運(yùn)用重復(fù)深度吸管法測(cè)量了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站內(nèi)沉砂池不同時(shí)間點(diǎn)的濁度

來源：http://www.xfzhuw.com/ 作者：余氯檢測(cè)儀 時(shí)間：2018-10-11

　　摘要：運(yùn)用重復(fù)深度吸管法測(cè)量了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站內(nèi)沉砂池不同時(shí)間點(diǎn)的濁度，探析了濁度隨時(shí)間的變化規(guī)律以及高濁度水體的靜沉降特征。結(jié)果表明：在靜沉降過程中，濁度隨時(shí)間的變化符合指數(shù)函數(shù)曲線，濁度與沉降速率符合logistic函數(shù)關(guān)系。當(dāng)濁度較低時(shí)(濁度<50 NTU)，沉降速率隨濁度升高而增大，且增加幅度明顯;當(dāng)濁度較高時(shí)(濁度>50 NTU)，雖然沉降速率依然是增加的趨勢(shì)，但是增加幅度趨于平緩。

　　關(guān)鍵詞：濁度;靜沉降;水質(zhì)監(jiān)測(cè)

　　1引言

　　水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站內(nèi)的儀器運(yùn)行條件對(duì)水體的濁度提出了一定的要求，濁度太高的水體容易堵塞在線監(jiān)測(cè)儀器的管路，導(dǎo)致儀器發(fā)生故障。因此，在實(shí)際工作中需要根據(jù)不同的水體濁度，合理設(shè)置沉砂池的沉降時(shí)間。本文的主要研究?jī)?nèi)容為高濁度水體的靜沉降特征，初步闡明濁度與沉降時(shí)間的變化規(guī)律，為進(jìn)一步合理設(shè)置沉砂池沉降時(shí)間，提高水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站運(yùn)行效率提供參考依據(jù)。

　　2材料與方法

　　2.1采樣點(diǎn)

　　采樣點(diǎn)位于江蘇省地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站(白塔站)，監(jiān)測(cè)河流為丹金溧漕河，屬于區(qū)域補(bǔ)償河流、市界斷面、國(guó)控?cái)嗝妗?/p>

　　2.2實(shí)驗(yàn)方法

　　一共進(jìn)行4次沉砂池靜沉降實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為233h。實(shí)驗(yàn)步驟為：首先啟動(dòng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站潛水泵，將河道中高濁度水體充滿沉砂池，然后關(guān)掉排水閥，并開始計(jì)時(shí)。分別在0h、17h、29h、41h、53h、65h、77h、89h、101h、113h、125h、137h、149h、161h、173h、233h的時(shí)間點(diǎn)在沉砂池出水口位置測(cè)量濁度，并記錄。

　　3結(jié)果與討論

　　3.1濁度隨時(shí)間的變化

　　從4次沉降實(shí)驗(yàn)可以看出，在靜沉降過程中，濁度隨時(shí)間的變化符合指數(shù)函數(shù)曲線，且相關(guān)系數(shù)R2均達(dá)到0.99以上，如表1和圖1所示。

　　本實(shí)驗(yàn)采用重復(fù)深度吸管法計(jì)算濁度的沉降速率，即在不同的時(shí)刻分別在沉砂池水面以下5cm進(jìn)行濁度的測(cè)定，然后根據(jù)濁度與懸浮物的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出水體中懸浮物的沉降速率，建立濁度與懸浮物沉降速率的關(guān)系。由于懸浮物在靜水中的沉降一般是一維的，1961年，McLaughlin從輸沙平衡方程式出發(fā)，推導(dǎo)出在靜水條件下\[1\]：

　　從圖2中可以看出：濁度與沉降速率符合logistic函數(shù)關(guān)系，隨著水中濁度的增加，懸浮物的沉降速率也是不斷增加的。當(dāng)濁度較低時(shí)(濁度<50 NTU)，沉降速率隨濁度升高而增大，且增加幅度明顯;當(dāng)濁度較高時(shí)(濁度>50 NTU)，雖然沉降速率依然是增加的趨勢(shì)，但是增加幅度趨于平緩。總之，濁度的沉降過程是一個(gè)漸變的過程，高濁度的水體，在短時(shí)間內(nèi)大顆粒的無機(jī)物和部分有機(jī)物能夠很快沉降下來，但水體中的小顆粒有機(jī)物和膠體等的完全沉降則需要較長(zhǎng)時(shí)間。

　　3.3濁度的沉降特征及對(duì)在線監(jiān)測(cè)儀器的影響

　　一般來說，水中懸浮物的沉降方式有兩種。一種是泥沙沉降，顆粒粒徑較大，通常是以單顆粒的方式進(jìn)行沉降，且沉降歷時(shí)較短;另一種是絮凝沉降，顆粒為粒徑d<0.03 mm的細(xì)顆粒懸浮物，雖然這類懸浮物在總懸浮物中所占的比例不大，但由于其主要物質(zhì)為膠體且富含有機(jī)物質(zhì)，并且在沉降的時(shí)候容易和其他顆粒物結(jié)合形成絮凝物，使得顆粒的整體密度較小，其實(shí)際沉降速率遠(yuǎn)小于相同粒徑單顆粒泥沙的沉降速率\[2\]。

　　按地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)中的規(guī)定，在水質(zhì)分析中，要求水樣采集后自然沉降30min，取上層非沉降部分按規(guī)定方法進(jìn)行分析。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于高濁度水體在沉降0.5h后，濁度降低幅度并不大，若按照0.5h的沉降時(shí)間來進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，會(huì)對(duì)在線監(jiān)測(cè)儀器管路造成較大的影響，增加儀器的維護(hù)和清理工作\[3\]。若沉砂池沉降時(shí)間太長(zhǎng)，不僅與水質(zhì)分析中標(biāo)準(zhǔn)方法相違背，而且短短幾個(gè)小時(shí)的沉降時(shí)間并不能使?jié)岫鹊玫矫黠@的降低。由于沉砂池沉降時(shí)間不宜超過2h，因此，對(duì)于高濁度水體的在線監(jiān)測(cè)，更改沉砂池的沉降時(shí)間對(duì)濁度不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。為了應(yīng)對(duì)高濁度水體的在線監(jiān)測(cè)，一方面可以增加儀器的維護(hù)與清洗頻率，另一方面可以用手工監(jiān)測(cè)方法替代在線監(jiān)測(cè)。

　　4結(jié)論

　　(1)根據(jù)4次沉砂池靜沉降實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：在靜沉降過程中，濁度隨時(shí)間的變化符合指數(shù)函數(shù)曲線，且相關(guān)系數(shù)R2均達(dá)到0.99以上。

　　(2)濁度與沉降速率符合logistic函數(shù)關(guān)系，當(dāng)濁度較低時(shí)(濁度<50 NTU)，沉降速率隨濁度升高而增大，且增加幅度明顯;當(dāng)濁度較高時(shí)(濁度>50 NTU)，雖然沉降速率依然是增加的趨勢(shì)，但是增加幅度趨于平緩。

　　(3)對(duì)于高濁度水體的在線監(jiān)測(cè)，更改沉砂池的沉降時(shí)間對(duì)濁度不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。為了應(yīng)對(duì)高濁度水體的在線監(jiān)測(cè)，一方面可以增加儀器的維護(hù)與清洗頻率，另一方面可以用手工監(jiān)測(cè)方法替代在線監(jiān)測(cè)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]李一平. 太湖水體透明度影響因子實(shí)驗(yàn)及模型研究[D]. 南京：河海大學(xué)， 2006：38～39.

　　[2]向軍，逄勇，李一平，等. 淺水湖泊水體中不同顆粒懸浮物靜沉降規(guī)律研究[J]. 水科學(xué)進(jìn)展，2008，19(1)：111～115.

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