[发明专利]一种悬浮颗粒沉速分级装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及悬浮颗粒沉淀特性研究领域，特别涉及一种悬浮颗粒沉速分级装置和方法。

背景技术

城市地表沉积物、排水系统内的沉积物等在雨水径流的冲刷下排入受纳水体，是城市水环境污染的一个不可忽视的来源。这些颗粒以及附着其上的其他污染物(如N、P、油脂类物质、带有毒性的油烃(PHC)和多环芳烃(PAHS)、重金属等)一旦进入水体，一是本身会增加水体浊度，二是附着的有毒有害污染物质恶化水质，三是沉积为江河湖海的底泥，影响底部断面，破坏底层生物的栖息地。

沉速是指单个泥沙颗粒在无边界影响的静止清水中均匀沉降的速度，它的大小反映了颗粒的粗细程度，因此也称水力粗度，泥沙颗粒的沉降速度，是泥沙的重要水力特性，在水库、河道的冲淤计算，沉沙池及引洪淤灌工程的设计等实际问题中都具有重要的意义。

沉速同时也是颗粒物随雨水径流输运的影响因素，是颗粒特性的重要指标之一，也是径流中悬浮颗粒截留设施(沉淀池等)的设计参数。因此，对这些作为城市面源主要污染物之一的颗粒进行沉淀特性研究，测定其沉速，以及不同沉速的颗粒的污染特性很有必要。

目前，对这些沉积物、以及江河湖海底泥的研究主要基于分粒级研究，或是对其沉速分布情况。例如公开号为CN103529237A的专利文献公开了一种泥沙群体沉速测量方法采用的测量装置，该装置包括沉降筒、多个测压设备和计算机三部分；沉降筒为垂直放置的任意截面形状的柱状容器，边壁沿垂向均匀布置多个测压孔，测压孔的个数不少于3个；测压设备垂直安装在测压孔中，并与边壁密封，测压设备的感压元件的中心与测压孔中心齐平；各测压设备与计算机相连，在计算机的控制下同步测量压强，并将测量结果实时传回计算机进行分析和存储。上述装置通过测量压强的变化过程计算出泥沙浓度的变化过程，进而计算出泥沙的群体沉降速，实现自动、无干扰、准确地测量含沙水体中泥沙群体沉降速度。

但是上述装置和方法仅仅对悬浮液中的颗粒沉速进行测量，无法对沉速分级的悬浮颗粒进行收集，也就无法对悬浮颗粒的污染特性进行研究到，现有技术中缺少将沉积物按沉速进行分级的装置和方法。

发明内容

本发明提供了一种悬浮颗粒沉速分级装置，可将悬浮颗粒任意分为多个沉速区间，可以同时收集不同沉速的悬浮颗粒，经过试验研究证实，本装置的悬浮颗粒回收率较高且较稳定。

一种悬浮颗粒沉速分级装置，包括沉降筒，还包括与沉降筒侧壁连接的分级收集单元，所述分级收集单元包括：

密封容纳腔，设有与沉降筒侧壁连通的进出口；

多个沉泥盒，安装在密封容纳腔内用于收集悬浮颗粒，各沉泥盒沿垂直方向分布且可沿水平方向通过进出口在密封容纳腔和沉降筒之间移动；

驱动机构，用于驱动所述沉泥盒移动。

使用本发明装置，通过设置分级收集单元，分时段移动一个沉泥盒进入沉降筒，可以收集到不同沉速区间的悬浮颗粒，沉泥盒的数量可以根据需要设定。

为了可以平稳、缓慢地移动沉泥盒，优选的，所述驱动机构采用丝杆机构。根据需要设计丝杆机构的螺纹，可以达到需要的移动速度，螺纹越密，移动越缓慢和平稳。

需要取出沉泥盒，可以是拆下整个分级收集单元，即将分级收集单元设置成可拆卸，然后再取出沉泥盒，本发明为了便于取出沉泥盒，优选的，所述密封容纳腔设有与所述进出口相对布置的拆卸口，所述分级收集单元还包括密封该拆卸口的抽屉盖，所有沉泥盒安装在抽屉盖上。

为了方便拆卸和安装，同时保证密封效果，优选的，所述抽屉盖与拆卸口通过法兰连接。

为了方便调节丝杆机构，优选的，所述丝杆机构的丝杆与沉泥盒螺纹配合，所述丝杆的驱动端穿过所述抽屉盖伸出密封容纳腔且固定有转动把手。正反向旋转转动把手即可实现沉泥盒的在两个方向上的移动。

为了在完成沉降后，方便快速地排出液体，所述沉降筒在不高于密封容纳腔的侧壁上设有放水阀门。

在排水时，为了降低水流对沉泥盒中悬浮颗粒的影响，优选的，所述沉降筒在与密封容纳腔顶面齐平或者略高于的侧壁上设有初步放水阀门。排水时，先打开初步放水阀门排水，待水位降到密封容纳腔上方后，再打开放水阀门排水，从而避免一开始就打开放水阀门排水时，由于水压高，水流冲力大，对沉泥盒中悬浮颗粒产生冲击，影响悬浮颗粒收集的准确性。

为了保证沉降筒内的水柱的高度远远大于密封容纳腔的高度，优选的，所述沉降筒高于密封容纳腔的高度与密封容纳腔高度的比值大于10。

本发明还提供了一种悬浮颗粒沉速分级方法，使用上述悬浮颗粒沉速分级装置获取沉速不同的悬浮颗粒，回收率较高且较稳定。