本实用新型涉及一种消除感潮河道黑臭水体的河道生态处理系统。适用于河道生态技术领域。
背景技术：
感潮河道受到涨落潮以及径流影响，污染物会在河道往复流荡，停留时间长，污染物不能及时扩散，污染物容易累积，不仅河道水体恶化，还造成河道底泥污染。因此，在人口密集区以及工厂密集的发达地区，感潮河道污染尤为严重。市场上采用的各种生态治理技术实际应用效果都不太理想，该类型的河道在建成区消除黑臭任务中成为治理的重点和难点。
目前，河道内水体污染直接净化或就地处理技术有：①在河道内或河道的傍侧建立的类似于污水处理厂的工程技术；②通过生态措施增加河道的接触氧化面积，从而提高河道的自然净化能力；③普通的生物浮岛技术(仅适用于缓流水体)；④直接向河道内抛洒高效微生物，从而提高河道净化能力的技术；⑤直接在河道内加装曝气设施的技术等。这些技术都不同程度的存在着某种不足或缺陷，如：对污染物的去除效率低、投资大、运行成本高和维修管理不便与不能持续等，以及影响河道的防洪排涝等基本功能。国内针对感潮河道的生态治理技术较少，专利不多。下面就几个典型专利进行分析。
公开号为CN 107354910 A的中国专利文献公开了一种感潮河道闸泵调度方法及感潮河道的生态修复方法。主要利用河网地区的水闸、泵站等水利设施进行联合调控，变往复流为单向流，保证河道上游水体不受潮流顶托，加快下泄速度，同时增加水体的稀释和自净作用，形成良性循环，提供感潮河段生态修复效果。本专利虽然通过水利设施调度解决往复流的问题，但生态修复方法较为简单，将微生物单元的菌体在微孔曝气盘上挂生物膜，极易堵塞曝气孔，运行效果差，在解决感潮河道黑臭方法技术可实施性不强。
公开号为CN 104876402 B的中国专利文献公开了一种高污染河道生境重构工艺。自两端向中央设置了初级净化段、强化净化段以及稳定维持段。其中维持段水位在1.3-1.8m，虽然可以作为生态平台，但对于大多数具有排涝功能的感潮河道并不适合，因为，维持的水位较高，容易影响排涝功能。
公开号为CN 105000749 B的中国专利文献公开了一种适于感潮内河水系排污口污水的原位生态修复方法及系统和应用。通过柔性围隔对排污口污水进行导流，导流渠内自水体水面从上至下营造水生植物吸收区、高效微生物膜好氧反应区和兼性厌氧反应区，发挥生物接触氧化技术、高效生物载体技术、高效微生物技术、微曝气技术以及生物操纵技术的综合效能，通过物理沉淀、载体吸附、微生物降解、植物吸收与转移作用以及水生动物消化与分解作用净化水体。根据该专利对三层净化区域描述，整个浮力框架阻水性较大，在具有排涝的感潮河道在下暴雨时，有被冲走的风险，深圳曾采用该类似技术，所有浮床都被冲到海里，生态设施完全失效。
上述生态处理技术各有千秋，但在感潮河道兼顾防洪排涝功能的地区，适用性不强，因此，迫切需要一种解决兼顾防洪排涝功能的感潮河道生态处理工艺。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、施工及运行成本低、维修管理方便、去污效果好的消除感潮河道黑臭水体的河道生态处理系统。
本实用新型所采用的技术方案是：一种消除感潮河道黑臭水体的河道生态处理系统，其特征在于：河道内设有为河道内水体充氧的充氧系统，该河道内沿水体流动方向依次设置的用于拦截河道垃圾的拦截网、用于提高河道内水体混合效果的水体混合区，以及对水体进行处理的水体处理段，水体处理段下游依次设置沉砂集泥斗和低堰坝；
所述充氧系统包括采用罗茨风机和纯氧设备联合组成曝气供气源，沿河道岸边布置的曝气主干管，曝气主干管连接曝气供气源，曝气主干管上接有若干延伸至河道内的曝气支管；
所述水体处理段的底泥上投撒有能去除COD的复合填料，该水体处理段内具有若干沿水体流动方向间隔布置的生物载体区，生物载体区内具有用于去除水体内氨氮的高效微生物。
所述生物载体区分为上层填料区和下层填料区，其中上层填料区悬挂有纳米碳纤维填料，所述下层填料区底部固定人工水草并间隔固定有聚氨酯填料，所述纳米碳纤维填料、人工水草以及聚氨酯填料均负载所述高效微生物。
所述高效微生物包括硝化菌以及亚硝化菌。
所述生物载体区布置间距为300～600m，该生物载体区沿水流方向的长度为10～20m。
所述复合填料为EPSB工程菌。
所述水体混合区具有曝气装置。
所述河道内溶解氧浓度由所述充氧系统控制在3-5mg/L。
对应沉砂集泥斗设有抽泥砂泵。
本实用新型的有益效果是：1、本实用新型中EPSB工程菌与去除氨氮的高效微生物配合使用，充分发挥EPSB工程菌原位修复底泥的作用，同时也能去除部分COD和总磷，在降低COD之后，为去除氨氮的硝化菌提供良好生长环境，提高氨氮去除效率；
2、本实用新型采用低堰坝，解决目前具有行洪的中小河道受投资限制，不能大面积使用橡胶坝以及自动翻板闸，低堰坝投资小，见效快，容易推广；在不影响防洪排涝的同时，能形成一定的景观水面；为雨源型河道在旱季能形成一定水面，防止河道干涸，底泥发臭。
3、本实用新型采用罗茨风机和纯氧联合供氧，解决低水位曝气，河道溶氧不足的问题。
4、本实用新型采用塑料网过滤拦截河道垃圾，解决河道上游漂浮垃圾对后续生态工艺效果的影响问题。
5、本实用新型采用悬挂纳米碳纤维填料、底部固定人工水草以及聚氨酯填料负载高效微生物，当洪水通过时，填料都是一端固定，另一端没有固定，不会形成阻力，也保证洪水通过，也避免填料被冲走。纳米碳纤维填料的微生物负载量大，聚氨酯填料与人工水草间隔固定在河底，聚氨酯填料在固定硝化菌方面效果非常好，与人工水草相互作用实现底部硝化菌的固定。
6、本实用新型在低堰坝前设置沉砂集泥斗，低堰坝旁边岸边设置抽泥砂泵，便于定期清理沉砂集泥斗的泥沙，解决目前感潮河道生态修复工程经常出现的泥沙沉积问题。
附图说明
图1为实施例的结构布置示意图。
图2为实施例中生物载体区的示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，本实施例为一种消除感潮河道黑臭水体的河道生态处理系统，河道内沿水体流动方向依次设置拦截网1、水体混合区2、水体处理段(包括非生物载体区11和生物载体区6)、沉砂集泥斗3和低堰坝4，河道内设有为河道内水体充氧的充氧系统，对应沉砂集泥斗3在岸边设置抽泥砂泵10，便于定期清理沉砂集泥斗3的泥沙。
本实施例中拦截网1采用塑料网，用于过滤拦截河道垃圾，以避免河道上游垃圾对后续生态工艺的影响。
本例中水体混合区2沿水流方向的长度为5m，具有曝气装置，曝气装置具有在铺设水体混合区2底部的穿孔管，穿孔管每隔0.5m一个。在曝气装置的作用下，进入水体混合区2的水体上下重复混合，从而提高水体混合效果。
本实施例中水体处理段每隔300m设置沿水流方向长度为20m的生物载体区6，将水体处理段分成交替布置的非生物载体区11和生物载体区6，该水体处理段具有3个非生物载体区11和2个生物载体区6。非生物载体区11的底泥上投撒底泥原位修复的复合填料5，复合填料5为EPSB工程菌，EPSB工程菌原位修复底泥，同时也能去除部分COD和总磷。如图2所示，生物载体区6分为上层填料区和下层填料区，其中上层填料区采用悬挂纳米碳纤维填料61；下层填料区在底部固有有人工水草62，同时也间隔固定部分聚氨酯填料63，纳米碳纤维填料61、人工水草62以及聚氨酯填料63均负载高效微生物。本例中高效微生物包括硝化菌以及亚硝化菌，主要功能去除氨氮。
本实施例中沉砂集泥斗3开挖在河底上，挖深0.4m，宽度0.5m，对应沉砂集泥斗3在河道岸边12设有抽泥砂泵10。本例中低堰坝4高0.8m，用于截留部分生态基流和岸边漏排污水。
充氧系统包括沿河道岸边12布置的曝气主干管7和若干与曝气主干管7连通的曝气支管8(采用曝气软管)，每隔20m河道横断面铺设一根曝气支管8，曝气支管8延伸至非生物载体区11和生物载体区6。曝气主干管7连接曝气供气源9，曝气供气源9采用罗茨风机和纯氧设备，纯氧设备出气进入罗茨风机的供气管道，提高供气管道的氧气含量。本实施例中充氧系统充氧后，保证河道内溶解氧溶度在3～5mg/L。
本实施例的处理工艺如下：
本例中雨源型感潮河道的来水水质如下：CODcr浓度为150mg/L、NH3-N浓度为26mg/L，TP浓度为1.6mg/L。来水经过拦截网1过滤拦截河道垃圾后，进入的水体混合区2，水体上下重复混合，提高水体混合效果。
河道内经过曝气支管8曝气充氧后，来水通过第一个非生物载体区11，利用底泥原位修复的EPSB工程菌去除来水中的部分COD以及去除部分总磷。
通过第一个生物载体区6，利用纳米碳纤维填料61、人工水草62以及聚氨酯填料63负载的高效微生物，包括硝化菌以及亚硝化菌等微生物菌群去除氨氮。
水流经过第二个非生物载体区11再次降解COD和去除部分总磷。
然后进入第二个生物载体区6去除氨氮，经过多级除COD和除氨氮区，达到消除黑臭的目标。
经过非生物载体区11与生物载体区6的交替处理，达到降解水中污染物的目的。
经过处理的河水在低堰坝4被阻挡，部分泥砂沉淀在低堰坝4上游的沉砂集泥斗3中，处理后的河水溢流到下游。
经过以上工艺处理，雨源型感潮河道的水质CODcr浓度降为55mg/L、NH3-N浓度为7.5mg/L，TP浓度为0.8mg/L，实现消除河道黑臭目标。
实施例2：本实施例为实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例中水体混合区2沿水流方向的长度为3m；曝气支管8的布置间隔为35m；水体处理段每隔420m设置沿水流方向长度为15m的生物载体区6；低堰坝4高0.5m，沉砂集泥斗3挖深0.3m，宽度0.4m。
本实施例的处理工艺如下：
雨源型感潮河道的来水水质如下：CODcr浓度为110mg/L、NH3-N浓度为20mg/L，TP浓度为1.2mg/L。来水经过拦截网1过滤拦截河道垃圾后，进入的水体混合区2，水体上下重复混合，提高水体混合效果。
河道内经过曝气支管8曝气充氧后，来水通过第一个非生物载体区11，利用底泥原位修复的EPSB工程菌去除来水中的部分COD以及去除部分总磷。
通过第一个生物载体区6，利用纳米碳纤维填料61、人工水草62以及聚氨酯填料63负载的高效微生物，包括硝化菌以及亚硝化菌等微生物菌群去除氨氮。
水流经过第二个非生物载体区11再次降解COD和去除部分总磷。
然后进入第二个生物载体区6去除氨氮，经过多级除COD和除氨氮区，达到消除黑臭的目标。
经过非生物载体区11与生物载体区6的交替处理，达到降解水中污染物的目的。
经过处理的河水在低堰坝4被阻挡，部分泥砂沉淀在低堰坝4上游的沉砂集泥斗3中，处理后的河水溢流到下游。
经过以上工艺处理，雨源型感潮河道的水质CODcr浓度降为52mg/L、NH3-N浓度为6.5mg/L，TP浓度为0.6mg/L，实现消除河道黑臭目标。
实施例3：本实施例为实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例中水体混合区2沿水流方向的长度为2m；曝气支管8的布置间隔为50m；水体处理段每隔600m设置沿水流方向长度为10m的生物载体区6；低堰坝4高0.3m，沉砂集泥斗3挖深0.2m，宽度0.3m。
本实施例的处理工艺如下：
雨源型感潮河道的来水水质如下：CODcr浓度为80mg/L、NH3-N浓度为12mg/L，TP浓度为0.8mg/L。来水经过拦截网1过滤拦截河道垃圾后，进入的水体混合区2，水体上下重复混合，提高水体混合效果。
河道内经过曝气支管8曝气充氧后，来水通过第一个非生物载体区11，利用底泥原位修复的EPSB工程菌去除来水中的部分COD以及去除部分总磷。
通过第一个生物载体区6，利用纳米碳纤维填料61、人工水草62以及聚氨酯填料63负载的高效微生物，包括硝化菌以及亚硝化菌等微生物菌群去除氨氮。
水流经过第二个非生物载体区11再次降解COD和去除部分总磷。
然后进入第二个生物载体区6去除氨氮，经过多级除COD和除氨氮区，达到消除黑臭的目标。
经过非生物载体区11与生物载体区6的交替处理，达到降解水中污染物的目的。
经过处理的河水在低堰坝4被阻挡，部分泥砂沉淀在低堰坝4上游的沉砂集泥斗3中，处理后的河水溢流到下游。
经过以上工艺处理，雨源型感潮河道的水质CODcr浓度降为55mg/L、NH3-N浓度为7.2mg/L，TP浓度为0.6mg/L，实现消除河道黑臭目标。
以上所述仅为本实用新型三个较佳的实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的包含范围之内。