高浊度水体静沉降特征研究

　　摘要：运用重复深度吸管法测量了水质自动监测站内沉砂池不同时间点的浊度，探析了浊度随时间的变化规律以及高浊度水体的静沉降特征。结果表明：在静沉降过程中，浊度随时间的变化符合指数函数曲线，浊度与沉降速率符合logistic函数关系。当浊度较低时（浊度<50NTU），沉降速率随浊度升高而增大，且增加幅度明显；当浊度较高时（浊度>50NTU），虽然沉降速率依然是增加的趋势，但是增加幅度趋于平缓。

　　关键词：浊度；静沉降；水质监测

　　中图分类号：X824文献标识码：A文章编号：16749944（2013）12015702

　　1引言

　　水质自动监测站内的仪器运行条件对水体的浊度提出了一定的要求，浊度太高的水体容易堵塞在线监测仪器的管路，导致仪器发生故障。因此，在实际工作中需要根据不同的水体浊度，合理设置沉砂池的沉降时间。本文的主要研究内容为高浊度水体的静沉降特征，初步阐明浊度与沉降时间的变化规律，为进一步合理设置沉砂池沉降时间，提高水质自动监测站运行效率提供参考依据。

　　2材料与方法

　　2.1采样点

　　采样点位于江苏省地表水水质自动监测站（白塔站），监测河流为丹金溧漕河，属于区域补偿河流、市界断面、国控断面。

　　2.2实验方法

　　一共进行4次沉砂池静沉降实验，每次实验持续时间为233h。实验步骤为：首先启动自动监测站潜水泵，将河道中高浊度水体充满沉砂池，然后关掉排水阀，并开始计时。分别在0h、17h、29h、41h、53h、65h、77h、89h、101h、113h、125h、137h、149h、161h、173h、233h的时间点在沉砂池出水口位置测量浊度，并记录。

　　3结果与讨论

　　3.1浊度随时间的变化

　　从4次沉降实验可以看出，在静沉降过程中，浊度随时间的变化符合指数函数曲线，且相关系数R2均达到0.99以上，如表1和图1所示。

　　本实验采用重复深度吸管法计算浊度的沉降速率，即在不同的时刻分别在沉砂池水面以下5cm进行浊度的测定，然后根据浊度与悬浮物的经验公式，计算出水体中悬浮物的沉降速率，建立浊度与悬浮物沉降速率的关系。由于悬浮物在静水中的沉降一般是一维的，1961年，McLaughlin从输沙平衡方程式出发，推导出在静水条件下＼[1＼]：

　　从图2中可以看出：浊度与沉降速率符合logistic函数关系，随着水中浊度的增加，悬浮物的沉降速率也是不断增加的。当浊度较低时（浊度<50NTU），沉降速率随浊度升高而增大，且增加幅度明显；当浊度较高时（浊度>50NTU），虽然沉降速率依然是增加的趋势，但是增加幅度趋于平缓。总之，浊度的沉降过程是一个渐变的过程，高浊度的水体，在短时间内大颗粒的无机物和部分有机物能够很快沉降下来，但水体中的小颗粒有机物和胶体等的完全沉降则需要较长时间。

　　3.3浊度的沉降特征及对在线监测仪器的影响

　　一般来说，水中悬浮物的沉降方式有两种。一种是泥沙沉降，颗粒粒径较大，通常是以单颗粒的方式进行沉降，且沉降历时较短；另一种是絮凝沉降，颗粒为粒径d<0.03mm的细颗粒悬浮物，虽然这类悬浮物在总悬浮物中所占的比例不大，但由于其主要物质为胶体且富含有机物质，并且在沉降的时候容易和其他颗粒物结合形成絮凝物，使得颗粒的整体密度较小，其实际沉降速率远小于相同粒径单颗粒泥沙的沉降速率＼[2＼]。

　　按地表水环境质量标准（GB3838-2002）中的规定，在水质分析中，要求水样采集后自然沉降30min，取上层非沉降部分按规定方法进行分析。根据本实验结果，对于高浊度水体在沉降0.5h后，浊度降低幅度并不大，若按照0.5h的沉降时间来进行在线监测，会对在线监测仪器管路造成较大的影响，增加仪器的维护和清理工作＼[3＼]。若沉砂池沉降时间太长，不仅与水质分析中标准方法相违背，而且短短几个小时的沉降时间并不能使浊度得到明显的降低。由于沉砂池沉降时间不宜超过2h，因此，对于高浊度水体的在线监测，更改沉砂池的沉降时间对浊度不会产生太大的影响。为了应对高浊度水体的在线监测，一方面可以增加仪器的维护与清洗频率，另一方面可以用手工监测方法替代在线监测。