高浊度水透光率脉动絮凝研究方法初探.doc

1 高浊度水透光率脉动絮凝研究方法初探摘要: 本文对以流动悬浊液的透光率脉动值检测为基础的光学絮凝检测方法进行了简略介绍, 并将其用于监测各种条件下高浊度水的絮凝过程, 进而提出一种新的高浊度水絮凝研究方法。实验结果表明,该方法简便、快速、灵敏、可行,且可实现在线连续测量。关键词:高浊度水絮凝透光率脉动值试验研究 1 .前言高浊度水絮凝研究,过去都是以浑液面沉速为指标进行的, 即以清浑水界面的沉速代表絮凝体的沉速来研究絮凝过程。不过浑液面沉速测定过程复杂, 费时费力, 特别是当高浊度水含沙量较低时,浑液面模糊不清,难以准确测量。因此高浊度水絮凝研究非常需要一个能够简捷、快速测量, 准确反映高浊度水絮凝程度的指标。 2 用 Coulter 计数器﹝ 1 ﹞或依据光阻塞原理的 Hiac 计数器以及各种样的光散射计数器来跟踪高浊度水絮凝过程中粒径的变化, 可以获得有价值的资料, 不过这些方法都存在问题。例如,在很多情况下须对水样进行一的稀释,以避免颗粒重叠的影响,及减少絮凝体在通过 Coulter 孔口或 Hiac 计数器的检测区时被打碎的可能性。另外这些方法一般测量时间比较长, 并且不能实现在线连续检测。新近 Gregor y 和 Nelson 研制了一种新的光学絮凝检测装置[2] ,它是基于流动悬浊液的透光率脉动值为反映颗粒的聚集程度, 与前面提到的光散射计数器和 Ditter[1] 等人的透光分析方法有本质区别, 后者受光照射的水样体积很小, 检测的是单个粒子的行为,并需进行脉冲高度分析处理。 Gregory 的方法可以同时在光路内检测在量颗粒, 并且仪器测量、处理的是透过光的脉动成份。本文拟对新型絮凝光学检测方法作简略介绍,而后尝试用该方法监测在各种条件下高浊度水的絮凝过程, 试图提出一种新的高浊度水絮凝研究方法。 2 .絮凝光学检测原理取样管(透明)以一定的流速投取待测水样,一狭窄光束照射取样管的横断面, 透过光由光敏元件检测。由于悬 3 浊液中颗粒分布的不均匀性再加上自身存在的布朗运动,所以光路内颗粒数目是随机变化的(可用泊松分布描述[3] )使透光强度也产生机波动, 引起相应电压信号的随机波动(检测仪作光电转换) 。水样中浊质颗粒的这种变化,通常用电压。此文曾刊载于 1996 年第 3 期的《给水排水》杂志波动值的均方根反映。故絮凝检测仪有二个输出值, 一个是脉动电压的均方根( VR ) ;另一个是 VR 与其相应的直流电压 V 的比值 R( VR/V )。后一下指标 R 的意义在于它的大小基本不受光学表面污染及电子漂移的影响,因为这两项对 VR 和V 有几乎相同的影响。这在实际应用中意义很大, 因为水处理中,取样管受污染很严重。比值 R 与浊质颗粒的个数浓度、尺寸及光路内水样体积有关,对非单一粒径组成的悬浊, R 值表达式为[3] 。式中: L─光路( cm ); A─光柱的效横断面面积( cm2 ); N ──光散射横断面以 Ci 的颗粒个数浓度( 1/cm3 ); (1)式中,对特定的检测仪而言, L、A 是常数,这 4 时R 值只跟 Ni, Ci 有关,而 Ci 随颗粒的大小、形式变化。对于某水样而方,浊质颗粒凝聚时,颗粒数目( Ni )减小, 粒径增大, 颗粒光散射截面( Ci) 增大, 这两种变化对 R值是相反的, 但综合结果仍然