CN110264052B - 城市河流水质提升系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及城市河流水质提升系统，包括源头提升站和末端提升站，源头提升站位于城市入境河流上游，末端提升站位于城市河流末端的关键节点的上游，源头提升站和末端提升站用于改善河流水质使河流出水断面的水质达标，关键节点包括需达到国控断面水质指标的节点。该系统的规划具体为（1）城市河流水动力水质模型建立、校核、验证；（2）提升站规模设计；（3）提升站规模论证；（4）水处理工艺确定；（5）提升站位置确定。本发明采用“掐头去尾”的设计思路，在城市河道的源头和末端关键节点建立提升站，实现了城市河流水系的整体水质提升。对于外部水资源短缺的城市，还可通过生态水系循环，实现优质水资源的循环利用。
Description
技术领域
本发明属于水污染治理技术领域，具体涉及城市河流水质提升系统。
背景技术
河流是城市重要的自然资源，城市居民的生产生活与河流有着密切的联系。但随着城市的不断发展，河流也收到人类活动的较大干扰。有些河道水质仍处于IV类至劣V类水体之间，主要原因在于：城市河流的上游入境水质差；城市河流的微污染的存在，所述微污染是指对环境、人体有毒有害的、无法用常规水处理工艺去除的微量污染物；城市河流的隐形污染持续存在，如生活小区内雨污混合排放、城市动态发展导致部分区域管网维护缺陷等因素，导致污染水源随雨水管道进入河道，严重影响河道水质。同时一些地区雾霾天的“干沉降”可导致河道中TN、TP等污染物增加。
国外从上世纪60年代开始采用曝气、湿地修复等方法提升河流水质；国内在城市河流污染治理技术研发与应用方面开展了大量的工作。但现有技术多是针对单一河道的某个问题进行治理，鲜有关于一个城市河流水系的整体水质提升方案。
发明内容
本发明为解决现有城市河流水系的整体水质和生态水系构建提升尚无有效方案的问题，提供了一种城市河流水质提升系统。
为实现本发明目的，采用以下技术方案：
本发明提供的城市河流水质提升系统，包括源头提升站和末端提升站，所述源头提升站位于城市入境河流上游，末端提升站位于城市河流末端的关键节点的上游，源头提升站和末端提升站用于改善河流水质使河流出水断面的水质达标，所述关键节点包括需达到国控断面水质指标的节点。
进一步地，所述源头提升站和末端提升站采用预处理和吸附工艺进行水质提升，所述预处理包括混凝、气浮/沉淀或过滤。
进一步地，所述吸附工艺为活性焦/炭吸附工艺或改性活性焦/炭吸附工艺。
进一步地，对于外部水资源短缺的河流，该城市河流水质提升系统还包括生态水系循环系统，所述生态水系循环系统包括取水泵和管线，取水泵从经过末端提升站处理过的河流中提取河水，通过管线补充到外部水资源短缺的河流中；所述关键节点还包括生态水系循环系统的取水点。
本发明还提供了城市河流水质提升系统的应用，具体为利用源头提升站和末端提升站分别对城市入境水和出境水进行水质提升，另外还包括对城市河流进行中间控制，中间控制的措施包括：对源头提升站和末端提升站之间的河流截取漏排污水和初雨污水、底泥清淤、面源污染控制和污水厂尾水提标。
本发明还提供了城市河流水质提升系统的规划方法，包括以下内容：
(1)城市河流水动力水质模型建立、校核、验证：检测城市河流两个时间点的水量现状、水质现状，确定水质提升目标；建立城市河流水动力水质模型，对该城市河流水动力水质模型进行校核、验证；水量现状需检测城市河流不同节点的水量、污水厂尾水水量和生态补水量；水质现状需检测城市河流不同节点的污染物指标、污水厂尾水的污染物指标和生态补水的污染物指标；所述两个时间点分别为平水期和丰水期；
(2)提升站规模设计：源头提升站对入境水全部截流或部分截流处理，若源头提升站对取水断面全部截流处理，源头提升站的设计规模不小于所处河流的上游来水量和生态补水量之和；若源头提升站对取水断面部分截流处理，则源头提升站出水与未处理河水混合后达到水质要求；若源头提升站处理的是污水厂尾水，则源头提升站的设计规模等于污水处理厂的处理规模，且该源头提升站的变化系数与污水处理厂的变化系数一致；末端提升站对取水断面部分截流，使得末端提升站出水与未处理河水混合后达到水质要求；
(3)提升站设计规模论证：建立各种工况模型，根据工况模型的模拟结果论证各工况下河道水质情况以及水质提升站设计规模；
(4)水处理工艺确定：根据城市河流的水质现状和水质提升目标，确定具体的预处理方式；(5)提升站位置的确定：在河道蓝线外，根据土地性质确定源头提升站和末端提升站的位置。
进一步地，步骤(1)中城市河流水动力水质模型的校核、验证包括以下内容：
将第一时间点的入境水的水量和水质、污水厂尾水的水量和水质、生态补水的水量和水质输入到城市河流水动力水质模型中，将运行结果与第一时间点的城市河流不同节点的水质的实测结果进行对比，以校核城市河流水动力水质模型；根据污染物实测值和模拟值的含量差，核算河道沿途漏排污水量；将漏排污水量和水质以及第二时间点的入境水的水量和水质、污水厂尾水的水量和水质、生态补水的水量和水质输入城市河流水动力水质模型中，再次将运行结果与第二时间点的城市河流不同节点的水质的实测结果进行对比，以验证城市河流水动力水质模型；该模型中使用的水质指标包括CODcr指标、BOD5指标、氨氮指标和总磷指标。
步骤(1)中所述污染物指标包括CODcr浓度、BOD5浓度、氨氮浓度、总磷浓度、总氮浓度、高锰酸盐指数、固体悬浮物浓度和色度。
进一步地，步骤(2)中若源头提升站对取水断面部分截流处理，源头提升站的处理规模通过以下方法设计：
a、确定源头提升站的下游水质要求和源头提升站出水水质要求；
b、检测源头提升站上游来水水量和污染物负荷、生态补水水量和污染物负荷，所述污染物负荷包括CODcr负荷、BOD5负荷、氨氮负荷和总磷负荷；
c、计算源头提升站取水断面总流量和污染物总负荷，
Q取水断面＝Q上游来水+Q生态补水
WCODcr＝W上游来水CODcr+W生态补水CODcr
WBOD5＝W上游来水BOD5+W生态补水BOD5
W氨氮＝W上游来水氨氮+W生态补水氨氮
W总磷＝W上游来水总磷+W生态补水总磷
其中，Q取水断面表示源头提升站取水断面总流量，Q上游来水表示源头提升站上游来水水量，Q生态补水表示源头提升站生态补水水量；
WCODcr表示源头提升站取水断面CODcr总负荷，W上游来水CODcr表示源头提升站上游来水CODcr负荷，W生态补水CODcr表示源头提升站生态补水CODcr负荷，
WBOD5表示源头提升站取水断面BOD5总负荷，W上游来水BOD5表示源头提升站上游来水BOD5负荷，W生态补水BOD5表示源头提升站生态补水BOD5负荷，
W氨氮表示源头提升站取水断面氨氮总负荷，W上游来水氨氮表示源头提升站上游来水氨氮负荷，W生态补水氨氮表示源头提升站生态补水氨氮负荷，
W总磷表示源头提升站取水断面总磷总负荷，W上游来水总磷表示源头提升站上游来水总磷负荷，W生态补水总磷表示源头提升站生态补水总磷负荷；
d、对比源头提升站的下游水质要求，以超标比例最大的污染物浓度为依据，设计污染物需降低浓度和末端提升站处理规模，其中：
V取水断面-V提升站出水≤V降低≤V取水断面
V取水断面为超标比例最大的污染物在源头提升站取水断面中的浓度，W取水断面为超标比例最大的污染物在源头提升站取水断面中的总负荷，V提升站出水为超标比例最大的污染物在源头提升站出水水质要求中的浓度，V降低超标比例最大的污染物在源头提升站需降低的浓度，V下游为超标比例最大的污染物在源头提升站下游水质要求中的浓度，Q源头为源头提升站设计规模，a为综合衰减系数，e为自然指数。
进一步地，步骤(2)中末端提升站的处理规模，通过以下方法设计：
a、确定末端提升站下游关键节点的水质要求；
b、检测末端提升站上游来水水量和污染物负荷、生态补水水量和污染物负荷，所述末端提升站上游来水包括上游污水厂尾水、漏排污水和上游源头提升站取水断面总流量，所述污染物负荷包括CODcr负荷、BOD5负荷、氨氮负荷和总磷负荷；
c、计算末端提升站取水断面的总流量和污染物总负荷，
Q'取水断面＝Q”取水断面+Q'尾水+Q'生态补水+Q'漏排
W'CODcr＝W出水断面CODcr+W'尾水CODcr+W'生态补水CODcr+W'漏排CODcr
W'BOD5＝W出水断面BOD5+W'尾水BOD5+W'生态补水BOD5+W'漏排BOD5
W'氨氮＝W出水断面氨氮+W'尾水氨氮+W'生态补水氨氮+W'漏排氨氮
W'总磷＝W出水断面总磷+W'尾水总磷+W'生态补水总磷+W'漏排总磷
其中，Q'取水断面为末端提升站取水断面总流量，Q”取水断面为末端提升站上游所有的源头提升站取水断面总流量，Q'尾水为末端提升站上游污水处理厂尾水水量，Q'生态补水为末端提升站生态补水水量，Q'漏排为末端提升站上游漏排污水水量；
W'CODcr为末端提升站取水断面CODcr总负荷，W出水断面CODcr为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面CODcr负荷，W'尾水CODcr为末端提升站上游污水处理厂尾水CODcr负荷，W'生态补水CODcr为末端提升站生态补水CODcr负荷，W'漏排CODcr末端提升站上游漏排污水CODcr负荷，
W'BOD5为末端提升站取水断面BOD5总负荷，W出水断面BOD5为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面BOD5负荷，W'尾水BOD5为末端提升站上游污水处理厂尾水BOD5负荷，W'生态补水BOD5为末端提升站生态补水BOD5负荷，W'漏排BOD5末端提升站上游漏排污水BOD5负荷，
W'氨氮为末端提升站取水断面氨氮总负荷，W出水断面氨氮为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面氨氮负荷，W'尾水氨氮为末端提升站上游污水处理厂尾水氨氮负荷，W'生态补水氨氮为末端提升站生态补水氨氮负荷，W'漏排氨氮为末端提升站上游漏排污水氨氮负荷，
W'总磷为末端提升站取水断面总磷总负荷，W出水断面CODcr为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面总磷负荷，W'尾水总磷为末端提升站上游污水处理厂尾水总磷负荷，W'生态补水总磷为末端提升站生态补水总磷负荷，W'漏排总磷为末端提升站上游漏排污水总磷负荷；
d、对比末端提升站下游关键节点的水质要求，以超标比例最大的污染物浓度为依据，设计污染物需降低浓度和末端提升站处理规模，其中：
V'取水断面-V'提升站出水≤V'降低≤V'取水断面
V'取水断面为超标比例最大的污染物在末端提升站取水断面中的浓度，W'取水断面为超标比例最大的污染物在末端提升站取水断面中的总负荷，V'提升站出水为超标比例最大的污染物在末端提升站出水水质要求中的浓度，V'降低为超标比例最大的污染物在末端提升站需降低的浓度，V'下游为超标比例最大的污染物在末端提升站下游关键节点水质要求中的浓度，Q末端为末端提升站设计规模，a为综合衰减系数，e为自然指数，V其他为超标比例最大的污染物在其他要汇入末端提升站下游关键节点的水体中的浓度，Q其他为其他要汇入末端提升站下游关键节点的水体的流量。
进一步地，步骤(3)中所述工况模型的建立是以相关水量和水质作为各种工况模型的输入数据，所述相关水量和水质包括入境水水量和水质、污水厂尾水水量和水质、生态补水水量和水质、漏排水量和水质。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用“掐头去尾”的设计思路，在城市河流的源头和末端关键节点建立水质提升站，实现了城市河流水系的整体水质提升。
2、经过河流水动力水质模型的论证分析，本发明实施后可实现城市河道水质的全面提升的总体目标：改善水环境；控制“隐形污染”，可有效解决道路冲刷、庭院雨污混排、偶发污水漏排、管网破裂漏水等隐形污染问题，提升水生态环境抗风险能力；有效控制污染物源头，实现河道水质的长效保持；破解污水处理厂定位瓶颈，通过提升河道水质，进一步削减河道水体污染物，解决河道“水量大、水质微污染”等难题，实现河道水生态环境的短期快速提升。提高水资源利用量。本发明提升河道水质后，可为流域生态景观、市政杂用提供优质水源，同时各场站可为周边工业生产、绿化浇洒等提供优质水源，有效缓解再生水管网未覆盖区域再生水利用问题。
3、对于“外部水资源短缺”的城市河流，本发明还可以通过生态水系循环，实现优质水资源的循环利用，以节约生态补水量，有效缓解城市生活用水、工业用水、农业用水与生态补水之间的水资源调配矛盾。
4、本发明使用的活性焦/炭是一种优良的多孔材料，能有效去除污水中大部分有机物和部分无机物，可以去除一般的生化处理和物化处理单元难以去除的微量污染物质，并且具有很高的再生效率、机械强度高、耐磨损等优点，活性焦吸附工艺是属于低能耗、无污染、绿色水处理技术；城市河流处于自然环境下，水质和水量受季节影响变化大，活性焦吸附工艺不需要因水质和水量的变化而做工艺调整。
5、本发明采用的吸附工艺能够有效降低水体的浊度和色度，提高水体透光度，利于水中潜水植物生长，提高水体氧气含量，为好氧微生物提供了良好的生长条件，增加了河道生物多样性，同时加速河道污染物的分解，营造良好的水体生态环境，保持河道水体生态平衡。
附图说明
图1为本发明城市河流水质提升系统的应用实施例中提升站分布图。
附图中，1为索河，2为须水河，3为十八里河，4为十七里河，5为潮河，6为象湖，7为圃田泽，8为索须河提升站，9为象湖提升站，10为圃田泽提升站，11为十八里河提升站，12为十七里河提升站，13为潮河提升站，14为补水口，15管线。
具体实施方式
下面结合具体实施实例来进一步描述本发明。但是应理解所述实例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。
实施例1
城市河流水质提升系统，包括源头提升站和末端提升站，所述源头提升站位于城市入境河流上游，末端提升站位于城市河流末端的关键节点的上游，源头提升站和末端提升站用于改善河流水质使河流出水断面的水质稳定达标，所述关键节点包括需达到国控断面水质指标的节点。
1、源头提升站：在入境河流上游建立源头提升站，通过水质提升可大幅改善入境河流下游的河道水质。
2、末端提升站：在城区主要河道末端关键节点的上游进行水质提升，可有效降低隐形污染对河道水质的影响，保障断面水质的主要指标全面达标。长期来看，末端提升站还可以应对主城区漏排污水和紧急意外污染事件的发生。
所述源头提升站和末端提升站采用预处理和吸附工艺进行水质提升，所述预处理包括混凝、气浮/沉淀或过滤。所述吸附工艺为活性焦/炭吸附工艺或改性活性焦/炭吸附工艺。
为提升城市末端流域生态景观，末端提升站可采用全地下式建设模式，地上配套建设景观公园。所述全地下式建设模式是指提升站站点构建筑物全部位于地下，地上覆土建设高标准公园绿地等。
另外，应用所述城市河流水质提升系统，具体为利用源头提升站和末端提升站分别对城市入境水和出境水进行水质提升，另外还包括对城市河流进行中间控制，中间控制的措施包括：对源头提升站和末端提升站之间的河流截取漏排污水和初雨污水、底泥清淤、面源污染控制和污水厂尾水提标。
若城市河流外部水资源短缺，还可在上述提升系统的基础上增加生态水系循环系统，该循环系统包括取水泵和管线，取水泵从经过末端提升站处理过的河流中提取河水，通过管线补充到外部水资源短缺的河流中。在还包括有生态水系循环系统的城市河流水质提升系统中，生态水系循环系统的取水点也是水质提升的关键节点。
实施例2
实施例1中的城市河流水质提升系统的规划方法，包括以下内容：
(1)城市河流水动力水质模型建立、校核、验证：检测两个时间点的城市河流的水量现状、水质现状，确定水质提升目标；建立城市河流水动力水质模型，对该城市河流水动力水质模型进行校核、验证；水量现状需检测城市河流不同节点的水量、污水厂尾水水量和生态补水量；水质现状需检测城市河流不同节点的污染物指标、污水厂尾水的污染物指标和生态补水污染物指标；所述污染物指标包括CODcr浓度、BOD5浓度、氨氮浓度、总磷浓度、总氮浓度、高锰酸盐指数、固体悬浮物(ss)浓度和色度；所述两个时间点分别为平水期和丰水期。
城市河流水动力水质模型的校核、验证包括以下内容：
采用Info Works ICM建立城市河流水动力水质模型，然后对该城市河流水动力水质模型进行校核、验证，具体为：将第一时间点的入境水的水量和水质、污水厂尾水的水量和水质、生态补水的水量和水质输入到城市河流水动力水质模型中，将运行结果与第一时间点的城市河流不同节点的水质的实测结果进行对比，以校核城市河流水动力水质模型；根据污染物实测值和模拟值的含量差，核算河道沿途漏排污水量；将漏排污水量和水质以及第二时间点的入境水的水量和水质、污水厂尾水的水量和水质、生态补水的水量和水质输入城市河流水动力水质模型中，再次将运行结果与第二时间点的城市河流不同节点的水质的实测结果进行对比，以验证城市河流水动力水质模型；该模型中使用的水质指标包括CODcr指标、BOD5指标、氨氮指标和总磷指标，本实施例中第一时间点为丰水期，第二时间点为平水期。
(2)提升站规模设计：源头提升站对入境水全部截流或部分截流处理，若源头提升站对取水断面全部截流处理，源头提升站的设计规模不小于所处河流的上游来水量和生态补水量之和，若源头提升站对取水断面部分截流处理，则源头提升站出水与未处理河水混合后达到水质要求，若源头提升站处理的是污水厂尾水，则源头提升站的设计规模等于污水处理厂的处理规模，且该源头提升站的变化系数与污水处理厂的变化系数一致；末端提升站对取水断面部分截流，使得末端提升站出水与未处理河水混合后达到水质要求；
①若源头提升站对取水断面部分截流处理，源头提升站的处理规模通过以下方法设计：
a、确定源头提升站的下游水质要求和源头提升站出水水质要求；
b、检测源头提升站上游来水水量和污染物负荷、生态补水水量和污染物负荷，所述污染物负荷包括CODcr负荷、BOD5负荷、氨氮负荷和总磷负荷；
c、计算源头提升站取水断面总流量和污染物总负荷，
Q取水断面＝Q上游来水+Q生态补水
WCODcr＝W上游来水CODcr+W生态补水CODcr
WBOD5＝W上游来水BOD5+W生态补水BOD5
W氨氮＝W上游来水氨氮+W生态补水氨氮
W总磷＝W上游来水总磷+W生态补水总磷
其中，Q取水断面表示源头提升站取水断面总流量，Q上游来水表示源头提升站上游来水水量，Q生态补水表示源头提升站生态补水水量；
WCODcr表示源头提升站取水断面CODcr总负荷，W上游来水CODcr表示源头提升站上游来水CODcr负荷，W生态补水CODcr表示源头提升站生态补水CODcr负荷，
WBOD5表示源头提升站取水断面BOD5总负荷，W上游来水BOD5表示源头提升站上游来水BOD5负荷，W生态补水BOD5表示源头提升站生态补水BOD5负荷，
W氨氮表示源头提升站取水断面氨氮总负荷，W上游来水氨氮表示源头提升站上游来水氨氮负荷，W生态补水氨氮表示源头提升站生态补水氨氮负荷，
W总磷表示源头提升站取水断面总磷总负荷，W上游来水总磷表示源头提升站上游来水总磷负荷，W生态补水总磷表示源头提升站生态补水总磷负荷；
d、对比源头提升站的下游水质要求，以超标比例最大的污染物浓度为依据，设计污染物需降低浓度和末端提升站处理规模，其中：
V取水断面-V提升站出水≤V降低≤V取水断面
V取水断面为超标比例最大的污染物在源头提升站取水断面中的浓度，W取水断面为超标比例最大的污染物在源头提升站取水断面中的总负荷，V提升站出水为超标比例最大的污染物在源头提升站出水水质要求中的浓度，V降低超标比例最大的污染物在源头提升站需降低的浓度，V下游为超标比例最大的污染物在源头提升站下游水质要求中的浓度，Q源头为源头提升站设计规模，a为综合衰减系数，e为自然指数。
②末端提升站的处理规模，通过以下方法设计：
a、确定末端提升站下游关键节点的水质要求；
b、检测末端提升站上游来水水量和污染物负荷、生态补水水量和污染物负荷，所述末端提升站上游来水包括上游污水厂尾水、漏排污水和上游源头提升站取水断面总流量，所述污染物负荷包括CODcr负荷、BOD5负荷、氨氮负荷和总磷负荷；
c、计算末端提升站取水断面的总流量和污染物总负荷，
Q'取水断面＝Q”取水断面+Q'尾水+Q'生态补水+Q'漏排
W'CODcr＝W出水断面CODcr+W'尾水CODcr+W'生态补水CODcr+W'漏排CODcr
W'BOD5＝W出水断面BOD5+W'尾水BOD5+W'生态补水BOD5+W'漏排BOD5
W'氨氮＝W出水断面氨氮+W'尾水氨氮+W'生态补水氨氮+W'漏排氨氮
W'总磷＝W出水断面总磷+W'尾水总磷+W'生态补水总磷+W'漏排总磷
其中，Q'取水断面为末端提升站取水断面总流量，Q”取水断面为末端提升站上游所有的源头提升站取水断面总流量，Q'尾水为末端提升站上游污水处理厂尾水水量，Q'生态补水为末端提升站生态补水水量，Q'漏排为末端提升站上游漏排污水水量；
W'CODcr为末端提升站取水断面CODcr总负荷，W出水断面CODcr为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面CODcr负荷，W'尾水CODcr为末端提升站上游污水处理厂尾水CODcr负荷，W'生态补水CODcr为末端提升站生态补水CODcr负荷，W'漏排CODcr末端提升站上游漏排污水CODcr负荷，
W'BOD5为末端提升站取水断面BOD5总负荷，W出水断面BOD5为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面BOD5负荷，W'尾水BOD5为末端提升站上游污水处理厂尾水BOD5负荷，W'生态补水BOD5为末端提升站生态补水BOD5负荷，W'漏排BOD5末端提升站上游漏排污水BOD5负荷，
W'氨氮为末端提升站取水断面氨氮总负荷，W出水断面氨氮为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面氨氮负荷，W'尾水氨氮为末端提升站上游污水处理厂尾水氨氮负荷，W'生态补水氨氮为末端提升站生态补水氨氮负荷，W'漏排氨氮为末端提升站上游漏排污水氨氮负荷，
W'总磷为末端提升站取水断面总磷总负荷，W出水断面CODcr为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面总磷负荷，W'尾水总磷为末端提升站上游污水处理厂尾水总磷负荷，W'生态补水总磷为末端提升站生态补水总磷负荷，W'漏排总磷为末端提升站上游漏排污水总磷负荷；
d、对比末端提升站下游关键节点的水质要求，以超标比例最大的污染物浓度为依据，设计污染物需降低浓度和末端提升站处理规模，其中：
V'取水断面-V'提升站出水≤V'降低≤V'取水断面
V'取水断面为超标比例最大的污染物在末端提升站取水断面中的浓度，W'取水断面为超标比例最大的污染物在末端提升站取水断面中的总负荷，V'提升站出水为超标比例最大的污染物在末端提升站出水水质要求中的浓度，V'降低为超标比例最大的污染物在末端提升站需降低的浓度，V'下游为超标比例最大的污染物在末端提升站下游关键节点水质要求中的浓度，Q末端为末端提升站设计规模，a为综合衰减系数，e为自然指数，V其他为超标比例最大的污染物在其他要汇入末端提升站下游关键节点的水体中的浓度，Q其他为其他要汇入末端提升站下游关键节点的水体的流量。
其中CODcr、BOD5、氨氮的综合衰减系数a参照《全国地表水水环境容量核定技术复核要点》，取值0.08；
若有突发情况需要末端提升站对取水断面所有河水进行处理，则通过提升活性焦滤速达到目的。
(3)提升站规模论证：建立各种工况模型，根据工况模型的模拟结果论证各工况下河道水质情况以及水质提升站规模，其中工况模型的建立是以相关水量和水质作为各种工况模型的输入数据，所述相关水量和水质包括入境水水量和水质、污水厂尾水水量和水质、生态补水水量和水质、漏排水量和水质，所述水质的指标包括CODcr浓度、BOD5浓度、氨氮浓度和总磷浓度。
所述工况模型包括：①在适宜生态流量条件下，不实施源头提升站和末端提升站；
②在适宜生态流量条件下，实施源头提升站和末端提升站；
③在适宜生态流量条件下，实施源头提升站，不实施末端提升站；
④采用生态补水的方式进行水质提升，不实施水质提升站。
(4)水处理工艺确定：根据城市河流的水质现状和水质提升目标，确定具体的预处理方式，若待处理河水中的固体悬浮物含量较高，则选用混凝+气浮/沉淀+过滤的预处理方式，若固体悬浮物含量和总磷含量较低，则采用过滤的预处理方式；
(5)提升站位置的确定：在河道蓝线外，根据土地性质确定源头提升站和末端提升站的位置。
应用实施例
以郑州市河流水质提升为例，进行应用说明。
郑州市河流现状：1、外部水资源短缺。河道缺乏天然径流，实际可利用地表水严重不足，地下水较为贫乏，可利用水资源先天不足。2、内在水品质不够。入境河道水质较差，影响城区河流水质。3、隐形污染持续影响。隐性污染已成为影响河道水质的主要原因。
为解决上述现状，首先进行城市河流水质提升系统的规划：
1、水量、水质检测：在同一年份两个时间点(3月份和9月份)对郑州市索河、须河、索须河、贾鲁河、东风渠、七里河、十八里河、十七里河、潮河的不同节点进行水质、水量调查，并开展近两年的水质水量等系统性分析。检测结果显示入境河道水质较差、城区存在隐形污染、污水处理厂出水标准仍属劣Ⅴ类水体。具体的，主城区优于河道III类标准占比23％，劣V类占比24％，国控断面水质类别为IV类水。上述现状在短期内通过传统的河道水质提标方式难以解决。
建立城市河流水动力水质模型，对该城市河流水动力水质模型进行校核、验证，包括以下内容：采用Info Works ICM建立城市河流水动力水质模型，然后对该城市河流水动力水质模型进行校核、验证：利用9月份水量、水质实测数据为依据，校核城市河流水动力水质模型，以3月份水量、水质实测数据为依据，验证城市河流水动力水质模型。
具体为：将9月份的入境水的水量和水质、污水厂尾水的水量和水质、生态补水的水量和水质输入到城市河流水动力水质模型中，将运行结果与9月份的城市河流不同节点的水质的实测结果进行对比，以校核城市河流水动力水质模型；根据污染物实测值和模拟值的含量差，核算河道沿途漏排污水量；将漏排污水量和水质以及3月份的入境水的水量和水质、污水厂尾水的水量和水质、生态补水的水量和水质输入城市河流水动力水质模型中，再次将运行结果与3月份的城市河流不同节点的水质的实测结果进行对比，以验证城市河流水动力水质模型，运行结果中显示，主要水质指标的偏差范围基本在15％以内。
该模型中使用的水质指标包括CODcr指标、BOD5指标、氨氮指标和总磷指标。该模型的运行参数设置如下：
(1)运行时间步长设置：60s；
(2)运行时间设置：3d；
(3)充氧速率：根据水深、流速计算；
(4)污染物衰减模型：选用时间指数型衰减模型，计算公式如下：
V衰减后＝V衰减前e-a·dt
其中：V：污染物浓度，mg/L；
a：综合衰减系数，1/day，取值0.08；
dt：衰减历时，day。
总之，通过校核模型、验证模型运行结果与实测水质数据的比较，所输入的入境水水质参数、污水厂尾水水质参数、生态补水水质参数以及运行参数是合理的，满足了准确度要求。
2、提升站规模设计：本应用实施例源头提升站对入境水全部截流处理，源头提升站的设计规模不小于所处河流的河道适宜生态流量和生态补水量之和；若源头提升站处理的是污水厂尾水，则源头提升站的设计规模等于污水处理厂的处理规模，且该源头提升站的变化系数与污水处理厂的变化系数一致；末端提升站处理部分河水，使得末端提升站的出水与未处理河水混合后达到水质要求。具体如下：
如图1所示，源头提升站包括索须河提升站、潮河提升站、十七里河提升站、十八里河提升站。
(1)索须河适宜生态流量为17.2万吨/日，现状索河、须水河上游来水约3.5万吨/日，规划生态补水13.8万吨/日(牛口峪引黄工程、西行政区供水工程补水建议值)。结合现状水量和规划生态补水量，设计处理规模为20万吨/日。在索河、须河交汇处建设水质提升提升站，可快速解决索河上游荥阳来水水质较差问题，有效降低入境黑臭水体对主城区河道的水质影响，保障索须河水生态环境基本要求，同时配套建设活性焦再生装置，为水质提升站运行提供支撑。
(2)潮河适宜生态流量为9.15万吨/日，现状上游来水约3万吨/日，规划生态水系循环系统工程规划潮河补水量约3.5万吨/日。结合现状水量和规划生态补水量，设计处理规模为7万吨/日。在潮河上游建设水质提升站，可快速解决潮河上游新郑来水水质较差问题，有效削弱入境较差水体对主城区河道水质影响，结合生态水系循环系统工程，大力改善潮河及蝶湖水质，提升水环境质量。该生态水系循环系统使用取水泵从圃田泽取水，通过管线为金水河、熊耳河、十七里河、十八里河、潮河提供优质水源，实现河道水质污染物循环处理，持续提升河道水质，增强河道水体自净能力，同时可为下游河道提供优质生态水，消除下游“微污染”水体。
(3)十七里河适宜生态流量为7.2万吨/日，现状上游来水约1.7万吨/日，规划生态水系循环系统工程十七里河补水量为4.3万吨/日。结合现状水量和规划生态补水量，设计处理规模为7万吨/日。十七里河提升站可快速解决十七里河上游新郑来水水质较差问题，有效削减入境较差水体对主城区河道水质影响，同时结合上游生态水系循环系统工程补水，可持续改善十七里河水质，提升水生态环境。
(4)十八里河提升站的水处理规模按照上游污水处理厂现状规模确定，设计规模为10万吨/日。十八里河提升站可快速将污水处理厂现状劣Ⅴ类出水提升至主要指标满足河流地表水Ⅲ类水体，能见度达到5米以上，同时用于十八里河上游补充水源，有效改善十八里河水质，提升水生态环境。
末端提升站包括象湖提升站和圃田泽提升站。
(1)象湖提升站规模设计，具体为：
a、确定象湖的水质要求，VCODcr＝20mg/L、VBOD5＝4mg/L、V氨氮＝1mg/L、V总磷＝0.2mg/L；
象湖提升站出水水质的要求为：VCODcr＝15mg/L、VBOD5＝3mg/L、V氨氮＝0.75mg/L、V总磷
＝0.1mg/L；
b、检测象湖提升站上游源头提升站(索须河提升站)取水断面总流量和出水断面污染物负荷、上游污水厂尾水水量和污染物负荷、生态补水水量和污染物负荷和漏排污水水量和污染物负荷，详见表1。
表1象湖提升站上游来水水量和污染物负荷
c、计算象湖提升站取水断面的总流量和污染物终浓度：
表2象湖取水断面的总流量和污染物终浓度
d、对比象湖的水质要求，以超标比例最大的污染物浓度为依据，设计污染物需降低浓度和末端提升站处理规模，其中：
V'取水断面-V'提升站出水≤V'降低≤V'取水断面
具体的，对比象湖的水质要求，超标比例最大的污染物为氨氮，氨氮的超标量为0.80mg/L。象湖提升站取水断面中氨氮浓度为1.80mg/L，象湖提升站取水断面总流量为132.4万m3/d，无其他要汇入象湖的水体，象湖水质要求中氨氮V氨氮＝1mg/L，象湖提升站出水水质的要求中V氨氮＝0.75mg/L，因此氨氮需降低浓度最小为1.80-0.75＝1.05mg/L，因此，1.05≤氨氮需降低浓度≤1.80，
象湖提升站处理规模最小需为90.37万m3/d。
本实施例将象湖提升站处理规模设计为95万吨/日，象湖提升站出水和未处理的河水混合后入象湖，象湖断面的污染物浓度可达标。
表3象湖提升站设计规模和需去除污染物负荷
表4象湖提升站出水断面流量和水质
(2)圃田泽提升站规模设计，具体为：
a、确定圃田泽的水质要求，VCODcr＝20mg/L、VBOD5＝4mg/L、V氨氮＝1mg/L、V总磷＝0.2mg/L；
圃田泽提升站出水水质的要求为：VCODcr＝15mg/L、VBOD5＝3mg/L、V氨氮＝0.75mg/L、V总磷
＝0.1mg/L；
b、检测圃田泽提升站上游源头提升站(十七里河提升站、潮河提升站和十八里河提升站)取水断面总流量和出水断面污染物负荷、上游污水厂尾水水量和污染物负荷、生态补水水量和污染物负荷和漏排污水水量和污染物负荷，详见表5。
表5圃田泽提升站上游来水水量和污染物负荷
c、计算圃田泽取水断面的总流量和污染物终浓度：
表6圃田泽取水断面的总流量和污染物终浓度
d、对比圃田泽的水质现状，以超标比例最大的污染物浓度为依据，设计污染物需降低浓度和末端提升站处理规模，其中：
V'取水断面-V'提升站出水≤V'降低≤V'取水断面
具体的，超标比例最大的污染物为BOD5，BOD5的超标量为4.51mg/L，圃田泽提升站取水断面中BOD5总负荷为7.51mg/L，圃田泽提升站总流量为67.51万m3/d，象湖中的水(流量132.4万m3/d，BOD5浓度为3.55mg/L)将汇入圃田泽，圃田泽提升站出水水质的要求中VBOD5＝3mg/L，因此BOD5需降低浓度最小为7.51-3＝4.51mg/L。
4.51≤污染物需降低浓度≤7.51，
圃田泽提升站处理规模最小需为33.24万m3/d。
本实施例将圃田泽提升站处理规模设计为40万吨/日，圃田泽提升站出水、未处理的河水、象湖的水混合后入圃田泽，圃田泽断面的污染物浓度可达标(VCODcr＝20mg/L、VBOD5＝4mg/L、V氨氮＝1mg/L、V总磷＝0.2mg/L)。
表7圃田泽提升站设计规模和需去除污染物负荷
表8圃田泽提升站出水断面流量和水质
表9圃田泽水体流量和水质
3、提升站设计规模论证：
利用城市河流水动力水质模型进行论证。
建立各种工况模型，根据工况模型的模拟结果论证各工况下河道水质情况以及水质提升站规模，其中工况模型的建立是以相关水量和水质作为各种工况模型的输入数据，所述相关水量和水质包括入境水水量和水质、污水厂尾水水量和水质、生态补水水量和水质、漏排水量和水质，所述水质的指标包括CODcr浓度、BOD5浓度、氨氮浓度和总磷浓度。
工况模型一：在适宜生态流量条件下，不实施源头提升站和末端提升站；
模拟结果显示：主城区河道水质达不到地表III类水要求，CODcr浓度、BOD5浓度、氨氮浓度和总磷浓度均超标。
工况模型二：在适宜生态流量条件下，实施源头提升站和末端提升站；源头提升站包括：索须河提升站、潮河提升站、十七里河提升站、十八里河提升站；末端提升站包括：象湖提升站(处理规模：95m3/d)和圃田泽提升站(处理规模：40m3/d)。
模拟结果显示：主城区河道水质达到地表III类水要求。
工况模型三：在适宜生态流量条件下，实施源头提升站，不实施末端提升站；源头提升站包括：索须河提升站、潮河提升站、十七里河提升站、十八里河提升站；
模拟结果显示：入圃田泽的水达不到地表III类水要求。循环系统中的水质变差。
工况模型四：采用生态补水的方式进行水质提升，不实施水质提升站。完全依靠引黄补水使主城区河道水质达到地表III类水要求，每年引黄量为12.49亿m3，为主城区总可供水量的2倍以上，无法实现。
由此可以得出，本发明的城市河流水质提升系统是可持续且可行的。
4、水处理工艺确定：根据城市河流的水质现状和水质提升目标，确定具体的水处理工艺。若待处理河水中的固体悬浮物含量较高，则选用混凝+气浮/沉淀+过滤的预处理方式，若固体悬浮物含量和总磷含量较低，则采用过滤的预处理方式；
具体的，本实施例水处理工艺选用混凝+沉淀+活性焦吸附，活性焦滤速设定为6.5m/hr，洗焦废水回流至高效沉淀池。污泥主要为高效沉淀池产生的化学污泥。本实施例采用污泥干化焚烧技术解决污泥问题。
若末端提升站需对取水断面的全部水量进行提升处理，可将活性焦滤速由6.5m/hr提升至10m/hr，以满足处理取水断面全部水量的需求；还可以将串联的活性焦吸附设置为并联的活性焦吸附。
5、提升站位置的确定：在河道蓝线外，根据土地性质确定源头提升站和末端提升站的位置。索须河提升站设计位于入境河流索河、须河上游南侧；潮河提升站位于潮河上游以西；十七里河提升站位于十七里河上游；十八里河提升站污水处理厂入十八里河处；末端提升站位于河道末端的象湖、圃田泽这两个关键节点的上游，其中象湖提升站位于贾鲁河入象湖上游。圃田泽提升站位于七里河入圃田泽上游。
经过郑州市区河流水动力水质模型的论证分析，本方案实施后不仅可实现下游国控陈桥断面的稳定达标，而且可实现河道水质的全面提升的总体目标：
改善水环境：可为现状河道提供优质生态水约180万吨/日，增强河道自净能力，有效改善水生态环境质量，同时通过生态水系循环工程，实现水资源的循环利用。
节约水资源：经测算，投运后每年可节约9亿吨生态补水量，节省约6.4亿元水资源费。
控制“隐形污染”：可有效解决道路冲刷、庭院雨污混排、偶发污水漏排、管网破裂漏水等隐形污染问题，提升水生态环境抗风险能力。
实现长效保持：本实施例选择6个关键节点，可有效控制污染物源头，实现河道水质的长效保持，年削减主要污染物约2.88万吨。
破解污水处理厂定位瓶颈：城市生活污水处理厂的定位主要是实现污染物减排，出水无法满足水生态文明建设需求。本实施例通过提升河道水质，进一步削减河道水体污染物，解决河道“水量大、水质微污染”等难题，实现河道水生态环境的短期快速提升。
提高水资源利用量：本实施例提升河道水质后，可为流域生态景观、市政杂用提供优质水源，同时各场站可为周边工业生产、绿化浇洒等提供优质水源，有效缓解再生水管网未覆盖区域再生水利用问题。
保障下游用水安全：绿水工程全面提升河道水质，确保出境断面水质达标。同时郑州市是淮河流域最大的城市，市域范围内河道水质全面达到Ⅲ类，将有效保障淮河下游市民用水安全。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理及工艺条件所做的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (8)
1.一种城市河流水质提升系统的规划方法，其特征在于，
所述城市河流水质提升系统，包括源头提升站和末端提升站，所述源头提升站位于城市入境河流上游，末端提升站位于城市河流末端的关键节点的上游，源头提升站和末端提升站用于改善河流水质使河流出水断面的水质达标，所述关键节点包括需达到国控断面水质指标的节点；
所述方法包括以下内容：
(1)城市河流水动力水质模型建立、校核、验证：检测城市河流两个时间点的水量现状、水质现状，确定水质提升目标；建立城市河流水动力水质模型，对该城市河流水动力水质模型进行校核、验证；水量现状需检测城市河流不同节点的水量、污水厂尾水水量和生态补水量；水质现状需检测城市河流不同节点的污染物指标、污水厂尾水的污染物指标和生态补水的污染物指标；所述两个时间点分别为平水期和丰水期；
(2)提升站规模设计：源头提升站对入境水全部截流或部分截流处理，若源头提升站对取水断面全部截流处理，源头提升站的设计规模不小于所处河流的上游来水量和生态补水量之和；若源头提升站对取水断面部分截流处理，则源头提升站出水与未处理河水混合后达到水质要求；若源头提升站处理的是污水厂尾水，则源头提升站的设计规模等于污水处理厂的处理规模，且该源头提升站的变化系数与污水处理厂的变化系数一致；末端提升站对取水断面部分截流，使得末端提升站出水与未处理河水混合后达到水质要求；
步骤(2)中若源头提升站对取水断面部分截流处理，源头提升站的处理规模通过以下方法设计：
a、确定源头提升站的下游水质要求和源头提升站出水水质要求；
b、检测源头提升站上游来水水量及其污染物负荷、生态补水水量及其污染物负荷，所述污染物负荷包括CODcr负荷、BOD5负荷、氨氮负荷和总磷负荷；
c、计算源头提升站取水断面总流量和污染物总负荷，
Q取水断面＝Q上游来水+Q生态补水
WCODcr＝W上游来水CODcr+W生态补水CODcr
WBOD5＝W上游来水BOD5+W生态补水BOD5
W氨氮＝W上游来水氨氮+W生态补水氨氮
W总磷＝W上游来水总磷+W生态补水总磷
其中，Q取水断面表示源头提升站取水断面总流量，Q上游来水表示源头提升站上游来水水量，Q生态补水表示源头提升站生态补水水量；
WCODcr表示源头提升站取水断面CODcr总负荷，W上游来水CODcr表示源头提升站上游来水CODcr负荷，W生态补水CODcr表示源头提升站生态补水CODcr负荷，
WBOD5表示源头提升站取水断面BOD5总负荷，W上游来水BOD5表示源头提升站上游来水BOD5负荷，W生态补水BOD5表示源头提升站生态补水BOD5负荷，
W氨氮表示源头提升站取水断面氨氮总负荷，W上游来水氨氮表示源头提升站上游来水氨氮负荷，W生态补水氨氮表示源头提升站生态补水氨氮负荷，
W总磷表示源头提升站取水断面总磷总负荷，W上游来水总磷表示源头提升站上游来水总磷负荷，W生态补水总磷表示源头提升站生态补水总磷负荷；
d、对比源头提升站的下游水质要求，以超标比例最大的污染物浓度为依据，设计污染物需降低浓度和源头提升站处理规模，其中：
V取水断面-V提升站出水≤V降低≤V取水断面
V取水断面为超标比例最大的污染物在源头提升站取水断面中的浓度，W取水断面为超标比例最大的污染物在源头提升站取水断面中的总负荷，V提升站出水为超标比例最大的污染物在源头提升站出水水质要求中的浓度，V降低超标比例最大的污染物在源头提升站需降低的浓度，V下游为超标比例最大的污染物在源头提升站下游水质要求中的浓度，Q源头为源头提升站设计规模，a为综合衰减系数，e为自然指数；
(3)提升站设计规模论证：建立各种工况模型，根据工况模型的模拟结果论证各工况下河道水质情况以及水质提升站设计规模；
(4)水处理工艺确定：根据城市河流的水质现状和水质提升目标，确定具体的预处理方式；
(5)提升站位置的确定：在河道蓝线外，根据土地性质确定源头提升站和末端提升站的位置。
2.根据权利要求1所述的城市河流水质提升系统的规划方法，其特征在于，步骤(1)中城市河流水动力水质模型的校核、验证包括以下内容：
将第一时间点的入境水的水量和水质、污水厂尾水的水量和水质、生态补水的水量和水质输入到城市河流水动力水质模型中，将运行结果与第一时间点的城市河流不同节点的水质的实测结果进行对比，以校核城市河流水动力水质模型；根据污染物实测值和模拟值的含量差，核算河道沿途漏排污水量；将漏排污水量和水质以及第二时间点的入境水的水量和水质、污水厂尾水的水量和水质、生态补水的水量和水质输入到城市河流水动力水质模型中，再次将运行结果与第二时间点的城市河流不同节点的水质的实测结果进行对比，以验证城市河流水动力水质模型；所述第一时间点为丰水期，第二时间点为平水期；
步骤(1)中所述污染物指标包括CODcr浓度、BOD5浓度、氨氮浓度、总磷浓度、总氮浓度、高锰酸盐指数、固体悬浮物浓度和色度。
3.根据权利要求1所述的城市河流水质提升系统的规划方法，其特征在于，步骤(2)中末端提升站的处理规模，通过以下方法设计：
a、确定末端提升站下游关键节点的水质要求；
b、检测末端提升站上游来水水量和污染物负荷、生态补水水量和污染物负荷，所述末端提升站上游来水包括上游污水厂尾水、漏排污水和上游源头提升站取水断面总流量，所述污染物负荷包括CODcr负荷、BOD5负荷、氨氮负荷和总磷负荷；
c、计算末端提升站取水断面的总流量和污染物总负荷，
Q'取水断面＝Q”取水断面+Q'尾水+Q'生态补水+Q'漏排
W'CODcr＝W出水断面CODcr+W'尾水CODcr+W'生态补水CODcr+W'漏排CODcr
W'BOD5＝W出水断面BOD5+W'尾水BOD5+W'生态补水BOD5+W'漏排BOD5
W'氨氮＝W出水断面氨氮+W'尾水氨氮+W'生态补水氨氮+W'漏排氨氮
W'总磷＝W出水断面总磷+W'尾水总磷+W'生态补水总磷+W'漏排总磷
其中，Q'取水断面为末端提升站取水断面总流量，Q”取水断面为末端提升站上游所有的源头提升站取水断面总流量，Q'尾水为末端提升站上游污水处理厂尾水水量，Q'生态补水为末端提升站生态补水水量，Q'漏排为末端提升站上游漏排污水水量；
W'CODcr为末端提升站取水断面CODcr总负荷，W出水断面CODcr为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面CODcr负荷，W'尾水CODcr为末端提升站上游污水处理厂尾水CODcr负荷，W'生态补水CODcr为末端提升站生态补水CODcr负荷，W'漏排CODcr末端提升站上游漏排污水CODcr负荷，
W'BOD5为末端提升站取水断面BOD5总负荷，W出水断面BOD5为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面BOD5负荷，W'尾水BOD5为末端提升站上游污水处理厂尾水BOD5负荷，W'生态补水BOD5为末端提升站生态补水BOD5负荷，W'漏排BOD5末端提升站上游漏排污水BOD5负荷，
W'氨氮为末端提升站取水断面氨氮总负荷，W出水断面氨氮为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面氨氮负荷，W'尾水氨氮为末端提升站上游污水处理厂尾水氨氮负荷，W'生态补水氨氮为末端提升站生态补水氨氮负荷，W'漏排氨氮为末端提升站上游漏排污水氨氮负荷，
W'总磷为末端提升站取水断面总磷总负荷，W出水断面CODcr为末端提升站上游所有的源头提升站出水断面总磷负荷，W'尾水总磷为末端提升站上游污水处理厂尾水总磷负荷，W'生态补水总磷为末端提升站生态补水总磷负荷，W'漏排总磷为末端提升站上游漏排污水总磷负荷；
d、对比末端提升站下游关键节点的水质要求，以超标比例最大的污染物浓度为依据，设计污染物需降低浓度和末端提升站处理规模，其中：
V'取水断面-V'提升站出水≤V'降低≤V'取水断面
V'取水断面为超标比例最大的污染物在末端提升站取水断面中的浓度，W'取水断面为超标比例最大的污染物在末端提升站取水断面中的总负荷，V'提升站出水为超标比例最大的污染物在末端提升站出水水质要求中的浓度，V'降低为超标比例最大的污染物在末端提升站需降低的浓度，V'下游为超标比例最大的污染物在末端提升站下游关键节点水质要求中的浓度，Q末端为末端提升站设计规模，a为综合衰减系数，e为自然指数，V其他为超标比例最大的污染物在其他要汇入末端提升站下游关键节点的水体中的浓度，Q其他为其他要汇入末端提升站下游关键节点的水体的流量。
4.根据权利要求1所述的城市河流水质提升系统的规划方法，其特征在于，步骤(3)中所述工况模型的建立是以相关水量和水质作为各种工况模型的输入数据，所述相关水量和水质包括入境水水量和水质、污水厂尾水水量和水质、生态补水水量和水质、漏排水量和水质。
5.根据权利要求1所述的城市河流水质提升系统的规划方法，其特征在于，所述源头提升站和末端提升站采用预处理和吸附工艺进行水质提升，所述预处理包括混凝、气浮/沉淀或过滤。
6.根据权利要求5所述的城市河流水质提升系统的规划方法，其特征在于，所述吸附工艺为活性焦/炭吸附工艺或改性活性焦/炭吸附工艺。
7.根据权利要求1所述的城市河流水质提升系统的规划方法，其特征在于，对于外部水资源短缺的河流，该城市河流水质提升系统还包括生态水系循环系统，所述生态水系循环系统包括取水泵和管线，取水泵从经过末端提升站处理过的河流中提取河水，通过管线补充到外部水资源短缺的河流中；所述关键节点还包括生态水系循环系统的取水点。
8.根据权利要求1所述的城市河流水质提升系统的规划方法，其特征在于，利用源头提升站和末端提升站分别对城市入境水和出境水进行水质提升，另外还包括对城市河流进行中间控制，中间控制的措施包括：对源头提升站和末端提升站之间的河流截取漏排污水和初雨污水、底泥清淤、面源污染控制和污水厂尾水提标。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN102745876A (zh) * | 2012-08-12 | 2012-10-24 | 桂林理工大学 | 协调集中式和分散式城市污水厂关系的污泥处理处置方法 |
| WO2018137059A1 (zh) * | 2017-01-24 | 2018-08-02 | 广东兴达顺科技有限公司 | 一种机器人参与的示警系统及方法 |
| CN108664647A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-10-16 | 环境保护部环境规划院 | 一种集成水环境模型的流域精细化管理系统 |
| CN109598376A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-09 | 河海大学 | 一种优化生态补水量的方法 |
| CN109763453A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-17 | 武汉市规划设计有限公司 | 用于城市内部河渠污染综合治理的方法 |
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| "成都市水生态文明建设现状及对策研究";于建华，等;《文化建设》;20151231;62-67 * |
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