一種懸浮顆粒沉速分級裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及懸浮顆粒沉淀特性研宄領(lǐng)域，特別涉及一種懸浮顆粒沉速分級裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市地表沉積物、排水系統(tǒng)內(nèi)的沉積物等在雨水徑流的沖刷下排入受納水體，是城市水環(huán)境污染的一個不可忽視的來源。這些顆粒以及附著其上的其他污染物(如NUi脂類物質(zhì)、帶有毒性的油烴(PHC)和多環(huán)芳烴(PAHS)、重金屬等)一旦進(jìn)入水體，一是本身會增加水體濁度，二是附著的有毒有害污染物質(zhì)惡化水質(zhì)，三是沉積為江河湖海的底泥，影響底部斷面，破壞底層生物的棲息地。
[0003]沉速是指單個泥沙顆粒在無邊界影響的靜止清水中均勻沉降的速度，它的大小反映了顆粒的粗細(xì)程度，因此也稱水力粗度，泥沙顆粒的沉降速度，是泥沙的重要水力特性，在水庫、河道的沖淤計(jì)算，沉沙池及引洪淤灌工程的設(shè)計(jì)等實(shí)際問題中都具有重要的意義。
[0004]沉速同時也是顆粒物隨雨水徑流輸運(yùn)的影響因素，是顆粒特性的重要指標(biāo)之一，也是徑流中懸浮顆粒截留設(shè)施(沉淀池等)的設(shè)計(jì)參數(shù)。因此，對這些作為城市面源主要污染物之一的顆粒進(jìn)行沉淀特性研宄，測定其沉速，以及不同沉速的顆粒的污染特性很有必要。
[0005]目前，對這些沉積物、以及江河湖海底泥的研宄主要基于分粒級研宄，或是對其沉速分布情況。例如公開號為CN103529237A的專利文獻(xiàn)公開了一種泥沙群體沉速測量方法采用的測量裝置，該裝置包括沉降筒、多個測壓設(shè)備和計(jì)算機(jī)三部分；沉降筒為垂直放置的任意截面形狀的柱狀容器，邊壁沿垂向均勻布置多個測壓孔，測壓孔的個數(shù)不少于3個；測壓設(shè)備垂直安裝在測壓孔中，并與邊壁密封，測壓設(shè)備的感壓元件的中心與測壓孔中心齊平；各測壓設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)的控制下同步測量壓強(qiáng)，并將測量結(jié)果實(shí)時傳回計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和存儲。上述裝置通過測量壓強(qiáng)的變化過程計(jì)算出泥沙濃度的變化過程，進(jìn)而計(jì)算出泥沙的群體沉降速，實(shí)現(xiàn)自動、無干擾、準(zhǔn)確地測量含沙水體中泥沙群體沉降速度。
[0006]但是上述裝置和方法僅僅對懸浮液中的顆粒沉速進(jìn)行測量，無法對沉速分級的懸浮顆粒進(jìn)行收集，也就無法對懸浮顆粒的污染特性進(jìn)行研宄到，現(xiàn)有技術(shù)中缺少將沉積物按沉速進(jìn)行分級的裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種懸浮顆粒沉速分級裝置，可將懸浮顆粒任意分為多個沉速區(qū)間，可以同時收集不同沉速的懸浮顆粒，經(jīng)過試驗(yàn)研宄證實(shí)，本裝置的懸浮顆?；厥章瘦^高且較穩(wěn)定。
[0008]一種懸浮顆粒沉速分級裝置，包括沉降筒，還包括與沉降筒側(cè)壁連接的分級收集單元，所述分級收集單元包括:
[0009]密封容納腔，設(shè)有與沉降筒側(cè)壁連通的進(jìn)出口 ；
[0010]多個沉泥盒，安裝在容納等待腔內(nèi)用于收集懸浮顆粒，各沉泥盒沿垂直方向分布且可沿水平方向通過進(jìn)出口在密封容納腔和沉降筒之間移動；
[0011 ] 驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動所述沉泥盒移動。
[0012]使用本發(fā)明裝置，通過設(shè)置分級收集單元，分時段移動一個沉泥盒進(jìn)入沉降筒，可以收集到不同沉速區(qū)間的懸浮顆粒，沉泥盒的數(shù)量可以根據(jù)需要設(shè)定。
[0013]為了可以平穩(wěn)、緩慢地移動沉泥盒，優(yōu)選的，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用絲桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)需要設(shè)計(jì)絲桿機(jī)構(gòu)的螺紋，可以達(dá)到需要的移動速度，螺紋越密，移動越緩慢和平穩(wěn)。
[0014]需要取出沉泥盒，可以是拆下整個分級收集單元，即將分級收集單元設(shè)置成可拆卸，然后再取出沉泥盒，本發(fā)明為了便于取出沉泥盒，優(yōu)選的，所述密封容納腔設(shè)有與所述進(jìn)出口相對布置的拆卸口，所述分級收集單元還包括密封該拆卸口的抽屜蓋，所有沉泥盒安裝在抽屜蓋上。
[0015]為了方便拆卸和安裝，同時保證密封效果，優(yōu)選的，所述抽屜蓋與拆卸口通過法蘭連接。
[0016]為了方便調(diào)節(jié)絲桿機(jī)構(gòu)，優(yōu)選的，所述絲桿機(jī)構(gòu)的絲桿與沉泥盒螺紋配合，所述絲桿的驅(qū)動端穿過所述抽屜蓋伸出密封容納腔且固定有轉(zhuǎn)動把手。正反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動把手即可實(shí)現(xiàn)沉泥盒的在兩個方向上的移動。
[0017]為了在完成沉降后，方便快速地排出液體，所述沉降筒在不高于密封容納腔的側(cè)壁上設(shè)有放水閥門。
[0018]在排水時，為了降低水流對沉泥盒中懸浮顆粒的影響，優(yōu)選的，所述沉降筒在與密封容納腔頂面齊平或者略高于的側(cè)壁上設(shè)有初步防水閥門。排水時，先打開初步防水閥門排水，待水位降到密封容納腔上方后，再打開防水閥門排水，從而避免一開始就打開防水閥門排水時，由于水壓高，水流沖力大，對沉泥盒中懸浮顆粒產(chǎn)生沖擊，影響懸浮顆粒收集的準(zhǔn)確性。
[0019]為了保證沉降筒內(nèi)的水柱的高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于密封容納腔的高度，優(yōu)選的，所述沉降筒高于密封容納腔的高度與密封容納腔高度的比值大于10。
[0020]本發(fā)明還提供了一種懸浮顆粒沉速分級方法，使用上述懸浮顆粒沉速分級裝置獲取沉速不同的懸浮顆粒，回收率較高且較穩(wěn)定。
[0021]一種懸浮顆粒沉速分級方法，使用上述的懸浮顆粒沉速分級裝置，包括以下步驟:
[0022](I)向沉降筒注入工作液體，將預(yù)處理好的懸浮顆粒均勻撒在液面上；
[0023](2)間隔預(yù)定的時間，由下往上依次將沉泥盒自密封容納腔移動至沉降筒內(nèi)；
[0024](3)待最后進(jìn)入沉降筒的沉泥盒收集完懸浮顆粒后，將工作液體排出；
[0025](4)取出沉泥盒，從不同的沉泥盒內(nèi)得到不同沉速區(qū)間的懸浮顆粒。
[0026]本發(fā)明設(shè)置多個垂直方向布置的沉泥盒，分時段收集不同沉速的懸浮顆粒，可以通過一次沉降實(shí)驗(yàn)，得到連續(xù)的不同沉速區(qū)間的懸浮顆粒，將其分別烘干稱重，即可分析懸浮顆粒的沉速分布情況和回收率；測定不同沉速顆粒的理化指標(biāo)，即可分析不同沉速的懸浮顆粒的特性，以及污染負(fù)荷隨沉速的分布情況。
[0027]為了降低排水水流對沉泥盒中沉降的懸浮顆粒的影響，優(yōu)選的，在將工作液體排出之前，移動所有沉泥盒至密封容納腔內(nèi)。
[0028]工作液體可以根