hay loại đập chắn, sau đó nhập giá trị vào phần mềm hiệu chuẩn SLT32. Các khả năng liên lạc Modem điện thoại tùy chọn, cung cấp các chức năng: lấy dữ liệu từ xa, nhắn âm, và tự gửi tín hiệu báo động. 153QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g Đối với trường hợp dòng chảy rối, có khúc quanh, có vật nổi và có bọt nước trên bề mặt: Sử dụng thiết bị đo ISCO 4220 dạng đầu dò đặt ngập trong dòng chảy để chuyển đổi áp suất riêng phần thành chiều sâu mực chất lỏng. Đầu đo cảm ứng áp suất rất chính xác thậm chí ngay cả khi nó bị bao phủ bởi rác và cát, hệ thống thông khí tự động bù trừ chênh lệch khi thay đổi áp suất khí quyển. Công nghệ này cho phép đo chính xác tại các vị trí có sự thay đổi của dòng chảy như chảy rối, bọt khí, sự dao động của nhiệt độ. Các đầu dò nhúng chìm ISCO được phân loại UL cho Cấp I, Phân loại 1, Nhóm A, B, C và D cho các địa điểm nguy hại và khi lắp đặt có sử dụng vách ngăn an toàn và hộp tháo dỡ nhanh. Việc này làm cho việc lắp đặt đầu dò an toàn ở những nơi có thể có khí gây cháy. Đối với dòng thải có tính chất ăn mòn và bề mặt của đáy kênh hở không bằng phẳng: Các dụng cụ đo lưu lượng kiểu bóng khí ISCO 4230 sử dụng máy nén khí để thổi khí qua miệng đầu dò đặt chìm trong dòng chảy rất thích hợp cho các trường hợp này. Bằng việc đo áp lực khí qua đầu dò có thể đo được chính xác được độ sâu của dòng chảy. Độ chính xác của dụng cụ đo 4230 không bị ảnh hưởng bởi gió, hơi nước trên bề mặt, bọt khí, chảy rối, chất rắn lơ lửng và sự thay đổi đột ngột chiều sâu mực nước. Do chỉ có đầu thổi khí đặt vào dòng chảy cho nên sử dụng thiết bị này rất thích hợp đối với các dòng thải mang tính chất ăn mòn. Bên cạnh đó, loại 4230 cũng có thể chống chọi với ánh sáng, các loại rác nhẹ và cát gây ra và nó cũng rất thích hợp với các dòng chảy nước mưa. Trường hợp không có sẵn các dụng cụ đo lưu lượng chính: Đầu dò của thiết bị ISCO 4250 sử dụng công nghệ Doppler để đo trực tiếp tốc độ trung bình của dòng chảy. Dùng một thiết bị đo áp suất thủy tĩnh và chuyển đổi thành giá trị chiều sâu mực nước để xác định tiết diện ướt của dòng chảy. Sau đó thiết bị ISCO 4250 tính toán lưu lượng dòng chảy bằng cách nhân tiết diện ướt và tốc độ trung bình của dòng chảy. Trên cơ sở đó thiết bị ISCO 4250 cho độ chính xác hơn khi mà ở đó việc lắp các dụng cụ đo dạng máng đo hoặc đập chắn không thích hợp, hoặc bị ngập, hoặc dòng chảy choán đầy trong ống và có thể bị chảy ngược. Với tích của thiết diện và vận tốc dòng chảy thì không cần phải tính toán độ dốc và độ nhám của kênh dẫn. Thiết bị đo ISCO Doppler loại 500kHz có khả năng xuyên sâu hơn loại 1MHz, loại có bước sóng ngắn hơn có thể cho giá trị lưu tốc “cận thị” khi áp dụng với các loại nước thải điển hình. Hệ thống Doppler liên tục đo mặt cắt của dòng chảy, do đó không cần hiệu chỉnh theo mặt cắt và hiệu chuẩn bằng các hệ thống điện từ trường. Tài liệu kỹ thuật đầy đủ liên quan đến các dụng cụ ISCO và các loại thiết bị khác được giới thiệu trong phần phụ lục. Bảng hướng dẫn lựa chọn các lưu lượng kế được giới thiệu œle MONIT-AUTO-SYSTEMS-3.XLS (trong CD kèm theo). Để sử dụng hiệu quả các thiết bị đo lưu lượng tự động, có thể cần thêm một vài phụ kiện khác đi kèm mà đặc biệt trong trường hợp đo lưu lượng trong các kênh hở hình chữ nhật và các cống vòm. Giếng tĩnh về cơ bản là một khoang được gắn với thiết bị đo sơ cấp tại vị trí gần với điểm đo chiều cao mực nước (cách miệng vào của thiết bị 3-4 Hmax về phía đầu nguồn cho các đập chắn đo lưu lượng tự tạo; cách điểm giao phía trên ½ đường kính ống dẫn cho loại dụng cụ đo dạng máng đo Palmer-Bowlus; và cách 2/3 khoảng cách giữa miệng vào và điểm thắt dòng cho Hình 3.13: Thực hiện lắp đặt giếng tĩnh và thước đo dạng tấm mỏng (có vạch chia) gần điểm đo mực nước thích hợp Các đầu dò trước hết được lắp đặt vào vòng tròn, và dùng dây buộc để buộc chặt các dây dẫn của đầu dò vào mép của vòng tròn phía cuối dòng chảy. Sau đó, vòng tròn được lắp đặt vào trong ống, phía đầu của dòng chảy ra. Có 2 loại vòng: vòng đệm và vòng khóa. Vòng đệm được sử dụng trong trường hợp ống nhỏ có kích thước trong khoảng từ 150 đến 380 mm. Với loại ống lớn hơn (lớn hơn 500 mm) thì thường sử dụng vòng khóa. Vòng khóa là các hệ thống giá đỡ: phần chân đế, phần khóa, và phần kéo dài ra hai bên để phù hợp với kích thước của đường ống cần lắp. Chi tiết các loại phụ kiện liên quan đến việc đo lưu lượng trong những 154 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g loại máng đo Parshall). Giếng đo này được đặt tách biệt so với dòng chảy chính (xem Hình 3.10.). Bề mặt chất lỏng trong giếng là yên tĩnh, không bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bên ngoài. Tuy nhiên, chiều cao mực nước sẽ thay đổi theo sự dao động đều đặn của dòng chảy trong kênh. Giếng tĩnh có thể sử dụng kết hợp với các thiết bị đo lưu lượng như đo bằng sóng siêu âm, đo áp suất thủy tĩnh, đo bằng bóng khí hay đo bằng phao. Loại giếng này rất hiệu quả khi dụng cụ đo lưu lượng lắp đặt cố định vào dòng chảy và sử dụng lưu tốc kế tự động đo liên tục. Bên cạnh đó thước đo chia độ cũng có thể được gắn vào vị trí gần điểm đặt giếng nhằm thuận lợi cho việc hiệu chuẩn thiết bị. Có thể không cần một giếng tĩnh, trong trường hợp sử dụng đầu dò để đo trực tiếp vận tốc và thiết diện dòng chảy, chúng không được lắp trong giếng tĩnh mà được lắp đặt trực tiếp vào trong dòng chảy. Trong trường hợp lưu lượng thấp, nó sẽ hoạt động chính xác cũng như không xảy ra các hư hại vật lý đối với đầu dò. Ngoài ra, có thể dùng vật liệu bằng thép không gỉ chế tạo các vòng để gắn các đầu dò. Các đầu dò này sử dụng rất thích hợp đối với các trường hợp cống vòm hoặc là các đường ống ngầm. GIẾNG TĨNH KÊNH HỞ HÌNH CHỮ NHẬT ĐO DÒNG CHẢY MẠNH - ĐẬP CHẮN HÌNH CHỮ NHẬT KHÔNG THU DÒNG - TẤM CHẮN CHỐNG DÒNG XOÁY - THƯỚC ĐO MỰC NƯỚC 155QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g trường hợp khó khăn như lắp đặt vào đường ống khó và điều kiện làm việc khắc nghiệt (có khí gây cháy nổ,) được giới thiệu trên hình vẽ trong œle MONIT-AUTO-SYSTEMS-4.XLS. 3.9. TÓM TẮT CÁC NGHIÊN CỨU TÌNH HUỐNG Trong thực tế các hoạt động quan trắc công nghiệp của VCEP, đã có gặp các tình huống phức tạp và từ đó đề xuất các giải pháp thực tế. Các bài học hữu ích đúc rút kinh nghiệm từ các hoạt động thực tế được trình bày tổng hợp lại. Một số œle trong CD kèm theo trình bày chi tiết các vấn đề gặp phải và giải pháp đề xuất cho những trường hợp đó. Bảng 3.16 giới thiệu ngắn gọn các nghiên cứu tình huống đó. Bảng 3.16: Danh sách sơ bộ các trường hợp nghiên cứu điển hình về đo lưu lượng. Trường hợp Vấn đề Giải pháp và đề xuất Hải Phòng- HAPACO Điểm xả thải cuối cùng: một lỗ không có hình chuẩn trên tường nghiêng Áp dụng một ống PVC để lấy dòng và sử dụng đập chắn Thel-Mar thích hợp Hải Phòng- HAPACO Trộn lẫn giữa nước thải và nước làm nguội trong một hố ga hẹp Chia tách nước thải, áp dụng vách ngăn chống dòng chảy rối và đập hình chữ nhật. Ví dụ tính toán Long An- FORMOSA Dòng chảy quan trọng và có sóng trong kênh xả hình chữ nhật Tính toán cho việc áp dụng khả thi đập hình chữ nhật không thu hẹp dòng chảy phía sau Long An- Dệt nhuộm Kênh xả luôn bị ngập Đề xuất áp dụng thiết bị thủy lực đo tốc độ dòng chảy Long An- Nhà máy đường Kênh xả hình chữ nhật lưu lượng thấp hơn công suất Đo nhanh lưu lượng (diện tích-tốc độ) và tính toán thiết kế máng Parshall Hà Nội – Nhà máy cao su Hố ga hẹp và võng. Có phát thải khí và hơi nước Sử dụng máy đo tốc độ Doppler nhân với thiết diện hay thiết bị đo nhấn chìm trong nước, và các phụ kiện gá lắp Bình Dương- Khu CN (1) Lưu lượng quan trọng tại điểm xả (cống tròn nghiêng) Áp dụng đập hình chữ nhật tại điểm tương đương – Khả năng dùng công thức Manning Bình Dương - Khu CN (2) Lưu lượng quan trọng tại điểm xả Áp dụng tốt hơn đập hình chữ nhật, thước đo mực nước, và vách cản dòng chảy rối. Bình Dương - Nhà máy đường Ống xả PVC có độ dốc đáng lưu ý Dựng thiết bị sơ cấp bao gồm vách cản dòng chảy rối và đập chắn phù hợp. Bắc Ninh - Nhà máy dệt Kênh xả với độ dốc đáng lưu ý Dựng thiết bị sơ cấp bao gồm vách chống dòng chảy rối và đập chắn phù hợp. Bắc Ninh - Nhà máy bia Kênh xả với độ dốc đáng lưu ý Dựng thiết bị sơ cấp bao gồm vách chống dòng chảy rối và đập chắn phù hợp. Long An- Nhà máy ắc quy Xả nước thải bằng hệ thống bơm nối tiếp Phương pháp trọng lực để căn chỉnh bơm và áp dụng đồng hồ đo tiêu thụ điện. Hình 3.14: Lắp đặt giếng tĩnh và thước đo mực nước gần điểm đo cột nước thích hợp trong trường hợp máng Parshall 156 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g Khó có thể lường hết các khả năng gặp phải trong các hoạt động quan trắc. Cần có tài liệu chuyên dụng để hỗ trợ tính toán, nhưng học thông qua thực tế kết hợp với khả năng đánh giá kỹ thuật tốt luôn là cách tốt nhất để duy trì sự tiến bộ. 3.10. TÓM TẮT NHỮNG LỖI HAY GẶP TRONG LẮP ĐẶT THIẾT BỊ ĐO LƯU LƯỢNG KÊNH HỞ Theo các tác giả có kinh nghiệm, có hai loại lỗi: 1) Những lỗi có thể tránh được, do sự cẩu thả và có thể loại bỏ nhờ giám sát chuyên nghiệp và nghiêm chỉnh lưu ý đến các chi tiết, và 2) Những lỗi không thể tránh được, đó là những lỗi mức độ chính xác, và mặc dù những lỗi này không thể loại bỏ hoàn toàn, chúng có thể được giảm đến mức có thể đảm bảo được kết quả chung nhờ sự thận trọng và hiểu biết bản chất và mức độ của những lỗi đó. Tự chế tạo không chuẩn các thiết bị sơ cấp Đa số các lỗi tự chế tạo là: lỗi sai chiều rộng khe của đập chắn thu nhỏ, lỗi đo góc của đập hình chữ V, sai lệnh so với kích thước chuẩn của máng Parshall v.v. Đo sai cột nước hay vị trí đo cột nước sai Lỗi sẽ xảy ra nêu thiết bị đo cột nước không được đặt tại vị trí thích hợp trên thiết bị sơ cấp. Lỗi điển hình nhất kiểu này xảy ra ở các đập mà vị trí đo nằm ở chỗ mức nước bị tụt trên đỉnh đập, ví dụ, đặt máy đo trên thân đập thay vì đặt ở chỗ được đề xuất là ba đến bốn lần cột nước tối đa trên thượng nguồn từ đập. Lỗi cũng có thể xảy ra trong máng khi thiết bị đo cột nước không đặt đúng vị trí đã nêu (xem hình). 157QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g Hiệu chuẩn zero không đúng Thường mọi người không biết điểm tham khảo giá trị mức nước zero (0) trong thiết bị sơ cấp. Trong trường hợp của máng Palmer-Bowlus, mức nước zero (0) là đáy của cổ thắt của máng, không phải là chỗ võng xuống của ống như có người nghĩ thế (xem ví dụ minh họa tại phụ lục). Đo cột nước không đúng Lỗi này có thể xảy ra do đặt vị trí đầu đo không đúng, không cẩn thận trong việc đọc số liệu cột nước, hay dụng cụ đo cột nước bị hỏng, không được lắp đặt đúng, hay không được bảo dưỡng. Sử dụng thiết bị đo sơ cấp ngoài dải đo hợp lý Tất cả các kiểu và kích thước thiết bị đo sơ cấp có một dải lưu lượng đề xuất, ngoài dải đó sẽ có sai số khi đo lưu lượng dòng chảy. Cần luôn tham khảo bảng lựa chọn thiết bị sơ cấp nhằm tìm đúng dải lưu lượng có thể sử dụng đối với thiết bị đo sơ cấp. Lắp đặt hay bảo dưỡng đập không đúng Có nhiều khả năng lắp đặt hay bảo dưỡng đập không đúng làm góp phần tăng độ sai lệch trong đo đạc lưu lượng. Chúng bao gồm đặt thanh chắn nghiêng chiều ngang, thanh chắn nghiêng về thượng nguồn hay hạ nguồn, mặt thanh chắn về phía thượng nguồn bị nham nhở, cạnh của đỉnh thanh chắn bị mòn, khoảng không phía đằng sau dòng nước chảy qua đập không đủ, đập bị ngập, hay tốc độ dòng chảy đến quá cao. Dòng chảy rối hay sóng dâng ở kênh dẫn đến Dòng chảy rối hay sóng dâng có thể xảy ra ở kênh dẫn đến thiết bị sơ cấp, vì tốc độ dòng chảy lớn, các cổng, van, bơm, hay sự thay đổi đột ngột hướng dòng chảy. Các biện pháp điều chỉnh để làm dòng chảy ôn hòa sẽ cho kết quả tốt nhất, mặc dù có lúc đó không phải là việc dễ dàng. Lưu ý khi sử dụng máy OCF-IV của hãng Greyline Để lắp đặt máy Greyline OCF-IV (Máy đo lưu lượng kênh hở), các cán bộ ngoài hiện trường phải thực hiện hai việc chuẩn bị: - Tìm ra vị trí chính xác trong kênh hở để đặt máng hay đập (thiết bị sơ cấp), và lắp đặt đầu đo siêu âm (thiết bị thứ cấp). Lắp đặt đúng hướng dẫn. - Hiệu chuẩn máy đo lưu lượng: Nối phần điều khiển – đầu đo siêu âm - nối điện – chọn đơn vị đo – chọn kiểu máng hay đập – vào số liệu khoảng cách từ đầu đo siêu âm đến các mực nước. 158 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g Thông số kỹ thuật của máy đo lưu lượng siêu âm Greyline OCF-IV OCF 4.0 Máy quan trắc lưu lượng kênh hở Máy đo liên tục, hiện số, tính tổng và ghi nhật ký số liệu lưu lượng qua bất kỳ máng hay đập nào. Máy OCF 4.0 bao gồm đầu đo siêu âm không tiếp xúc được lắp đặt chỉ 8" (203,2 mm) phía trên dòng nước chảy. Máy hoạt động chính xác (±0.25%) và tin cậy. Máy không làm cản trở dòng chảy. Sử dụng bàn phím/hệ thống menu để chọn loại máng hoặc đập từ Menu và chọn đơn vị đo (gallons, lít, v.v.). Máy đo Greyline OCF 4.0 bao gồm 50.000 điểm ghi số liệu và hệ thống báo cáo lưu lượng. Phần mềm "Greyline Logger" miễn phí đi cùng máy OCF-4.0 cho phép đọc số liệu ghi lại. Cắm cáp USB hay RS232 trực tiếp vào cổng serial của máy tính để bàn hay xách tay, hay thông qua modem quay số. Đặt cấu hình đầu ra từ 0-5V để giảm tiêu thụ năng lượng. Máy sử dụng dây cách ly mang dòng điện 4-20mA để chuyển lưu lượng đến máy ghi đồ thị tự động hay màn hình, và có 3 rơ-le kiểm soát có thể lập trình để báo động về mực nước/lưu lượng, và các xung tỉ lệ với lưu lượng (để lấy mẫu, trích clo hay nối máy tính tổng từ xa). Có thể mua thêm thiết bị tùy chọn an toàn Intrinsic Safety Barrier để bảo vệ đầu dò và cáp tại những vị trí nguy hại. Màn hình và hệ thống điện tử tách rời, chống thấm nước được đặt ở vị trí thuận tiện trong vòng 150m cách đầu đo. Thông số kỹ thuật của máy đo lưu lượng siêu âm Greyline OCF-IV PHỤ LỤC 3A 159QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g 1. Vị trí đầu đo siêu âm Đầu đo siêu âm có thể hoạt động tốt khi đo lưu lượng ở kênh hở. Có ba loại máng và đập thường được sử dụng, và trong mỗi trường hợp vị trí đề xuất cho việc lắp đầu đo như sau: • Trong trường hợp đập tự làm: Đặt đầu đo ở khoảng cách 3 x cột nước tối đa, phía thượng nguồn của tấm chắn. Chiều cao của đầu đo phải bằng 20,3 cm hoặc hơn so với mức nước cao nhất. • Trong trường hợp máng Palmer –Bowlus: Đặt đầu đo ở khoảng cách ½ đường kính của máng về phía thượng nguồn từ chỗ thắt của máng. Chiều cao của đầu đo phải bằng 20,3 cm hoặc hơn so với mức nước cao nhất. • Trong trường hợp máng Parshall: Đặt đầu đo ở khoảng cách 2/3 đoạn tiếp cận như mô tả trong hình vẽ dưới đây. Chiều cao của đầu đo phải bằng 20,3 cm (8 inch) hoặc hơn so với mức nước cao nhất. 3X MAX CỘT NƯỚC DÒNG CHẢY ĐẬP CHẮN VỊ TRÍ ĐẶT ĐẦU ĐO ĐƯỜNG KÍNH x 2 DÒNG CHẢY VỊ TRÍ ĐẦU ĐO MÁNG PALMER BOWLUS D D 2 VỊ TRÍ ĐẦU ĐO HỌNG THẮT DÒNG CHẢY 2/3 ĐOẠN TIẾP CẬN ĐOẠN TIẾP CẬN MÁNG PARSHALL 3. Chỉnh vị trí Zero (0) cho đầu đo Kỹ thuật để chỉnh vị trí zero cho đầu đo được minh họa như sau: 160 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g 2. Chi tiết lắp đầu đo siêu âm Mỗi đầu đo được trang bị một cút nối cách điện 3/4 inch và cần phải sử dụng trong lắp đặt. Đầu và thân ống có ren để điều chỉnh đầu đo ở vị trí cần thiết. Đầu đo cần được vặn chặt bằng tay và chỉ nắm vào thân đầu đo. Không dùng cờ-lê hay vặn quá chặt. Không được dùng kẹp vào đầu đo hay cút cách điện. ỐNG CÁP KIM LOẠI ĐẾN MÁY OCF NÊN SỬ DỤNG ỐNG CÁP MỀM ĐIỀU CHỈNH ĐỘ CAO ĐỂ ĐẶT ĐẦU ĐO 203mm TRÊN MỰC NƯỚC TỐI ĐA KHÔNG ĐƯỢC KẸP TRONG KHU VỰC NÀY ĐẦU ĐO HỘP ĐẤU NỐI CÁP TỪ ĐẦU ĐO (TÙY CHỌN) ỐNG NỐI CÁP ĐIỆN CỠ 3/4” CÚT NỐI PVC CÁCH ĐIỆN (ĐI KÈM) CẦN PHẢI SỬ DỤNG DÒNG CHẢY MỨC NƯỚC MAX KHOẢNG CÁCH TỐI THIỂU 203mm Nước thải H tối thiểu, Lưu lượng Q = Max H max khi lưu lượng Q = 0 H tối thiểu, Lưu lượng Q = max KẸP THƯỚC CỘT NƯỚC = 0 (CAO ĐỘ KHI DÒNG CHẢY NGỪNG) MÁN G KHOẢNG CÁCH TỐI ĐA ĐIỀU CHỈNH ĐẾN KHI NGANG BẰNG THƯỚC LI VÔ DÒNG CHẢY 161QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g 4. Chuẩn bị để hiệu chuẩn (calibration) Nguồn điện: Máy chuẩn yêu cầu điện AC đầu vào 100-130VAC 50/60Hz (nên sử dụng cầu chì 2- amper). Nếu điện áp trong khoảng này thì không cần điều chỉnh gì. Bộ nguồn 230 VAC (cho Việt Nam) cần điện đầu vào trong khoảng 200-260VAC 50/60Hz. Đấu nối đầu đo: Nối đầu đo vào các tiếp điểm của T.DUCER như trong hình vẽ trên, sau đó bật điện. Nếu nối đúng sẽ có các con số xuất hiện trên màn LCD. Chờ một vài giây để máy OCF 4.0 chọn mục tiêu trước khi hiện ra khoảng cách. Bây giờ máy OCF 4.0 sẽ hiện ra khoảng cách tính bằng ft hoặc cm (hiệu chuẩn tại nhà máy). Hệ thống bàn phím: Máy OCF 4.0 có bàn phím hiệu chuẩn đơn giản gồm 3 nút. Các chế độ vận hành và hiệu chuẩn được thể hiện trên màn hình 16 chữ hoặc số. Bàn phím được dùng để lên xuống menu và hiệu chuẩn máy OCF 4.0, và để xem chế độ vận hành và các chức năng. Mỗi khi bấm phím sẽ có tiếng kêu "beep". Nếu bàn phím không được dùng trong 2 phút, máy OCF 4.0 sẽ tự động chuyển sang chế độ RUN (màn hình trượt). Sử dụng bàn phím để tìm hiểu Menu và trở nên quen thuộc với các đặc tính của nó. Chọn đơn vị làm việc: Bấm  đến UNITS/MODE, sau đó . Bấm  để chuyển động con trỏ dưới đơn vị đo cần có: ft – feet, in – inches, m – meters, cm – centimeters, % - percent Bấm  đến RANGE LEVEL > VOL HRT FLOW. Sử dụng  để chọn chế độ hoạt động cho máy OCF 4.0. Instruments Inc. T.DUCER TH  N M ÁY B Ằ N G N H Ô M USBTXN.CCN.ON.CCN.ON.CCN.O L N G RELAY 1 RELAY 2 RELAY 3 GND RS 2324\20 -+ PURX AC QUAN TRỌNG: PHẢI NỐI ĐẤT TỐT (<1 Ohm) BẰNG DÂY DẪN 12AWG QUAN TRỌNG: NỐI VỎ NHÔM CỦA CÁP (4-20mA, RS232) CHỈ CHO ĐẦU NÀY CỌC NỐI ĐẤT 100-130VAC (50/60 Hz) TÙY CHỌN: 200-260VAC (50/60 Hz) T.DUCER DATA LOGGING UNITS / MODE ft in m cm % Range Level ft3 USG IG m3 L ft3 USG USMG Mx Vol xxxx.x ft3 s min hr d Store? Yes IG IMG m3 L Vol Hrt Flow FLUME SELECTION Lưu ý: RANGE MODE thể hiện khoảng cách từ đầu đo đến mục tiêu hay mặt chất lỏng giống như chức năng một thước dây. RANGE MODE có ích khi đo khoảng cách chính xác từ đầu đo đến mức zero trong lúc hiệu chuẩn. LEVEL MODE có thể được sử dụng để đo mực nước theo đơn vị tuyến tính, hay "cột nước" trong kênh hở để so sánh với bảng lưu lượng do nhà sản xuất cung cấp. Lưu ý: FLOW MODE là để đo lưu lượng trong kênh hở qua máng hay đập. Từ FLOW bấm  để lựa chọn. Chế độ FLOW sẽ cho tiếp lựa chọn đơn vị đo thể tích: ft3 – feet khối, USG - US gallon, USMG - US triệu gallon IG - Imperial gallon, IMG – triệu Imperial gallon m3 – mét khối L – Lít Bấm đến  để đặt con trỏ dưới lựa chọn của bạn (chọn m3 hay Liters) và bấm  để chọn. Chế độ FLOW sẽ cho tiếp lựa chọn các đơn vị thời gian: s – giây, min – phút, hr – hours, d – ngày Bấm  STORE (LƯU) và  YES. Sau đó bấm  hay
để lưu tất cả các lựa chọn đơn vị (unit) và chế độ (mode). Lựa chọn đập hay máng Menu FLUME SELECTION sẽ chỉ hiện ra trong chế độ FLOW. Sử dụng phím  và  để lựa chọn loại máng (Flume) hoặc đập (Weir). Sử dụng phím  và  lần nữa để chọn kích thước (Size) sau đó bấm  để Store (lưu)? và  để Yes. Bấm  hoặc
để lưu lựa chọn máng và tiến sang chế độ CALIBRATION (hiệu chuẩn). 162 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g MÁNG tự đặt làm (CUSTOM): Số liệu thực nghiệm hay kinh nghiệm cho bất kỳ máng hay đập nào cũng có thể giản lược còn công thức theo dạng Q = K Hn trong đó: Q = Lưu lượng theo thể tích K = hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào kích cỡ máng và đơn vị đo H = mô tả tính phi tuyến tính của máng n = là cấp đang được đo 163QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g Sử dụng chương trình tiện ích của máy Greyline có tên là FIND K&n.exe (đi kèm với mỗi máy OCF 4.0) để xác định hệ số K và n từ số liệu đầu vào. Chọn CUSTOM cho các loại máng và đập không liệt kê trong Menu. Nơi có dấu nhắc K: gõ vào giá trị hệ số 'K'. Nơi có dấu nhắc n: gõ vào giá trị hệ số 'n'. Xác định lưu lượng bằng không (Zero) và lưu lượng tối đa (Maximum) Trước khi hiệu chuẩn hãy xác định (xem hình vẽ minh họa): a) MAX RANGE = ____________________ (Maximum range = khoảng cách từ đầu đo đến điểm mực nước bằng không (Zero). Đó sẽ là lưu lượng Zero) b) MAX LEVEL = ____________________ (Mực nước cao nhất khi chảy qua máng hay đập, phải tối thiểu là 203 mm. Đó tương ứng với lưu lượng tối đa) c) MIN RANGE = __________________ (Minimum range = MAX RANGE - MAX LEVEL. Khoảng cách từ đầu đo đến mực nước tối đa (Max Level)) Kiểm tra khoảng cách tối đa khi đầu đo đã lắp bằng cách: Sử dụng  để đến được chế độ UNITS/MODE sau đó bấm  để hiện ra Range, sau đó bấm Store? Yes (LƯU Ý: lưu lượng phải ở mức zero) Hoặc Đo cẩn thận khoảng cách từ đầu đo đến mực nước zero bằng thước dây. Máy OCF 4.0 sẽ không phát hiện ra mục tiêu nằm sau khoảng cách MAXRG do người dùng nhập số liệu vào. FLUME SELECTION CAL IBRATION MinRg 1.333 ft MaxRg 32.00 ft 4mA @ 0.00% 20mA @ 100.00% Damping 20% RejTime 08s Store? Yes RELAY PARAMETERS 164 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g 165QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g 166 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g H ìn h 3B .1 : L ưu lư ợn g (m 3 / h) so v ới c ột n ướ c đo đ ượ c (m ) đ ối v ới đ ập c hữ V 3 0- , 6 0- & 9 00 Đồ thị tra lưu lượng theo cột nước để ước tính lưu lượng PHỤ LỤC 3A 167QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g H ìn h 3B .2 : L ưu lư ợn g (L /p hú t) so v ới c ột n ướ c đo đ ượ c (m ) đ ối v ới đ ập c hữ V 3 0- , 6 0- & 9 00 168 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g H ìn h 3B .3 : L ưu lư ợn g (m 3 / h) so v ới c ột n ướ c đo đ ượ c (m ) c ho đ ập c ó ch iề u rộ ng k he h ở 0, 3- , 0 ,4 - & 0 ,5 m c ó th u nh ỏ dò ng 169QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g H ìn h 3B .4 : L ưu lư ợn g (L /p hú t) so v ới c ột n ướ c đo đ ượ c (m ) c ho đ ập c ó ch iề u rộ ng k he h ở 0, 3- , 0 ,4 - & 0 ,5 m c ó th u nh ỏ dò ng 170 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g H ìn h 3B .5 : L ưu lư ợn g (m 3 / h) so v ới c ột n ướ c đo đ ượ c (m ) đ ối v ới c hi ều rộ ng k he h ở 0, 3- , 0 ,4 - & 0 ,5 m c ho đ ập k hô ng th u dò ng 171QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g H ìn h 3B .6 : L ưu lư ợn g (L /p hú t) so v ới c ột n ướ c đo đ ượ c (m ) đ ối v ới c hi ều rộ ng k he h ở 0, 3- , 0 ,4 - & 0 ,5 m c ho đ ập k hô ng th u dò ng 172 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g H ìn h 3B .7 : L ưu lư ợn g (m 3 / h) so v ới c ột n ướ c đo đ ượ c (m ) c ho c ỡ họ ng 4 -, 6- , 8 - v à 10 -in ch c ủa m án g Pa lm er -B ow lu s 173QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 3 C hư ơn g III : Đ o lư u lư ợn g Lư u lư ợn g so v ới c ột n ướ c Lưu lượng (m3/hr) 1 8 00 1 6 00 1 4 00 1 2 00 1 0 00 80 0 60 0 40 0 20 0 0 0,0 0 0,1 0 0,2 0 0,3 0 0,4 0 0,5 0 0,6 0 0,7 0 0,8 0 Cộ t n ướ c (m ) PA RS H A LL - 1’ PA RS H A LL - 6‘ ’ PA RS H A LL - 3‘ ’ PA RS H A LL - 9‘ ’ H ìn h 3B .8 : L ưu lư ợn g (m 3 / h) so v ới c ột n ướ c đo đ ượ c (m ) c ho m án g Pa rs ha ll có h ọn g rộ ng 1 -, 3- , 6 - v à 9- in ch 175QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 4 C hư ơn g IV : L ấy m ẫu v à p hâ n tí ch tạ i h iệ n tr ườ ng 4.1. GIỚI THIỆU Tùy theo mục đích quan trắc, người ta có thể sử dụng một số phương pháp lấy mẫu nước thải khác nhau. Đối với công tác quản lý ô nhiễm trong công nghiệp, cách thích hợp nhất là sử dụng các thiết bị lấy mẫu tự động chuyên dụng. Trong thực tế, các dòng thải công nghiệp thường dao động cả về lưu lượng lẫn hàm lượng các chất ô nhiễm nên cần phải lấy mẫu tự động trong một khoảng thời gian dài mới có được một số lượng mẫu đủ lớn và đại diện cho dòng thải nhằm phục vụ cho việc phân tích và tính toán thải lượng. Phần này giới thiệu một số thiết bị thương phẩm đáp ứng được yêu cầu trên. Trong từng trường hợp cụ thể, sự chuẩn bị mẫu tổ hợp để phân tích cần tuân theo một số tiêu chí để dễ thực hiện và dễ thu được những thông tin như mong muốn. Tiêu chí này dựa trên những kết quả đo nhanh tại hiện trường như pH, độ dẫn, độ đục, độ muối và nhiệt độ bằng các thiết bị hiện trường. Việc quan sát kỹ các đặc điểm tại hiện trường khi quan trắc cũng có thể làm sáng tỏ các kết quả phân tích trong phòng thí nghiệm. Cuối cùng, việc vận chuyển mẫu tới phòng thí nghiệm và lưu giữ mẫu cũng cần tuân thủ các quy trình bảo quản mẫu. Đối với quan trắc môi trường, việc lấy mẫu và đo đạc lưu lượng dòng thải công nghiệp cần tuân theo các quy trình đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng (QA/QC) nội bộ. 4.2. ĐẢM BẢO AN TOÀN TẠI HIỆN TRƯỜNG Bất kỳ một chương trình quan trắc nào cũng cần chú trọng đến rủi ro về sức khỏe và an toàn của các nhân viên và thiết bị, do đó cần thiết phải tiến hành các biện pháp phòng ngừa thích hợp. Mỗi thành viên phải xác định trách nhiệm và phải hiểu biết các nguy cơ rủi ro có thể xảy ra (xem mục 9.2); phải nắm được và thực hiện các biện pháp về kỹ thuật an toàn thích hợp (xem mục 9.3.1); có báo cáo tóm tắt với các chỉ dẫn rõ ràng trước khi bắt đầu công việc. Khi thực hiện nhiệm vụ tại hiện trường phải có đầy đủ các trang thiết bị an toàn và phương tiện bảo vệ cá nhân cơ bản: găng tay, khẩu trang, kính bảo hộ, quần áo bảo hộ, mũ bảo hộ, dụng cụ cấp cứu... cũng như một số thiết bị an toàn khác trong trường hợp đặc biệt (ví dụ như mặt nạ phòng độc, quạt thông gió...) cũng cần phải được chuẩn bị (xem mục 9.3.2). CHƯƠNG 4. LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH TẠI HIỆN TRƯỜNG 176 QUAN TRẮC NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 4 C hư ơn g IV : L ấy m ẫu v à p hâ n tí ch tạ i h iệ n tr ườ ng Một số biện pháp phòng ngừa liên quan đến quan trắc nước thải: • Sử dụng giày hay ủng bảo hộ có đế chống trượt; • Sử dụng các thiết bị bảo hộ cá nhân và quần áo chịu được hóa chất để tránh cho mắt hay da khỏi tiếp xúc với các chất ăn mòn hay/và các chất độc hại ở dạng rắn, lỏng, khí hay hơi; • Kiểm tra các thiết bị điện để đảm bảo an toàn trước khi sử dụng; đảm bảo là các dây điện đều đã được cách điện tốt; đem các thiết bị điện hỏng hay nghi ngờ không an toàn đến thợ điện chuyên nghiệp để kiểm tra và sửa chữa; • Phải đeo kính bảo hộ trong mọi trường hợp mắt có thể tiếp xúc với bụi, có các vật nhỏ đang bay hay đang phun các chất lỏng độc hại; • Đeo mặt nạ có phin lọc hay mặt nạ phòng độc khi tiếp xúc với bụi chất lỏng, bụi, hơi hay khí độc hại; • Đặc biệt cẩn thận khi làm việc với các chất có tính ăn mòn cao như clo dạng khí hay lỏng, axit hay kiềm đậm đặc, hay khi các khí độc có thể thoát ra từ những chất phản ứng, v.v. • Tuân thủ mọi hướng dẫn liên quan khi vào các khu vực kín, như kiểm tra hàm lượng ôxy hay khí độc hại trong không khí, sử dụng quạt thông gió, sử dụng mặt nạ bảo hộ nếu cần thiết, có đồng nghiệp đứng cảnh giới phòng khi cần hỗ trợ thêm, v.v • Không hút thuốc lá, ăn uống tại các khu vực có thể bị nhiễm chất hóa học hay sinh học độc hại. 4.3. PHƯƠNG PHÁP LẪY MẪU Đối với nước thải công nghiệp có lưu lượng thải liên tục, có hai phương pháp lấy mẫu được tóm tắt trong các mục dưới đây. 4.3.1. Lấy mẫu đơn Lấy mẫu đơn là cách đơn giản nhất để quan trắc các dòng thải công nghiệp. Mẫu đơn là loại mẫu được lấy tại vị trí và thời điểm cụ thể. Do đó, phương pháp này chỉ đưa ra được giá trị tức thời của đối tượng quan trắc tại thời điểm quan trắcvà chỉ thích hợp ở một số điều kiện nhất định khi nguồn thải có thành phần khá đồng đều và ít thay đổi theo thời gian (ví dụ công suất sản xuất không đổi). Trong trường hợp này, nên lấy nhiều mẫu nhỏ ở những vị trí khác nhau tại cùng một điểm quan trắc, ví dụ như lấy mẫu tại các điểm dọc theo đường kính của miệng cống theo mặt cắt ngang của dòng chảy. Những mẫu nhỏ này thường được lấy cách nhau những khoảng thời gian đủ nhỏ (một đến vài phút) và được trộn lẫn để thu được mẫu gần giống như mẫu tổ hợp có độ tin cậy cao hơn so với mẫu đơn. Một vài mẫu đơn ngẫu nhiên được tổ hợp với nhau có thể cung cấp những thông tin quan trọng cho việc giải thích những số liệu thống kê sau này. Các kết quả thu được từ khoảng 30 mẫu đơn ngẫu nhiên được lấy trong một khoảng thời gian tương đối dài có thể tuân theo hàm phân bố thống kê thông thường mà giá trị trung bình, trung vị và độ lệch chuẩn có thể được sử dụng để tính toán thải lượng. Tuy nhiên, nếu sự dao động của các đường cong phân bố phụ thuộc vào thời gian thì không nên dùng làm cơ sở để bình luận kết quả quan trắc. Đối với trường hợp nghiên cứu trình diễn sản xuất sạch hơn mà kế hoạc sản xuất được theo dõi một cách liên tục thì việc chỉ tiến hành lấy các mẫu đơn là không đủ tin cậy và có thể dẫn đến việc thông tin thu được thiếu chính xác.