一種懸浮顆粒沉速分級裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及懸浮顆粒沉淀特性研宄領域，特別涉及一種懸浮顆粒沉速分級裝置和方法。
【背景技術】
[0002]城市地表沉積物、排水系統內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、帶有毒性的油烴(PHC)和多環芳烴(PAHS)、重金屬等)一旦進入水體，一是本身會增加水體濁度，二是附著的有毒有害污染物質惡化水質，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、河道的沖淤計算，沉沙池及引洪淤灌工程的設計等實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的影響因素，是顆粒特性的重要指標之一，也是徑流中懸浮顆粒截留設施(沉淀池等)的設計參數。因此，對這些作為城市面源主要污染物之一的顆粒進行沉淀特性研宄，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、多個測壓設備和計算機三部分；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，測壓孔的個數不少于3個；測壓設備垂直安裝在測壓孔中，并與邊壁密封，測壓設備的感壓元件的中心與測壓孔中心齊平；各測壓設備與計算機相連，在計算機的控制下同步測量壓強，并將測量結果實時傳回計算機進行分析和存儲。上述裝置通過測量壓強的變化過程計算出泥沙濃度的變化過程，進而計算出泥沙的群體沉降速，實現自動、無干擾、準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行測量，無法對沉速分級的懸浮顆粒進行收集，也就無法對懸浮顆粒的污染特性進行研宄到，現有技術中缺少將沉積物按沉速進行分級的裝置和方法。
【發明內容】
[0007]本發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間，可以同時收集不同沉速的懸浮顆粒，經過試驗研宄證實，本裝置的懸浮顆粒回收率較高且較穩定。
[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，設有與沉降筒側壁連通的進出口 ；
[0010]多個沉泥盒，安裝在容納等待腔內用于收集懸浮顆粒，各沉泥盒沿垂直方向分布且可沿水平方向通過進出口在密封容納腔和沉降筒之間移動；
[0011 ] 驅動機構，用于驅動所述沉泥盒移動。
[0012]使用本發明裝置，通過設置分級收集單元，分時段移動一個沉泥盒進入沉降筒，可以收集到不同沉速區間的懸浮顆粒，沉泥盒的數量可以根據需要設定。
[0013]為了可以平穩、緩慢地移動沉泥盒，優選的，所述驅動機構采用絲桿機構。根據需要設計絲桿機構的螺紋，可以達到需要的移動速度，螺紋越密，移動越緩慢和平穩。
[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置成可拆卸，然后再取出沉泥盒，本發明為了便于取出沉泥盒，優選的，所述密封容納腔設有與所述進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，優選的，所述抽屜蓋與拆卸口通過法蘭連接。
[0016]為了方便調節絲桿機構，優選的，所述絲桿機構的絲桿與沉泥盒螺紋配合，所述絲桿的驅動端穿過所述抽屜蓋伸出密封容納腔且固定有轉動把手。正反向旋轉轉動把手即可實現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壁上設有放水閥門。
[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壁上設有初步防水閥門。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生沖擊，影響懸浮顆粒收集的準確性。
[0019]為了保證沉降筒內的水柱的高度遠遠大于密封容納腔的高度，優選的，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，將預處理好的懸浮顆粒均勻撒在液面上；
[0023](2)間隔預定的時間，由下往上依次將沉泥盒自密封容納腔移動至沉降筒內；
[0024](3)待最后進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，從不同的沉泥盒內得到不同沉速區間的懸浮顆粒。
[0026]本發明設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驗，得到連續的不同沉速區間的懸浮顆粒，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，即可分析不同沉速的懸浮顆粒的特性，以及污染負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。
[0028]工作液體可以根