[發明專利]一種閘控非恒定水位河口水質凈化系統及其運行方法

有效

• 申請號: 202110794078.5
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113698029B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 許明;馬吳成;王昌輝;沈曉笑;江和龍;薛朝霞
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F3/32;C02F3/34;E02B1/00;E02B3/00;E02B3/02;G06F17/10;G01W1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

1.一種閘控非恒定水位河口水質凈化系統的運行方法，所述的一種閘控非恒定水位河口水質凈化系統，包括監控預警系統、水動力系統和水質凈化系統；所述監控預警系統包括水質檢測儀、水文監測儀和智能閘控控制器，用于檢測水文、水質并調控曝氣時間和節制閘的啟閉；所述水動力系統包括定向活水推流器和原位活水沖氧器，用于改善水流進行水質凈化；所述水質凈化系統包括防污簾、生物載體床、生物填料、改性鐵鋁泥基質中的一種或幾種，用于去除水質中的氮磷污染物；

所述生物載體床中種植挺水植物，設置于河口區和靠近河岸的河口兩側，沿水流方向分布；所述生物填料為碳納米材料，孔徑為2～50nm，比表面積為390～1955m²/g，生物填料間首尾連接，并由固定設施固定設置于靠近河口中間的兩側，沿水流方向分布；所述改性鐵鋁泥基質總鐵含量不低于40mg/g，總鋁含量不低于100mg/g、總鈣不低于5mg/g、總鎂不低于5mg/g；

所述非恒定水位河口水質凈化系統根據區域劃分為預處理攔截單元、強化生物處理單元、改性鐵鋁泥基質修復單元、濕地植物凈化單元；所述預處理攔截單元位于河口區，包括水質監測儀、防污簾、生物載體床和定向活水推流器；所述強化生物處理單元位于靠近河口區的河口右側，包括生物載體床、生物填料和原位活水沖氧器；

所述改性鐵鋁泥基質修復單元位于靠近節制閘的河口左右兩側，包括生物載體床、生物填料、改性鐵鋁泥基質、水質監測儀、定向活水推流器和原位活水沖氧器；所述濕地植物凈化單元位于靠近河口區的河口左側，包括生物載體床、生物填料、原位活水沖氧器、定向活水推流器、生物載體床和水質監測儀；

其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：河口來水從河口區流入預處理攔截單元，水質監測儀監測水質并控制定向活水推流器進行水動力優化，防污簾攔截懸浮物，生物載體床對水質進行凈化，定向活水推流器推送水流進入強化生物處理單元；

定向活水推流器開啟時間T₁的計算方法如式1：

V₁為水體流速，b為水體流速閾值，n為水體中氧的摩爾數，M_O為氧的摩爾質量，G為定向活水推流器曝氣強度，DO₀為地表水環境質量標準Ⅲ類水溶解氧濃度，DO₁為水質監測儀實時溶解氧濃度；

步驟2：水流在強化生物處理單元經生物載體床、生物填料進行凈化，并由步驟1中水質監測儀控制原位活水沖氧器復氧；

所述原位活水沖氧器的曝氣時間T₂的計算方法如式2：

為水質監測儀對水體中總氮濃度監測值，為地表水環境質量標準Ⅲ類水總氮濃度，α_S為季節變化參數，取0.1～0.5，無量綱；T_W為水溫影響參數，取0.3～0.6，無量綱；為原位活水沖氧器標準曝氣時間，取6～8h；

步驟3：水流流入改性鐵鋁泥基質修復單元，經生物載體床、生物填料進行凈化，經改性鐵鋁泥基質對水體與底泥吸附除磷，其間由定向活水推流器推送水流從河口右側向河口左側行進，并由水質監測儀監測水質并控制原位活水沖氧器復氧；

步驟4：水流流入濕地植物凈化單元，經生物載體床、生物填料進行凈化，并由水質監測儀控制原位活水沖氧器復氧，定向活水推流器推送凈化出水在河口區沿河口左側行進；

步驟5：水文監測系統對節制閘前后水位以及降雨氣象預報進行監測，確定節制閘的啟閉及啟閉時間；節制閘啟閉時間T₆計算方法如式6：

t′為降雨預報可利用的預見期，H₂為節制閘閘后方水位，H₁為節制閘閘前方水位，B為河口常水位上底寬度，b為河口常水位下底寬度，L為河口上游長度，Q為節制閘最大泄洪流量。