嘉陵江中段含沙量与浑浊度换算关系试验研究

??能源与环境 嘉陵江中段含沙量与浑浊度换算关系试验研究 1 1 2 1 ，，，，罗本福张 彬杨 曦杨开明李志勤 1(1 , ，610039; , 2，610106)西华大学能源与环境学院四川 成都 成都大学图书馆四川 成都 : ，摘 要鉴于嘉陵江水文监测通常含沙量而不是悬浮物浓度值而城市自来水厂排泥水系统干泥量是用 “/ ”，“/ ”“/ K 悬浮物浑浊度换算关系值进行计算的存在实际计算中只能用含沙量浑浊度经验数据代替悬浮物浑1 ”，“/ ”“/ ”“，浊度但误差较大的问题提出用含沙量 浑浊度代 替悬 浮 物 浑 浊 度的 适 用 条 件以及通过试验确 定含 沙 / ”，。量 浑浊度的换算关系有助于解决城市自来水厂排泥水系统中的这一难题通过对嘉陵江广元段取样水体 ，“/ ”。: ，含沙量进行测定推算含沙量 浑浊度的换算关系试验结果表明嘉陵江中段水环境在 ?类水体条件内可用 含沙量与浑浊度之比 C/ TU 代替悬浮物与浑浊度之比 SS / TU，且含沙量与浑浊度曲线趋势线高度吻合; 嘉陵江中 s 0. 856 ，C100 mg / L ，TU = 0. 977 3C，100 mg / L ,C 1 000 mg / L ，TU =段含沙量与浑浊度呈幂函数关系当 ?时?时 s s s 0. 909 0. 9526 ，C, 1 000 mg / L ，TU = 0. 542 8C。 0. 743 5C时 s ss : ; ; ; ; ; 关键词嘉陵江中段城市自来水厂悬浮物含沙量浑浊度换算关系 : X52: A: 1673) 159X( 2015)0 1 ) 0090) 03中图分类号 文献标志码 文章编号 doi: 10. 396 9/ j, issn. 1673) 159X. 2015. 0101. 6 Experimental Study on Conversion between the Sediment a nd Turbidity in Middle ,eacheos f the Jialing, iver 1 1 2 1 1LUO Ben-fu，ZHANG Bin，YANG Xi，YANG Kai-ming，LI Zhi-qing ( 1, School ofE nergy andE nvironment ofX ihua University，Chengdu 610039 Cinha; 2, Library of Chengdunu ive rsity，Chengdu 610106 Cinha) Abstract: Jialing river hydrologic station usually detection sediment concentration rather than thseu spension density, However， dry mud quantity calculation of lsudge for exhausting sludge system of waplatnetsr adopts thnev ercsoion of“suspended solids / turbidi- ty”, This inconformity brings inconvenient and error to test the watearli tqy, uThe applicability of “sediment / turbidity”instead of “suspended solids / turbidity”is investigated, In order to overcome threob lpems，as for the watein r Guangyuanse ction of iJaling ,iv- er，the conversion ofsediment / turbidityis determined with experiments, The results of thex peeriments show that: the watear liq-u “” ty belongs to lcas sratio of sdeiment concentration and turbidity ( C/ TU) can represent thraet io of suspendelid ds ansod tur- ，the ?s bidity ( S S/ TU) ，and the sediment concentration trendl ine highly matchewist h the turbidity curve trenldin e, There are power cfutionn 0. 856 0. 909 relations between the watseedr iment concentration and turbidity，such asT U = 0. 9773 Cif C100 mg / L，TU = 0. 743 5C? s s s0. 9526 if 100 mg / L ,C 1 000 mg / L，andT U = 0. 542 8C if C, 1 000 mg / L,?s s s Keywords: middle reaches ioalfin gJ river; urban waterl apnts; suspendendc ecnotration; sediment concentration; turbidity; rat- ing relations, 80% 我国目前约 城市自来水厂未进行排泥水 、。泥机组搭配工作机制和工程投资干泥量计算公 ) 6 式 T= ( KC+ KD) ?Q × 10 ，式中 C为已知原处理，废 水直排既浪费水 资源又恶化下游生态环 S 1 0 2 0 ,1,。T 水厂排泥干泥量 的计算是自来水厂排泥 水浊度，药剂投 加 量 D 值 为 已 知，药剂成泥量系数 境S K，“/ ”K可查手册而 悬浮物 浑浊度换算 关 系 需 系统设计的 基 础，影响到排泥水处理系统组成、脱 2 1 : 2014) 08 ) 22收稿日期 : “”。基金项目教育部重点实验室新型流体动力机械及其系统研究团队资助 : ( 1979—) ，，，。第一作者罗本福男副教授主要从事水处理工程设计及理论技术研究 91 1 第 期 : 罗本福等嘉陵江中段悬浮物与浑浊度换算关系试验研究 、、、。。要通过多 年 的 监 测数据进行试验确定合 理 确 定 溶于水的无机物有机物及泥砂黏土微生物等城 。 / : “”悬浮物 浑浊 度是 排泥系统计算准确性的关键市自来水厂水源一般取自有机污染不严重的??类水 、、，，SS 由于理论上 不 同 江 河 水 体不 同 河 道 区 段不 同 年 体悬浮物 的主要成分为泥沙和黏土等无机物其 ,7, ，。K含量大致与含沙量( C) 相当 ，因而在 K值的推算中代都有不同的 值且具有动态的规律性工程活 s 1 1 CSS。可用含沙量 数据代替 含沙量是指单位体积水动中水文监测站通常有多年河道含沙量数据，但无 s ,2,，。。悬浮物数 据 缺 乏 多年悬浮物浓度数据的情 中所含泥沙的重量常用称重法测读 在 ，“/ ”况下自来水 厂 设 计 通 常 用含 沙 量 浑 浊 度的 经 1. 2 试验方法 。验值进行 替 代因 浑浊度在不同含沙量或悬浮物 取样: 水样取自嘉陵江广元昭化 镇 段，隔 日 定 ，，2 时取样 浓度下有不同的换算关系采用经验值进行排泥量次并测定其浊度以逐月平均浊度值作为 ， 试险样本。计算无疑误差很大导致设计规模与后期实际运营 ，TU: 1 000 工况不匹配已经成为困扰自来水厂排泥系统建设 浊度 取充分混合后的特征水样盛于,3 ) 4,。，mL )999 9NTU /4 )2 0mA ，HACH 0 的突出问题 量 杯 中用 浊 度 为此笔者在设计广元市某水厂 。仪读取并记录标准水样浊度值 脱泥系统 工 程 中，用“含 沙 量 / 浑 浊 度 ”代 替“悬 浮 ，/ ”，“/ ”C: 物 浑浊度 验 确 定 了含 沙 量 浑 浊 度函 数 关 含沙量 采用全玻璃微孔滤膜过滤器量取充分 试s ，C“/ ”，系得出了不同含沙量 下的含沙量 浑浊度换 100 mL 混合均匀的试样 抽吸过滤待水分全部通过滤 s ，，10 mL 3 膜再以 蒸馏水连续洗涤 次继续吸滤以去除 K，。算关系 并据此合理计算出自来水厂干泥量本1 ，K痕量水分然后将载有悬浮物的滤膜放在恒重称量瓶 文研究得出的 值对嘉陵江中游沿线水厂污泥系 1 103 : 105 ? 1 h，里并移入烘箱中于 烘干 移入干燥器中。统的设计有参考作用 。C( mg / L) :冷却称量含沙量 按下式计算 s 1 含沙量与浑浊度换算关系的试验 6 C= ( A )B ) × 10 / V。 s ，1. 1 : A g; B + + 基础理论 式中为 悬 浮 物 滤 膜 称 量 瓶 质 量为 滤 ，，TU + g; V mL。水的浑浊度 是指由于水中含有悬浮及胶体 膜 称量瓶质量为试样体积 1. 3 ，状态的 微 粒使 得 原 是 无 色透明的水产生浑浊现 试验数据 ,5,，。l L g l m象其浑浊的 程 度 称 浑 浊 度水 中 含 有 嘉陵江广元段水体含沙量近 2 年的逐月试验称 、SiO( mg ) 1。l 的 或是 白陶土硅藻土所产生的浑浊度 重数据见表 实验显示嘉陵江广元段水体含沙量2 1 ，1 NTU。，C7—10 ，2012 8 为 度即 在汛期 月变化远大于其他月份年 浑浊度是一种光子效应就是光s 4 900 mg / L，，月最高含沙量达到 这与汛期陕西汉中线透过水层时受到阻碍的程度表示水层对于光线 。， ; 散射和吸收的能力它不仅与悬浮物的含量有关暴雨径流冲刷带来较多泥沙有关同样因河道径流 ，2012 4 12 mg / L。、、明显下降年 月最低含沙量仅 而且还与水 中 杂 质 的 成 分颗 粒 大 小形 状 及 其 表 ,6,。面的反射性能有关 浊度测试 数 据 见 表 2，浑浊度峰值达到 1 690 NTU，低值仅 8 NTU。 水的悬浮物 SS 指悬浮在水中的固体物质，包括不 mg / L 1表 嘉陵江广元段各月平均含沙量数据 月份 年份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2012 110 62 68 12 65 16 3 860 4 900 3 070 2 570 96 170 2013 180 120 56 290 78 150 650 2 860 1 080 130 93 150 NTU 2表 嘉陵江广元段各月平均浑浊度数据 月份 年份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2012 33.12 35.99 8. 80 35.33 9. 60 1 378.57 1 889.66 1 116.36 944.85 48.00 73.98 33.12 2013 59.69 31.01 128.93 41.00 72.32 267.70 1040.00 432.00 64.80 47.52 72.19 59.69 ( 30 NTU 月嘉陵江浑浊度数值偏低低于或接近 的月 2 结果与 25% ，90 NTU 70% ) ，份占 在 以内的时间占 大部分时 2. 1 含沙量与浑浊度趋势性分析 ，; 7 10 段属于中低浊度水质在 月至 月含沙量猛增浑 含沙量与浊度变化按时间轴可反映出两者趋势 1 000 NTU ( 20% ) ，浊度则达到或超过 水平约 时段 表 。，1。11 6明嘉陵江水体在汛期明显已呈现高浊度水的特征 性比较吻合见图 在含沙量较低的 月至来年 92 2015 ( )年 西华大学学报自然科学版 3) 含沙量 1 000 mg / L ,C 的函数关系。依据 s ，，CTU 4 试验数据与 曲线关系如图 所示含沙量折 s 算为浊度的函数关系为 0. 952 62 TU = 0. 542 8C ( ,0. 995)。 = s相关度 1 图 含沙量与浑浊度相关性曲线图 : 趋势线吻合的意义由于浊度仪工作原理是测 ，量悬浮颗粒对光线产生折射或阻碍的强弱含沙量 C，TOC、NTU C为称重计量当水体 色度不高时 与 s s C, 1 000 mg / L C4 TU 图 时 与 拟合函数图 s s ，TOC 趋势线一般是较为吻合的若 或色度较高成为 经嘉陵江中游广元西湾水厂和南充自来水厂 ，NTU ，NTU ，干扰因素时将导致 值明显增大导致 与 = C/ TU，K排泥系统验证经以上函数关系推算 并 1 s 。最终计算出的干泥量符合工程实际情况 。C趋势线将 不 再 吻 合研 究趋势线吻合度可验证 s ，有机污染程度本试验取样自嘉陵江广元段水质断 、( ) 17 面?类水体的同期色度?度高锰酸钾指数? 3 结论 3. 2 mg / L、BOD1. 5 mg / L ?可以验证。 5 1) 试验证实水体有机污染控制在 ? 类 水 体 以 2. 2 含沙量与浑浊度拟合函数 内，嘉陵江 中 段 含 沙 量 C与 浊 度 TU 曲 线 高 度 吻 s 将含沙量与浊度数据拟合发现幂函数拟合度 2 ,8,合，且 C与 TU 呈幂函数关系。 s ,，明显高于线性函数等其他函数的拟合度 且不 2) 嘉陵江中段 含 沙 量 C与 浑 浊 度 TU 的 换 算 s 。 同含沙量区段有不同的函数关系 关系 K值: 含 沙 量 C? 100mg / L TU = 1s 时 按 。1) 100 mg / L C含沙量 ?的函数关系依据试s 0. 8560. 977 3C; g / L ,C 100 m1 000计 算含 沙 量 ? ，，Cs TU 2 验数据与 曲线关系如图 所示含沙量折算 s s 0. 90 90. 743 5C计 算; 含 沙 量 C,mg / L TU = 为浊度的函数关系为 时 按 ss 0. 85 62 0. 952 6TU = 0. 977 3C ( ,= 0. 996)。 s相关度 0. 542 8C。1 000 mg / L TU = 时按 s 参 考 文 献 ,1,，, ,J,, 向平蒋绍阶给水厂排泥水处理回用的若干问题重 ，2004，26( 4) 70: ) 72,庆建筑大学学报 ,2,，, 阮川平韦广龙采用浊度监测实现悬移质泥沙监测自 动 ,J,, ，2011( 4) 49: ) 51,化的探讨广西水利水电 ,3,, 周宇水厂应对突发高浊度水处理的设计优化和应急措施 ,J,, ，2010，26( 20) 90: ) 95,中国给水排水 ,4,，，，, 冯小卫曹锦美龚雪梅等大丰二水厂排泥水处理系统设 ,J,, ，2010，26( 22) 82: ) 87,施改造中国给水排水 C100 mg / L C2 TU 时 与 拟合函数图 图 ?s s ,5,Pfannkuche， SJchmidt A, Determination of Suspended r tPicau- 2) 含沙量 100 mg / L ,C 1 000 mg / L 的函数 ?late Matter oCncentration from T urbidity Measuremenis: r tiPcale Size s Effect and Calibraiton Procedurse,J,, Hydrological Process，2003，17: 关系。依据试验数据，C与 TU 曲 线 关 系 如 图 3 所 s 1951) 1963, 示，含沙量折算为浊度的函数关系为 ,6,，, ,J,, 杨家建施正纯饮用水浊度测量技术及应用城镇供 0. 90 92 TU = 0. 743 5C( ,0. 997)。 = 相关度 ，2010，( 4) 102) 105,s水 ,7,，，，, 张怀静翟世奎范德江等三峡工程一期蓄水后长江口及 ,J,, ，2007，28 ( ) 8:其邻近 海 域 悬 浮 物 浓 度 分 布 特 征环 境 科 学 1655) 1661, ,8,，, 许盈松黄振杰台湾集集堰沉沙池泥沙浓度与浊度率 定 ,J,, ，2009( 3) 37: ) 44,关系研究泥沙研究 ( 编校: 夏书林) 3 100, C 1 000 mg / L CTU 图 ?时 与 拟合函数图 s s