CN114620843B - 一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，该系统主要包括微生态污染物去除单元：生物固定床模块、曝气模块和推流模块；还包括监测单元，绿色能源单元等。通过在河道内生物固定床方法布设填料，形成生物膜，对水体污染物进行降解。当河道水体氧气不足时，曝气模块对生物膜进行充分曝气，促进氮磷污染物的降解。当河道水体流速较慢或较快时，通过推流装置调节水体流速，保证合适的水体滞留时间，提高污染物的去除效果。水体流速的调节可结合数学模型算法，更加精准。本发明智慧系统强化河道固定生物膜的污染物去除效果，缩短了处理周期，提高了处理效率。
Description
技术领域
本发明属河道污染治理领域，具体涉及一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统。
背景技术
多年来，我国水污染状况非常严重，水体富营养化日益严峻，氮磷元素严重超标。江、河、湖泊水污染负荷早已超过其水环境容量。废(污)水排放量仍在增长，七大江河水质继续在恶化，Ⅴ类和劣于Ⅴ类水所占比例仍很高。
当前，国内外的自然水体生态修复技术发展快速，主要包括生物膜修复技术、微生物制剂技术、人工浮岛技术等。其中，生物膜修复技术一般作为河流治理的主要技术，应用较为成熟，微生物制剂技术投入成本高，人工浮岛技术一般作为辅助技术使用。
生物膜修复技术立足于恢复、强化微生物群落来净化水体，其将微生物通过一定的技术手段(如利用载体材料、包埋物质或合理控制水力条件等)，使微生物固着生长，提高生物反应器内的微生物数量，利于去除氮、高浓度有机物和难以生物降解的物质等，从而提高了整个系统的处理能力和适应性。
但是，在生物膜修复过程中还存在以下不足：(1)水体受到污染后，有机物聚增，好氧分解剧烈，耗氧超过溶氧，河水中溶解氧降低，不利于微生物的附着增长；(2)流速会随着河道宽度变化，岸边流速慢，水体滞留时间长，阻碍水体复氧，降低处理效果；(3)老化的生物膜易脱落，对环境造成二次污染。
由于自然水体内含有大量的细菌、藻类等的微生物孢子，当外界环境适宜时，能够自然生长繁殖。藻类作为生态系统中的初级生产者，其对各种形式的无机氮和磷酸盐均具有很强的吸收效果。如果能够充分利用这些细菌，则生物膜修复技术的效率和效果将会大大提高。
发明内容
针对本领域现有技术的不足，本发明提供一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统。
本发明在河道内采用生物固定床方法布设填料，形成生物膜，对水体污染物进行降解。当河道水体氧气不足时，曝气模块对生物膜进行充分曝气，促进氮磷污染物的降解。当河道水体流速较慢或较快时，通过推流装置调节水体流速，保证合适的水体滞留时间，提高污染物的去除效果。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，主要包括微生态污染物去除单元；所述微生态污染物去除单元包括生物固定床模块、曝气模块和推流模块；
所述生物固定床模块包括载体固定架、载体、浮球、沉锚；所述载体固定架为不锈钢多层状网架，各层间填充固定载体；所述载体固定架完全置于河道内，通过铰链固定于河岸的固定桩上，其底部设有沉锚，将其固定避免水流冲击移位；其顶部连接有若干浮球，所述浮球为聚乙烯环境监测浮球；载体为固定改性复合有机载体。
所述曝气模块包括曝气控制器、曝气机、溶解氧监测传感器和布气管；曝气控制器分别与溶解氧监测传感器、曝气机电联接；所述曝气控制器和曝气机位于河岸上，所述溶解氧监测传感器设置于河道液面以下2/3处，位于载体固定架附近；所述布气管一端与曝气机连接，另一端盘式固定于载体固定架底层，均匀分布大量布气口；优选地，所述溶解氧监测传感器为高敏感度探头，精确度为0.01mg-O/L；所述曝气机为微纳米气泡曝气机，微纳米气泡曝气机可充分曝气并减小气体湍流对生物膜的冲刷。
所述推流模块包括推流控制器、潜水推流器、流速监测传感器；推流控制器分别与流速监测传感、潜水推流器电联接；推流控制器位于河岸上，潜水推流器和流速监测传感器都设置在水中，位于微生态污染物去除单元附近。优选地，所述潜水推流器为QJB型低速推流器，流速在0.1-0.5m/s。在本发明一个案例中通过控制流速为0.302m/s，提高了对污染物的去除效率。所述流速监测传感器为高敏感度探头，精度为0.1％。
进一步地，本发明所述系统，还包括监测单元，所述检测单元包括污染物自动监测模块和藻类自动识别模块；
所述污染物自动监测模块包括污染物监测装置、污染物监测传感器、微生物自动投加装置；所述污染物监测装置分别与污染物监测传感器、微生物自动投加装置电联接；污染物监测装置设置在河岸上，污染物监测传感器和微生物自动投加装置设置在水中，位于载体固定架附近。
优选地，所述污染物监测传感器为高敏感探头，精度为0.1％，设置在河道中间，自动监测河道中的污染物(氨氮、COD、总磷、总氮等)。所述微生物自动投加装置可以根据需要自动投放氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌、反硝化菌、噬磷菌、异养菌等细菌粉末；当水体中污染物浓度超过地表水Ⅴ类标准时，投加相应的细菌粉末，提高对污染物的去除效果。
所述藻类自动识别模块包括水泵、图片采集及处理装置；所述水泵为电磁隔膜计量泵，取水100-200ml，设置在河岸上，与图片采集及处理装置电联接。所述图片采集及处理装置为浮游藻类AI识别系统，可以进行多景深显微拍摄，能在无人值守条件下实现藻类种类、比例、藻密度等指标自动分析输出。
污染物自动监测和藻类自动识别模块协同研究生物膜对水体各项污染物的去除效果以及对浮游藻类种群的影响，可从微生物生态角度评价水体原位修复措施的可行性和有效性。
进一步地，本发明系统还包括绿色能源单元，所述绿色能源单元包括设置在河道两岸的储蓄电池组、太阳能电池板；绿色能源单元与系统内其他组件：溶解氧监测传感器和微纳米气泡曝气、潜水推流器、流速监测传感器、水泵、污染物监测传感器、污染物监测装置、微生物自动投加装置、图片采集及处理装置等电联接，为其提供所需电力。
进一步地，本发明所述系统还包括微生态循环单元，所述微生态循环单元包括鱼类，生物膜、底泥微生物、藻类、浮游生物等；光能合成细菌、微藻类和浮游生物等底泥微生物附于载体上，形成生物膜，吸收水中氮磷等元素，进行生长繁殖。脱落的生物膜、藻类、浮游生物等被鱼类吃掉，鱼类的排泄物又可以为水草、藻类、光能合成细菌等提供养分，促进光合作用，光合作用又可以为水体增加氧气，从而形成完整的微生态体系良性循环。
更进一步地，为进一步提高污染物去除效率，配合数学模型调节水体流速。具体是，进行不同流速下氨氮降解速率的实验，使用数学模型的方法，建立水体污染物-流速模型。所述推流模块可根据模型方程结算结果调节水体流速。所述流速方程：SOUR＝μmax*K*eAT，在忽略碱度限制的条件下底泥微生物的生长速率用下式表示：μ＝μmax*eAT。式中：μ：底泥微生物的比生长速率，d-1；μmax：底泥微生物的最大比生长速率，d-1；T：流速参数；A：系统流速，m/s。所述的模型方程中SOUR与μ存在正比关系，使用T作为参数表示这种关系可得到如下表达式SOUR＝μmax*K*eAT其中：SOUR：底泥微生物比耗氧速率，mg-O/g/h；T：流速参数。使用模型方程对实验数据进行模拟，确定出流速对底泥微生物影响动力学方程及参数值T所测得的动力学参数，带入活性污泥模型(ASM)中，运用GPS-X软件可以对实际河道处理工艺进行模拟和预测。从而可以实现精准调节，根据需要启动推流器给水体提供合适的流速，提高处理效率。
本发明一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，运行步骤如下：
步骤1，使用生物固定床方法布设填料，在水体内放置生物固定床模块。载体上形成生物膜，对水体污染物进行降解。生物膜自滤料向外可分为厌氧层、缺氧层、好氧层、附着水层、运动水层，有些污染物质在好氧条件下易分解，有的在厌氧条件下易分解，利用生物膜可以同时提供好氧和厌氧环境。生物膜中的微生物吸收分解水中的氮磷元素，使污水得到净化，微生物也得到增殖。
步骤2，当河道水体氧气不足时，曝气模块对生物膜进行充分曝气，促进氮磷污染物的降解。当河道水体流速较慢或较快时，通过推流模块保证水体流速为0.302m/s，保证合适的水体滞留时间，提高污染物的去除效果。
为进一步提高效率，在实验室进行不同流速下氨氮降解速率的实验。使用数学模型的方法，对流速的参数进行求解，基于这些参数可以确定流速对污染物去除的影响，给水体提供合适的流速提供理论支撑，同时实现高效的水处理效率。
步骤3，启动污染物自动监测和藻类自动识别模块，主要监测氨氮、COD、TN、浮游藻类等，得出生物膜对水体各项污染物的去除效果以及对浮游藻类种群的影响，从不同角度评价水体原位修复措施的可行性和有效性。为以后的生物膜治理河道污染提供借鉴作用。
步骤4，建立微生态循环单元：向河道中投加鱼类，脱落生物膜、光能合成细菌、藻类、浮游生物等作为鱼类的饵料，被降解吸收。有利于鱼类聚集，从而建立微生态循环单元，提高污染物去除效果，形成完整水体内微生态体系良性循环。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明基于传统河道固定生物膜法，通过推流-曝气模块为微生物提供充足的DO，促进光能合成细菌、藻类和浮游生物的生长繁殖，与生物膜共同降解水体中的污染物，强化河道固定生物膜的污染物去除效果，缩短了处理周期，提高了处理效率。
(2)本发明还增加了流速模型方程：在实验条件下进行不同流速下氨氮降解速率的实验，为水体调节合适的流速提供理论支撑，促进实现高效的水处理效率。根据流速-氨氮降解速率关系方程可以计算出河道内生物膜任何一点的理论氨氮降解速率(暂不考虑生物膜的阻流作用)，依据流速和氨氮降解速率及降解时间，对载体填料的布设深度、长度进行定量计算。根据旱期和汛期的水量大小，采用推流或阻流的方式，控制生物膜河段流速，提高污染物去除速率的同时也能够对生物膜起到保护作用。
(3)本发明还增设污染物自动监测装置(主要监测氨氮、COD、TN等)和藻类自动识别装置，动态研究生物膜对水体各项污染物的去除效果以及对浮游藻类种群的影响，从不同角度评价水体原位修复措施的可行性和有效性，为以后的生物膜治理河道污染提供借鉴作用。
(4)本发明的微生态结构及多样性更为安全，稳定性更高。生物膜来自水体内微生物，适当投加鱼类，脱落生物膜、光能合成细菌、藻类、浮游生物等作为鱼类的饵料，被降解吸收，形成完整的微生态体系良性循环。
(5)本发明使用数学模型的方法测定流速对污染物去除的影响，较之于其它传统方法，更加严谨和精确，模型方程的使用实现了定量化的研究。数学模型的优势在于可以统筹各方面的影响因素，寻求一个最适化的环境条件，从而提高河水处理效果。本发明可以确定和河道底泥微生物的因素参数，从而完善河道底泥微生物数学模型，从而提高微生物的活力和河水处理效果。
附图说明
图1为本发明推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统示意图。
图中：1蓄电池组；2太阳能电池板；3曝气机；4管线；5河岸；6河道液位；7载体固定架；8布气管；9鱼类；10水草类；11光能合成细菌；12微藻类；13浮游生物；14生物膜；15浮球；16载体；17沉锚；18溶解氧监测装置；19流速监测传感器；20潜水推流器；21水泵；22污染物监测传感器；23污染物监测装置；24微生物自动投加装置；25图片采集及处理装置；26曝气控制器，27推流控制器。
图2为本发明实验例1不同流速下氨氮降解速率图。
图3为本发明实验例1河道上下游氨氮对比图。
图4为本发明实验例1河道上下游COD对比图。
图5为本发明实验例1河道上下游TN对比图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施案例对本申请的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1：一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，如图1所示，该系统包括污染物去除单元、微生态循环单元、绿色能源单元等。
所述污染物去除单元，包括固定床模块、曝气模块、推流模块；所述固定床模块包括载体固定架7、载体16、浮球15、沉锚17；所述载体固定架7为不锈钢多层状网架，各层间填充固定载体16；所述载体固定架7完全置于河道内，通过铰链固定于河岸5的固定桩上，其底部设有沉锚17，将其固定避免水流冲击移位；其顶部连接有若干浮球15，所述浮球15为聚乙烯环境监测浮球，起标记、支撑作用，浮球尺寸规格根据具体填料情况进行选择；载体16为固定改性复合有机载体，比表面积大，空隙率高，光能合成细菌、微藻类和浮游生物等易附着其上并形成生物膜。
所述曝气模块包括曝气控制器26、布气管8、曝气机3、溶解氧监测传感器18；所述曝气控制器26分别与溶解氧监测传感器18、曝气机3电联接；所述曝气控制器26和曝气机3位于河岸上，所述溶解氧监测传感器18设置于河道液面以下2/3处，位于载体固定架7附近；所述布气管8一端与曝气机3连接，另一端盘式固定于载体固定架7的底层，均匀分布大量布气口；所述溶解氧监测传感器18为高敏感度探头，精确度为0.01mg-O/L；所述曝气机3为微纳米气泡曝气机，微纳米气泡曝气机可充分曝气并减小气体湍流对生物膜的冲刷。
所述推流模块包括推流控制器27、流速监测传感器19、潜水推流器20；所述推流控制器27分别与流速监测传感器19、潜水推流器20电联接；推流控制器27位于河岸上，潜水推流器20和流速监测传感器19都设置在水中，位于载体固定架7附近；所述潜水推流器20为QJB型低速推流器，流速在0.1-0.5m/s，控制流速为0.302m/s，提高对污染物的去除效率。所述流速监测传感器19为高敏感度探头，精度为0.1％。
所述微生态循环单元包括鱼类9，生物膜14、微生物11、藻类12、浮游生物13等；光能合成细菌、藻类、浮游生物等附于载体上，形成生物膜14，微生物吸收水中氮磷等元素，进行生长繁殖。脱落的生物膜、藻类、浮游生物等被鱼类吃掉，鱼类的排泄物又可以为水草、藻类、光能合成细菌等提供养分，促进光合作用，光合作用又可以为水体增加氧气，从而形成完整的微生态体系良性循环。
所述绿色能源单元包括设置在河道两岸的储蓄电池组1、太阳能电池板2；绿色能源单元与系统内其他组件：溶解氧监测传感器18和微纳米气泡曝气机3、潜水推流器20、流速监测传感器19、水泵21、污染物监测传感器22、污染物监测装置23、微生物自动投加装置24、图片采集及处理装置25等电联接，为其提供所需电力。
本发明系统的工作原理：使用生物固定床方法布设填料，形成生物膜，对水体污染物进行降解。有些污染物质在好氧条件下易分解，有的在厌氧条件下易分解，利用生物膜可以同时提供好氧和厌氧环境，对污染物进行不同的降解。生物膜中的微生物吸收分解水中的氮磷元素，使污水得到净化，微生物也得到增殖。当河道水体氧气不足时，曝气机对生物膜进行充分曝气，促进氮磷污染物的降解。当河道水体流速较慢或较快时，通过推流装置保证水体流速在合理范围，保证合适的水体滞留时间，提高污染物的去除效果。此外，通过增加监测单元，可以实时监测水体内各项污染物含量变化以及对浮游藻类种群的影响，从微生物生态角度观测本发明系统在水体原位修复措施的可行性和有效性。并可以及时调整相关参数，提高系统效率。向河道中投加鱼类、微生物、藻类等形成微生态循环：脱落生物膜、底泥微生物、藻类、浮游生物等作为鱼类的饵料，被降解吸收，同时，充氧装置为鱼类提供充足的氧气，有利于鱼类聚集，从而去除污染物，形成完整的微生态体系良性循环。
实施例2：一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，该系统装置结构与实施例1相同，所不同的是，还包括监测单元。所述监测单元包括污染物自动监测模块和藻类自动识别模块；
所述污染物自动监测模块包括污染物监测装置23、污染物监测传感器22、微生物自动投加装置24；所述污染物监测装置23分别与污染物监测传感器22、微生物自动投加装置24电联接；污染物监测装置23设置在河岸上，污染物监测传感器22和微生物自动投加装置24设置在水中，位于载体固定架7附近。
所述污染物监测传感器22为高敏感探头，精度为0.1％，设置在河道中间，自动监测河道中的污染物(氨氮、COD、总磷、总氮等)。所述微生物自动投加装置24可以根据需要自动投放氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌、反硝化菌、噬磷菌、异养菌等细菌粉末；当水体中污染物浓度超过地表水Ⅴ类标准时，投加相应的细菌粉末，提高对污染物的去除效果。
所述藻类自动识别模块包括水泵21、图片采集及处理装置25；所述水泵为电磁隔膜计量泵，取水100-200ml，设置在河岸上，与图片采集及处理装置25电联接。所述图片采集及处理装置25为浮游藻类AI识别系统，可以进行多景深显微拍摄，能在无人值守条件下实现藻类种类、比例、藻密度等指标自动分析输出。
实施例3：一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，该系统装置结构与实施例1或实施例2相同，所不同的是，增加数学模型算法：进行不同流速下氨氮降解速率的实验，利用数学模型法，建立水体污染物-流速模型。所述推流模块可根据模型方程结算结果调节水体流速。所述流速方程：SOUR＝μmax*K*eAT，在忽略碱度限制的条件下底泥微生物的生长速率用下式表示：μ＝μmax*eAT。式中：μ：底泥微生物的比生长速率，d-1；μmax：底泥微生物的最大比生长速率，d-1；T：流速参数；A：系统流速，m/s。所述的模型方程中SOUR与μ存在正比关系，使用T作为参数表示这种关系可得到如下表达式SOUR＝μmax*K*eAT其中：SOUR：底泥微生物比耗氧速率，mg-O/g/h；T：流速参数。使用模型方程对实验数据进行模拟，确定出流速对底泥微生物影响动力学方程及参数值T所测得的动力学参数，带入活性污泥模型(ASM)中，运用GPS-X软件可以对实际河道处理工艺进行模拟和预测。从而可以实现精准调节，根据需要启动推流器给水体提供合适的流速，提高处理效率。
实施例4：一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，该系统包括前述实施例所述污染物去除单元、微生态循环单元、监测单元、绿色能源单元等，并增加数学模型算法。
实验例1：推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统的应用
以山东省济南市天桥区小清河河段进行的推流曝气强化河道固定生物膜去除污染及原位修复试验为例。
一、建立数学模型，预测推流曝气强化河道固定生物膜去除污染及原位修复措施的可行性和有效性。
在实验室进行不同流速下氨氮降解速率的实验。使用数学模型的方法，对流速的参数进行求解，基于这些参数可以确定流速对污染物去除的影响，给水体提供适当的流速提供理论支撑，同时实现高效的水处理效率。
(1)采集信息建立数学模型。藻类生物总量的藻密度与水体中的总氮(TN)和总磷(TP)有相关性，金藻、黄藻为贫营养型水体的优势种，甲藻、隐藻和硅藻为中营养型水体的优势种，而蓝藻、绿藻为富营养型水体的优势种，通过观察藻类判断水体营养水平。
(2)流速对微生物的模型方程是SOUR＝μmax*K*eAT，在忽略碱度限制的条件下底泥微生物的生长速率用下式表示：μ＝μmax*eAT。式中：μ：底泥微生物的比生长速率，d-1；μmax：底泥微生物的最大比生长速率，d-1；T：流速参数；A：系统流速m/s。所述的模型方程中SOUR与μ存在正比关系，使用T作为参数表示这种关系可得到如下表达式SOUR＝μmax*K*eAT其中：SOUR：底泥微生物比耗氧速率，mg-O/g/h；T：流速参数。使用模型方程对实验数据进行模拟，确定出流速对底泥微生物影响动力学方程及参数值T。在上述模型方程的条件下，求得流速对底泥微生物影响的动力学参数值：T流速＝6.0139。所测得的动力学参数，带入活性污泥模型(ASM)中，运用GPS-X软件可以对实际河道处理工艺进行模拟和预测。
(3)最终确定不同流速下氨氮降解速率数学模型(图2)。
二、采用本发明推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统去除污染及原位修复试验
(1)在山东省济南市天桥区小清河的五柳闸和还乡店之间的河段进行试验。两个监测断面之间长340m、河水平均流速0.029m/s。推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物系统从试验段开始每隔25m设置一个，固定床框架长20m，宽3m，高1.5m。载体即垂直悬挂的丝状生物填料为有机高分子弹性材料，丝状填料表面具有毛刺结构。在试验段前端设置溶解氧(DO)监测装置、流速监测装置，当DO＜2mg/L时，对水面进行曝气，当流速不足时，启动推流装置，提高流速。
从2021年1月13日开始取样，分别采集上游(距试验段20m)、试验段(中间位置)、下游(距试验段20m)的3组样品进行污染物分析检测，从4月24日开始启动推流曝气装置。
(2)河道上下游氨氮对比图(图3)结果显示，项目建成初期(2021年1月13日)，河道上游来水氨氮为3.7-4.0mg/L，经本工程措施处理后，出水氨氮为3.0-3.2mg/L，氨氮最高去除率45.97％，最低去除率14.20％，平均去除率在23.45％。运行130天后，河道上游来水氨氮为0.7-1.0mg/L，经本工程措施处理后，出水氨氮为0.6-0.8mg/L，氨氮最高去除率73.76％，氨氮最低去除率8.10％，氨氮平均去除率39.94％。经过生物膜处理后，氨氮浓度和下游相比，有很大的改善。
(3)河道上下游COD对比图(图4)结果显示，项目建成初期(2021年1月13日)，河道上游来水CODcr为19.5-20.7mg/L，经本工程措施处理后，出水CODcr为18.2-18.8mg/L，CODcr最高去除率48.12％，CODcr平均去除率1.51％。运行130天后，河道上游来水CODcr为10.2-12.5mg/L，经本工程措施处理后，出水CODcr为9.5-9.8mg/L，CODcr最高去除率56.92％，CODcr最低去除率-28.07％，CODcr平均去除率18.23％。经过生物膜处理后，COD浓度和下游相比，有很大的改善。
(4)河道上下游TN对比图(图5)结果显示，项目建成初期(2021年1月13日)，河道上游来水TN为10-12mg/L，经本工程措施处理后，出水TN为10-11.5mg/L，TN最高去除率3.28％，TN平均去除率较低。运行130天后，河道上游来水TN为9-10.5mg/L，经本工程措施处理后，出水TN为7-9mg/L，TN最高去除率37.07％，TN平均去除率15.26％。经过生物膜处理后，TN浓度和下游相比，有很大的改善。
Claims (5)
1.一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，其特征是，该系统包括污染物去除单元；所述污染物去除单元，包括固定床模块、曝气模块、推流模块；
所述固定床模块包括载体固定架(7)、载体(16)、浮球(15)、沉锚(17)；所述载体固定架(7)为不锈钢多层状网架，各层间填充固定载体(16)；所述载体固定架(7)完全置于河道内，通过铰链固定于河岸(5)的固定桩上，其底部设有沉锚(17)，其顶部连接有若干浮球(15)；
所述曝气模块包括曝气控制器(26)、布气管(8)、曝气机(3)、溶解氧监测传感器(18)；所述曝气控制器(26)分别与溶解氧监测传感器(18)、曝气机(3)电联接；所述曝气控制器(26)和曝气机(3)位于河岸上，所述溶解氧监测传感器(18)设置于河道液面以下2/3处，位于载体固定架(7)附近；所述布气管(8)一端与曝气机(3)连接，另一端盘式固定于载体固定架(7)的底层，均匀分布大量布气口；所述推流模块包括推流控制器(27)、流速监测传感器(19)、潜水推流器(20)；所述推流控制器(27)分别与流速监测传感器(19)、潜水推流器(20)电联接；推流控制器(27)位于河岸上，潜水推流器(20)和流速监测传感器(19)都设置在水中，位于载体固定架(7)附近；
所述系统还包括监测单元，所述监测单元包括污染物自动监测模块和藻类自动识别模块；
所述污染物自动监测模块包括污染物监测装置(23)、污染物监测传感器(22)、微生物自动投加装置(24)；所述污染物监测装置(23)分别与污染物监测传感器(22)、微生物自动投加装置(24)电联接；污染物监测装置(23)设置在河岸上，污染物监测传感器(22)和微生物自动投加装置(24)设置在水中，位于载体固定架(7)附近；
所述藻类自动识别模块包括水泵(21)、图片采集及处理装置(25)；所述水泵(21)设置在河岸上，与图片采集及处理装置(25)电联接；
所述系统还包括绿色能源单元；所述绿色能源单元包括设置在河道两岸的储蓄电池组(1)、太阳能电池板(2)；绿色能源单元与系统内其他组件电联接，为其提供所需电力；
所述系统还包括微生态循环单元；所述微生态循环单元包括鱼类(9)、生物膜(14)、微生物(11)、藻类(12)、浮游生物(13)；所述生物膜(14)由微生物附于载体(16)上形成的；
所述系统内增加数学模型算法：进行不同流速下氨氮降解速率的实验，利用数学模型法，建立水体污染物-流速模型；所述推流模块可根据模型方程结算结果调节水体流速；
所述流速方程：SOUR＝μmax*K*eAT，在忽略碱度限制的条件下底泥微生物的生长速率用下式表示：μ＝μmax*eAT；式中：μ：底泥微生物的比生长速率，d-1；μmax：底泥微生物的最大比生长速率，d-1；T：流速参数；A：系统流速，m/s；所述的模型方程中SOUR与μ存在正比关系，使用T作为参数表示这种关系可得到如下表达式SOUR＝μmax*K*eAT其中：SOUR：底泥微生物比耗氧速率，mg-O/g/h；T：流速参数；
所述推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，运行步骤如下：
步骤1，使用生物固定床方法布设填料，在水体内放置生物固定床模块，载体上形成生物膜，对水体污染物进行降解，生物膜自滤料向外可分为厌氧层、缺氧层、好氧层、附着水层、运动水层，有些污染物质在好氧条件下易分解，有的在厌氧条件下易分解，利用生物膜可以同时提供好氧和厌氧环境，生物膜中的微生物吸收分解水中的氮磷元素，使污水得到净化，微生物也得到增殖；
步骤2，当河道水体氧气不足时，曝气模块对生物膜进行充分曝气，促进氮磷污染物的降解，当河道水体流速较慢或较快时，通过推流模块保证水体流速为0.302m/s，保证合适的水体滞留时间，提高污染物的去除效果；
步骤3，启动污染物自动监测和藻类自动识别模块，主要监测氨氮、COD、TN、浮游藻类等，得出生物膜对水体各项污染物的去除效果以及对浮游藻类种群的影响，从不同角度评价水体原位修复措施的可行性和有效性，为以后的生物膜治理河道污染提供借鉴作用；
步骤4，建立微生态循环单元：向河道中投加鱼类，脱落生物膜、光能合成细菌、藻类、浮游生物等作为鱼类的饵料，被降解吸收，有利于鱼类聚集，从而建立微生态循环单元，提高污染物去除效果，形成完整水体内微生态体系良性循环。
2.如权利要求1所述的一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，其特征是，所述溶解氧监测传感器(18)为高敏感度探头，精确度为0.01mg-O/L；所述曝气机(3)为微纳米气泡曝气机。
3.如权利要求1所述的一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，其特征是，所述潜水推流器(20)为QJB型低速推流器，流速在0.1-0.5m/s；所述流速监测传感器(19)为高敏感度探头，精度为0.1％。
4.如权利要求1所述的一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，其特征是，所述污染物监测传感器(22)为高敏感探头，精度为0.1％，设置在河道中间，自动监测河道中的污染物；所述微生物自动投加装置(24)可以根据需要自动投放氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌、反硝化菌、噬磷菌、异养菌等细菌粉末。
5.如权利要求1所述的一种推流曝气强化河道固定生物膜去除污染物的智慧系统，其特征是，所述图片采集及处理装置(25)为浮游藻类AI识别系统，可以进行多景深显微拍摄，在无人值守条件下实现藻类种类、比例、藻密度等指标自动分析输出。
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