一种闸控非恒定水位河口水质净化系统及其运行方法与流程

技术特征：
1.一种闸控非恒定水位河口水质净化系统，其特征在于，包括监控预警系统、水动力系统和水质净化系统；所述监控预警系统包括水质检测仪、水文监测仪和智能闸控控制器，用于检测水文、水质并调控曝气时间和节制闸的启闭；所述水动力系统包括定向活水推流器和原位活水冲氧器，用于改善水流进行水质净化；所述水质净化系统包括防污帘、生物载体床、生物填料、改性铁铝泥基质中的一种或几种，用于去除水质中的氮磷等污染物。2.如权利要求1所述的一种闸控非恒定水位河口水质净化系统，其特征在于，所述生物载体床中种植挺水植物，设置于河口区和靠近河岸的河口两侧，沿水流方向分布；所述生物填料为碳纳米材料，孔径为2～50nm，比表面积为390～1955m2/g，生物填料间首尾连接，并由固定设施固定设置于靠近河口中间的两侧，沿水流方向分布；所述改性铁铝泥基质总铁含量不低于40mg/g，总铝含量不低于100mg/g、总钙不低于5mg/g、总镁不低于5mg/g。3.如权利要求2所述的一种闸控非恒定水位河口水质净化系统，其特征在于，所述非恒定水位河口水质净化系统根据区域可划分为预处理拦截单元、强化生物处理单元、改性铁铝泥基质修复单元、湿地植物净化单元；所述预处理拦截单元位于河口区，包括水质监测仪、防污帘、生物载体床和定向活水推流器；所述强化生物处理单元位于靠近河口区的河口右侧，包括生物载体床、生物填料和原位活水冲氧器；所述改性铁铝泥基质修复单元位于靠近节制闸的河口左右两侧，包括生物载体床、生物填料、改性铁铝泥基质、水质监测仪、定向活水推流器和原位活水冲氧器；所述湿地植物净化单元位于靠近河口区的河口左侧，包括生物载体床、生物填料、原位活水冲氧器、定向活水推流器、生物载体床和水质监测仪。4.权利要求3所述的一种闸控非恒定水位河口水质净化系统运行方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：河口来水从河口区流入预处理拦截单元，水质监测仪监测水质并控制定向活水推流器进行水动力优化，防污帘拦截悬浮物，生物载体床对水质进行净化，定向活水推流器推送水流进入强化生物处理单元；步骤2：水流在强化生物处理单元经生物载体床、生物填料进行净化，并由步骤1中水质监测仪控制原位活水冲氧器复氧；步骤3：水流流入改性铁铝泥基质修复单元，经生物载体床、生物填料进行净化，经改性铁铝泥基质对水体与底泥吸附除磷，其间由定向活水推流器推送水流从河口右侧向河口左侧行进，并由水质监测仪监测水质并控制原位活水冲氧器复氧；步骤4：水流流入湿地植物净化单元，经生物载体床、生物填料进行净化，并由水质监测仪控制原位活水冲氧器复氧，定向活水推流器推送净化出水在河口区沿河口左侧行进；步骤5：水文监测系统对节制闸前后水位以及降雨气象预报进行监测，确定节制闸的启闭及启闭时间。5.如权利要求4所述的闸控非恒定水位河口水质净化系统的运行方法，其特征在于，所述步骤1中定向活水推流器开启时间t1的计算方法如式1：v1为水体流速，b为水体流速阈值，n为水体中氧的摩尔数，m
o
为氧的摩尔质量，g为定向
活水推流器曝气强度，do0为地表水环境质量标准ⅲ类水溶解氧浓度，do1为水质监测仪实时溶解氧浓度。6.如权利要求4所述的闸控非恒定水位河口水质净化系统，其特征在于，所述步骤2中原位活水冲氧器的曝气时间t2的计算方法如式2：的计算方法如式2：为水质监测仪对水体中总氮浓度监测值，为地表水环境质量标准ⅲ类水总氮浓度，α
s
为季节变化参数，t
w
为水温影响参数，为原位活水冲氧器标准曝气时间。7.如权利要求4所述的闸控非恒定水位河口水质净化系统的运行方法，其特征在于，所述步骤3中定向活水推流器开启时间t3的计算方法如式3；原位活水冲氧器的曝气时间t4的计算方法如式4：v0为河道活水最低流速，v2为改性铁铝泥基质修复单元断面流速，a为定向活水推流器水动力提升系数；水动力提升系数；为水质监测仪对水体中总氮浓度监测值，为地表水环境质量标准ⅲ类水总氮浓度，α
s
为季节变化参数，t
w
为水温影响参数，为原位活水冲氧器标准曝气时间。8.如权利要求4所述的闸控非恒定水位河口水质净化系统的运行方法，其特征在于，所述步骤4中原位活水冲氧器的曝气时间t5的计算方法如式5：的计算方法如式5：为水质监测仪对水体中总氮浓度监测值，为地表水环境质量标准ⅲ类水总氮浓度，α
s
为季节变化参数，t
w
为水温影响参数，为原位活水冲氧器标准曝气时间。9.如权利要求4所述的闸控非恒定水位河口水质净化系统的运行方法，其特征在于，所述步骤5中节制闸启闭时间t6计算方法如式6：t
′
为降雨预报可利用的预见期，h2为节制闸闸后方水位，h1为节制闸闸前方水位，b为河口常水位上底宽度，b为河口常水位下底宽度，l为河口上游长度，q为节制闸最大泄洪流量。

技术总结
本发明公开了一种闸控非恒定水位河口水质净化系统及其运行方法，包括监控预警系统、水动力系统和水质净化系统；所述监控预警系统包括水文监测仪、水质检测仪和智能闸控控制器，用于检测水文、水质并调控曝气时间和节制闸的启闭。所述水动力系统包括定向活水推流器和原位活水冲氧器，用于改善水流进行原位和异位水动力条件优化；所述水质净化系统包括防污帘、生物载体床、生物填料、改性铁铝泥基质中的一种或几种，用于去除水质中的氮磷等污染物；通过构建以水动力改善为基础、水质净化为核心、监控预警为辅助的闸控非恒定水位河口水生态构建系统，解决水体滞流、水位变化大、河口污染物累积等突出问题，实现活水、净化、防洪的目的。的。的。


技术研发人员：许明 马吴成 王昌辉 沈晓笑 江和龙 薛朝霞
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2021.07.14
技术公布日：2021/11/28