多级强化水体自净及水力调控的水质净化处理工艺及系统技术方案

一种多级强化水体自净及水力调控的水质净化处理工艺，包括步骤：1)在引水泵前投加铝盐类或铁盐类无机高分子凝聚剂，投加量为5～30ppm；2)絮凝反应段加入聚丙烯酰胺助凝剂，投加量为0.01～0.1ppm，消力池区域底部安装穿孔管曝气；3)沉淀河段沿岸种植水陆两栖植物；4)沉淀雍水末端设生态过流闸使沉淀雍水段水力停留时间控制在90min～120min，流速小于0.1m/s，且与下游河道水位相差30～50cm；5)下游河道设下游节制闸控制水体流速，形成逐级水位差；6)当下游河道有多条支流时，每条支流设节流闸。本发明专利技术还涉及专用于上述工艺的系统。采用本发明专利技术的工艺和系统，在不影响水利工程设施和河道排涝功能的基础上，效果显著、成本低廉地净化引水水质，并提高河道水体的自净能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多级强化水体自净及水力调控的水质净化处理工艺。本专利技术还涉及专用于所述工艺的一种多级强化水体自净及水力调控的水质净化处理系统。
技术介绍
平原河网区内城市河道坡度小，为改善河道水体流动性、增加河道水动力学条件，主要通过区域范围内已建的引配水泵站进行配水调控，进而加快该区域范围内的河网水体循环速度，提高水体自净能力，改善河网水环境，构建和谐统一的城市河道景观与生活环境。以杭州市萧山区为例，现状主要通过小砾山引水枢纽、江边排灌站以及钱江枢纽等钱塘江沿岸各引水枢纽泵站将钱塘江水引入城区内河道，从而改善河网水环境。目前，萧山区年引水量在9亿m3左右。根据富春江电站实测悬沙资料统计，钱塘江上游平均含沙量约0.2kg/m3，下游区域平均含沙量0.4～2.0kg/m3，特别是梅汛期输沙量占全年的50～70％。钱塘江外江水水质含沙量大、浊度高、水体透明度低，直接引入内河网区会造成内河网区内河道的严重淤积，同时水质也不能满足河道景观水体的要求。常规的水质净化处理及已公知的净化处理设施主要是在封闭的构筑物或小型装置中进行处理，可通过建设构筑物或装置实现水量和水质的均质化。但是，在平原河网区中，为保障河道下游水量需求，水利工程中引水设施引水水量大且引水水质复杂多变。如杭州市钱江枢纽引水流量设计为20m3/s，每天理论引水量约173万m3/s；钱塘江外江水由于受潮汐水的影响，浊度最大时达2000NTU，最小时约50NTU，水体水质变化非常大。在已有引水泵站等水利工程设施中，难以有空间建设一个匀质化的构筑物来进行统一处理，建设更是不具有经济性。因此，在平原河网区，如何结合现有引水泵站等水利工程设施以及城市河道，在不影响防洪排涝功能的基础上，充分考虑到引水水量大、水质变化大的特点，实现引水水质的净化处理是一个难点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题，就是提出一种多级强化水体自净及水力调控的水质净化处理工艺。本专利技术所要解决的第二个技术问题，就是提出一种专用于上述工艺的多级强化水体自净及水力调控的水质净化处理系统。采用本专利技术的工艺和系统，可结合现有引水泵站等水利工程设施，在不影响水利工程设施排涝功能的基础上，效果显著、成本低廉地净化引水水质，并提高河道水体的自净能力。解决上述第一个技术问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种多级强化水体自净及水力调控的水质净化处理工艺，其特征是包括以下步骤：1)在引水泵前按比例投加凝聚剂，所述的凝聚剂为铝盐类或铁盐类无机高分子凝聚剂，凝聚剂投加量为5～30ppm；在引水泵入口处，通过引水泵自身叶轮的高速转动，实现凝聚剂和水体的快速均匀混合；2)水体经引水泵出来后，进入絮凝反应段，通过多点投加的方式按比例加入助凝剂，助凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为0.01～0.1ppm；絮凝反应段的引水泵出水口的消力池区域底部安装穿孔管，进行鼓风曝气；3)沉淀河段沿岸种植水陆两栖植物：美人蕉、再力花、泽泻、香蒲、昌蒲、千屈菜及灯心草挺水植物；4)在沉淀雍水段设置可实现不同开度的生态过流闸，运行过程中与引水流量进行同步调控；使沉淀雍水段水力停留时间控制在90min～120min，流速小于0.1m/s，且与下游河道水位相差30～50cm，闸门顶过流处设置破水器；5)下游河道设有下游节制闸控制水体流速，形成多级水位差，保证流速大于0.1m/s；6)当下游河道有多条支流分流时，通过调整每个支流的节流闸的开度来控制各条支流的流量分配比，控制下游河道各支流的流速，形成水位差，保证流速大于0.1m/s，实现所有河道的水动学条件改善。所述的沉淀雍水末端水闸在正常引水净化处理时，生态过流闸竖起雍水，形成水闸前后水位差；泄洪时，卧倒闸门进行排涝过水。生态过流闸可实现不同开度控制雍水水位，运行过程中与引水流量进行同步调控。闸顶过流处设置破水器，形成大量的微孔气泡，提高了水体中的溶解氧含量，改善了河道水体的生态环境。解决上述第二个技术问题，本专利技术采用以下技术方案。一种专用于上述工艺的多级强化水体自净及水力调控的水质净化处理系统，所述的系统适用于引水泵站水利工程设施和城市河道，其净水处理区域包括依次顺连的设有引水泵进水口的引水段、包含泵站消力池段的絮凝反应段、沉淀雍水段、沉淀末端生态水闸形成的生态复氧区段和下游河道段；其特征是：所述的系统包括：水力混凝系统，由凝聚剂贮存系统1和投加系统2构成，投加系统2将贮存系统里的凝聚剂泵至引水泵进水口处3；曝气强化絮凝系统，包括助凝剂制备5和投加系统6，通过助凝剂投加系统6以多点投加的方式投加至至泵站消力池进水一侧7；还包括排列在絮凝反应段底部的多根顺流且平行的穿孔管，通过一根主管从中间横向连接各开孔管，主管采用de100～400的不锈钢管，穿孔管采用DN50～250的UPVC管，穿孔管中心对称平面的两侧从圆心向下45度位置壁上开孔，孔径为4～8mm；无动力生态复氧系统包括沉淀段河道沿岸的水生植物形成的漫滩地生态系统和沉淀末端的生态过流闸；下游河道水力调控系统包括下游各河道设置的节制闸。本专利技术创新之处在于：1)结合引水泵站工程设施布局，不影响泵站的防洪排涝功能；2)优化凝聚剂和助凝剂的投加位置和投加比例，实现投加效果最优性和处理经济性；3)由于消力池是泵站排涝时的重要过水通道，依靠机械搅拌或常规折板设施来维持絮凝反应所需的速度梯度会影响汛期排涝时的过水能力，而且汛期排涝时水体流速大，也容易对机械或折板设施造成破坏性影响。鉴于此，本专利技术通过在引水泵站消力池底部设置穿孔管曝气设施，在不影响排涝功能的基础上，增大消力池内水体的紊流程度，增加颗粒的碰撞机会，提高絮凝效果；4)在下游河道沉淀末端设置生态过流闸，实现沉淀段的雍水，减缓水体流速，絮凝颗粒物得到有效的沉降，实现降低浊度、提高水体透明度，同时去除磷的目的。在条件允许的情况下，河段的沉淀段还能形成水陆交接的漫滩地，通过种植水陆两栖性的挺水植物，有效地提高河道的生物多样性。与此同时，巧妙结合生态过流闸形成的跌水和闸顶破水器形成的大量微孔气泡，在不需新增动力的情况下，提高了河道水体中的溶解氧含量，改善了河道水生态环境；5)生态过流闸的开度根据引水流量进行实时调控，可实现不同引水流量时，控制河道雍水段在不同水位，保证沉淀效果；6)生态过流闸下游河道水体水质可通过设置节制闸的型式形成多级水位差，改善河道水体水动力学条件，增加河道水体的流动性，提高水体的自净能力。本专利技术的有益成果：1)能有效降低水体中的浊度和总磷含量，显著提高水体的透明度和溶解氧含量，明显改善河道水体的生态环境，提高河道水体的自净能力，生态环境效益显著；2)净化处理后能有效避免下游河道的泥沙淤积，节省因下游河道清淤产生的巨大工程费用，经济效益显著。附图说明图1为处理系统适用于下游沉淀河段无分流的示意图；图2为处理系统适用于下游沉淀河段有分流的示意图；图3为穿孔管开孔方式仰视示意图；图4为穿孔管剖视示意图；图5为净化处理前后浊度变化情况；图6为净化处理前后总磷变化情况；图7为净化处理前后DO变化情况；图8为净化处理前后透明度变化情况。图中①-凝聚剂贮存系统；②-凝聚剂投加系统；③-引水泵进水口；④-引水泵机组；⑤助凝剂制备系统；⑥助凝剂投加系统；⑦助凝剂多点投加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级强化水体自净及水力调控的水质净化处理工艺，其特征是包括以下步骤：1)在引水泵前按比例投加凝聚剂，所述的凝聚剂为铝盐类或铁盐类无机高分子凝聚剂，凝聚剂投加量为5～30ppm；2)水体经引水泵出来后，进入絮凝反应段，通过多点投加的方式加入助凝剂，助凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为0.01～0.1ppm；絮凝反应段的引水泵出水口的消力池区域底部安装穿孔管，进行鼓风曝气；3)沉淀河段沿岸种植水陆两栖植物：美人蕉、再力花、泽泻、香蒲、昌蒲、千屈菜及灯心草挺水植物；4)在沉淀雍水段末端设置可实现不同开度的生态过流闸，运行过程中与引水流量同步调控，使沉淀雍水段水力停留时间控制在90min～120min，流速小于0.1m/s，且与下游河道水位相差30～50cm，闸门顶过流处设置破水器；5)下游河道设有下游节制闸控制水体流速，形成多级水位差，保证流速大于0.1m/s；6)当下游河道有多条支流分流时，通过调整每个支流的节流闸的开度来控制各条支流的流量分配比，控制下游河道各支流的流速，形成水位差，保证流速大于0.1m/s，实现所有河道的水动学条件改善。

【技术特征摘要】
1.一种多级强化水体自净及水力调控的水质净化处理工艺，其特征是包括以下步骤：1)在引水泵前按比例投加凝聚剂，所述的凝聚剂为铝盐类或铁盐类无机高分子凝聚剂，凝聚剂投加量为5～30ppm；2)水体经引水泵出来后，进入絮凝反应段，通过多点投加的方式加入助凝剂，助凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为0.01～0.1ppm；絮凝反应段的引水泵出水口的消力池区域底部安装穿孔管，进行鼓风曝气；3)沉淀河段沿岸种植水陆两栖植物：美人蕉、再力花、泽泻、香蒲、昌蒲、千屈菜及灯心草挺水植物；4)在沉淀雍水段末端设置可实现不同开度的生态过流闸，运行过程中与引水流量同步调控，使沉淀雍水段水力停留时间控制在90min～120min，流速小于0.1m/s，且与下游河道水位相差30～50cm，闸门顶过流处设置破水器；5)下游河道设有下游节制闸控制水体流速，形成多级水位差，保证流速大于0.1m/s；6)当下游河道有多条支流分流时，通过调整每个支流的节流闸的开度来控制各条支流的流量分配比，控制下游河道各支流的流速，形成水位差，保证流速大于0.1m/s，实现所有河道的水动学条件改善。2.根据权利要求1所述的多级强化水体自净及水力调控的水质净化处理工艺，其特征是：所述的沉淀雍水段末端水闸在正常引水净化...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华财，蒋翼，赵微人，肖许沐，胡和平，
申请(专利权)人：中水珠江规划勘测设计有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44