CN209383612U

CN209383612U - 一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统

Info

Publication number: CN209383612U
Application number: CN201822005595.6U
Authority: CN
Inventors: 李冬梅; 施鹏; 左倬; 郑刚; 杜观超; 马艳; 仲跃; 孟瑞华; 曹勋; 仓基俊; 王万忠
Original assignee: Yancheng City Salt Longhu Drinking Water Source Management Office; Nanjing University Yancheng Environmental Protection Technology and Engineering Research Institute
Current assignee: Yancheng City Salt Longhu Drinking Water Source Management Office; Nanjing University Yancheng Environmental Protection Technology and Engineering Research Institute
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2019-09-13
Anticipated expiration: 2028-11-30

Abstract

本实用新型公开了一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，属于水处理技术领域。包括沿着水流方向依次布置的沉淀区、填料区和湿地植物区三段；所述沉淀区内垂直水流方向设置两道挡水板，沿水流方向的第一道挡水板上部超出河道正常水位200～500mm，底部沉入河底，在河底以上200～500mm处横向每隔一定间距开孔；顺水流方向的第二道挡水板上部位于河道正常水位下200～500mm，底部沉入河底；挡水板设置后实现上游来水从底部进入沉淀区，从上层流出沉淀区沿着水流方向依次布置。本实用新型利用植物‑生物的同化、吸收、转化等作用进一步降低水源水中污染物质，具有基建投资少、实施简单、运行稳定、效果显著等优点。

Description

一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，更具体地说，是一种针对河流型水源地水体的原位预处理技术。

背景技术

随着我国现代化建设进程的加快，大量工业废水和生活污水不经处理或处理不达标而直接排放，使得城市河流黑臭现象严重，导致城镇的水源地也受到不同程度的污染。水源水中的污染物种类和数量大大增加、性质复杂，但是浓度又相对较低，尤其是那些难降解、已生物累积的有机污染物对人体健康危害极大。而自来水水厂以除浊和消毒为主的常规的水处理工艺对水中微量污染物质没有明显的去除效果，出水水质难以达到水质安全要求。因此，需要对水源水进行合理的预处理，以减轻后续水厂处理工艺的负荷。

水的预处理通常是指在常规处理工艺面前，采用适当物理、化学和生物的处理方法，对水中的污染物进行初级去除，同时可以使常规处理更好地发挥作用，减轻常规处理的负担，改善和提高饮用水水质。目前，常用的预处理技术有曝气法、吸附法、化学药剂法、生物法。其中，曝气法通常不单独使用，如与生物法组合使用，可有效降低水体中的氨氮。吸附法常用一些如活性炭、天然沸石等具有巨大比表面积且吸附能力强的固体材质，可降低水体中浊度、色度等，是水厂常用的处理技术之一。但是，因为这些吸附材料具有不可再生性，且需要固定的反应设备，运行费用高，不适合应用在水源水原位预处理工艺中。化学药剂法主要是采用氧化能力强的药剂，如高锰酸钾、氯、臭氧等，通过破坏水体中污染物的结构，达到转化或分解污染物的目的。该技术也是水厂常用的处理技术之一，污染物去除效果显著，但是使用化学药剂处理饮用水往往具有一定的安全风险，且用在水源地预处理过程中，处理成本高、对河流生态系统影响大等。水源水的生物预处理方法主要就是生物膜法，包括生物接触氧化池、生物滤池、生物转盘、生物流化床等。另外，人工湿地也是目前运用较多的预处方法之一，不管是生物膜法还是人工湿地法，对水体中的氨氮和有机物均具有较好的去除效果，且经济有效、无二次污染、运行成本低、管理简便。

在水源地原位预处理技术研究中，国内学者开展了众多方面的研究。刘科军、吕锡武等利用三阶跌水曝气反应器处理了太湖边充山水库水厂的水源水，水质取得明显提升，主要水质指标浊度、氨氮和高锰酸盐指数分别下降36.2％、65.4％和17.0％。董玉莲等运用悬浮填料生物接触法对珠江原水进行预处理，经处理后原水中氨氮和高锰酸盐指数分别下降了80％～90％、15.6％～23.2％；韩梅等研究了齿轮型流化载体生物接触氧化池对某水厂水源水预处理效果，结果表明氨氮去除率达80.26％。而本实用新型适用于河流水源地，根据实地的水文特性，结合微动力曝气和载体生物膜技术，实际应用后，主要水质指标因子浓度较前人研究成果有明显减小。

例如，中国专利申请号为200810155119.0，申请公开日为2009年3月11日的专利申请文件公开了一种饮用水源水的多级生态净化工艺。该专利采用沉淀池、生化池、复合湿地和调蓄水库四个工艺单元串联；中国专利申请号为201210181368.3，申请公开日为2012年10 月3日的专利申请文件公开了一种受污染饮用水源原水的生态净化工艺。该专利的原水依次流经预处理单元、负荷湿地净化单元、高效氧化净化单元、沉水植物净化单元和深度净化单元，出水进入水厂进行处理。以上两种预处方法均采用人工湿地法对水源水进行预处理，对水中的污染物处理效果较好，但是运用人工湿地预处理水源水均存在占地面积大、基建费用和运行成本较高、流程较为复杂等缺点。

又如，中国专利申请号为201510415295.3，申请公开日为2015年11月25日的专利申请文件公开了一种水源地水质原位预处理方法。该专利以自来水厂取水口为终点在水源地依地形设置水道，并沿水道分别设置光催化净化区、组合型生态浮床净化区以及水生植物净化区，在水道内对自来水厂进水进行原位预处理。所述的水道由隔离栏围设而成，并且所述的水道进水端设有用于拦截垃圾与漂浮植物的拦网。所述三种净化区可因地制宜进行组合。与现有技术相比，本实用新型有效耦合了光催化、生态浮床、生物接触氧化填料和植物修复四种原位水质净化技术，结构设计简单，有效提升水源地水质。但是光催化作用所需水力停留时间较长，才能对污染物有明显降解效果，而本实用新型采用微动力曝气结合填料区生物接触处理，在保证污染物降解效果的情况下，减少施工程序，便于工程操作与维护。

再如，中国专利申请号为201510845266.0，申请公开日为2016年3月16日的专利申请文件公开了一种黑臭河道水体原位修复方法。该专利包括以下步骤：(1)检测河流水体的污染指标；(2)对河道进行预处理；采用生物富氧的方式，对黑臭河道进行水体增氧，保持河道水生系统中溶解氧的浓度在2mg/L～8mg/L；(3)在黑臭河道中顺水流方向铺设碳纤维生态草，其中碳纤维生态草的一端固定在铁制框架上，铁制框架采用附加重物或锚的方式固定在河道底部。铺设密度按照挂膜后碳纤维生态草的40cm²/L计量；(4)3～5天后，待碳纤维生态草初步挂膜，向黑臭河道不同水域段的开始端采用液体水面喷洒的方式喷洒经培养后的土著微生物，微生物投加区域面积按照水域面积的41％，根据不同水质的水域，投放比例按照区域水量的(2～5):10⁴；解决日益严重的河流黑臭问题，而开发的低成本、低运行费用、安全的水体修复方法。但是碳纤维草成本高，前期投资高昂，且其组合技术适用于黑臭水体综合治理项目中，与水源地水质提升技艺存在差异。

中国专利申请号为201710819074.1，申请公开日为2018年1月9日的专利申请文件公开了用于河道排污风险点的净化系统及方法。该专利包括下述步骤：利用污水收集器将污水收集；将污水收集后输送到预处理单元进行预处理步骤；将预处理后的污水通过微生物强化处理单元进行微生物强化处理步骤；利用人工湿地单元对强化处理后的污水进行再处理的步骤。其发明技术主要在河道原位处理，设置于副河槽中，不影响河道的行洪功能，适用于两侧用地不足的河道，由多项技术优化组合，构成了较完善的生态净化系统，发挥了微生物和人工湿地等多种技术互补、协同作用的集成优势，实现河道水环境改善和水生态修复的有机统一。但是，此技术主要应用于污水排污口水质提升，削减污染物入河负荷，不适合用于水量较大的饮用水源预处理。

因此，为了解决在较短的水力停留时间下原位水质提升效率低的问题，本实用新型在前人研究以及实际工程需要的基础上，提出了一种河流型水源水原位生物预处理方法，直接在河道内进行生物接触氧化预处理。

发明内容

1.要解决的问题

本实用新型的目的是提高水源水原位处理水质提升的效果，提供一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统。结合微动力曝气和以新型齿轮型悬浮填料为载体的生物膜技术，并栽种适合水源地的挺水植物种类，保证原位水质提升的效率，解决目前已有水源地预处理工程中，在种植密度和种植种类方面存在湿地植物配置方面不清晰的问题，同时解决传统组合技术，如光催化+生物膜技术+湿地等技术，在较短的水力停留时间下原位水质提升效率低的问题。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

为了克服现有水源水预处理技术存在的不足，本实用新型提供的一种河流型水源水原位预处理方法，能够实现在河道内完成生物接触氧化反应过程，实现对水源水中氨氮、有机物等污染物的有效去除，减轻后续水厂净水工艺的负荷。本实用新型的技术方案如下：

一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，包括沿着水流方向依次布置的沉淀区、填料区和湿地植物区三段；所述沉淀区内垂直水流方向设置两道挡水板，沿水流方向的第一道挡水板上部超出河道正常水位200～500mm，底部沉入河底，在河底以上200～500mm处横向每隔一定间距开孔；顺水流方向的第二道挡水板上部位于河道正常水位下200～500mm，底部沉入河底；挡水板设置后实现上游来水从底部进入沉淀区，从上层流出沉淀区沿着水流方向依次布置。

进一步地，第一道挡水板在河底以上200～500mm处横向每隔300mm开孔，所开孔面积 400～2500cm²；沉淀区长度与河流平均流速以及沉淀区停留时间相关，在确定设计停留时间和河道现状流速后，按照停留时间T＝容积/流量Q，可计算得长度L＝60×停留时间T(min)×水体流速V(m/s)，其中停留时间一般在30min～60min，水体流速可取多次实测平均值。

进一步地，所述的填料区由悬浮填料、一体化网笼、曝气管组成。

进一步地，所述的悬浮填料为齿轮型流化填料，比重约0.94～0.97g/cm³，比表面积≥200 m²/m³，悬浮填料的外形尺寸为直径×高度25～40mm；悬浮填料填充在一体化网笼内，填充率为35％～50％。

进一步地，所述的一体化网笼框架由镀锌钢管焊接或螺纹套丝接而成，框架外部固定尼不锈钢轧花网，形成六面均有轧花网的封闭的六面体填料网笼，网笼顶盖与网笼主体采用钢丝绑定连接，不锈钢轧花网孔径约为0.707×填料直径其中，一体化网笼的尺寸为：长： 1000mm～3000mm，宽：800mm～3400mm，高：800mm～3400mm。

进一步地，一体化网笼下端由支脚支撑，采用工厂预制的方式制作整装设备，后由起重机吊装。

进一步地，所述的曝气管安装贴合于一体化网笼外部，由曝气主管和曝气支管组成；曝气主管的管径D在100mm～200mm之间，沿一体化网笼一个侧面和底面中轴线布置；曝气支管管径d在25mm～40mm之间，曝气支管设置于一体化网笼的底部，布置方向垂直于底部中轴线的曝气主管，曝气支管之间间距500mm，皆与曝气主管相通；曝气支管向着一体化网笼内部的一侧开设有两排曝气孔，且每排曝气孔的连线与曝气支管的中轴线所形成的两个面，皆与曝气支管的水平中轴面形成α的夹角，且30°≤α≤45°，其中，同一侧相邻的曝气孔间隔 150mm，异侧相邻的曝气孔间隔75mm，曝气孔的孔径为1～3mm。

进一步地，曝气主管与输气管连通，输气管的一端鼓风机，且输气管位于一体化网笼的一个侧面上，为曝气管提供气体，实现曝气处理。

进一步地，所述的曝气管的曝气量大小与处理水量的比例(简称气水比)在1:(2～5)之间。

进一步地，所述的湿地植物区主要由挺水植物和生态浮床组成，挺水植物种植宽度不小于5m，生态浮床单体面积不小于12m²。

进一步地，挺水植物为芦苇、香蒲、黄菖蒲和雨久花的一种或多种。

进一步地，河流型水源地正常水深为1.5m～5m，河道宽度为50m～100m。

一种适用于河流型水源地水体的生物预处理方法，步骤为：

(1)沉淀区内垂直水流方向设置2道挡水板，上游来水从第一道挡水板下部进沉淀区，从第二道挡水板上部流出沉淀区，沉淀区内的水体由于水流被阻，水体携带的泥沙及其他大颗粒物能够在沉淀区内沉降，减少进入填料区水体的污染负荷；

(2)流出沉淀区的水体进入填料区，在曝气和水体自身流态的双重作用下，填料区水体流化状态达到最佳，填料上下流动并相互碰撞，提高水体的可生化性，实现了水体中氨氮和有机物等污染物的有效去除；

(3)水体流出填料区后进入湿地植物区，由于水体的可生化性被大大提高，水体中的氮、磷、有机物等更易被植物吸收、转化，从而实现污染物质的去除。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的水源水生物预处理方法通过强化自然沉淀、生物接触氧化、植物吸收转化，可有效去除原水中的有机物、氨氮、SS等污染物质，降低后续水厂净水工艺的污染负荷；特别地，强化自然沉淀主要通过开孔式挡板和延长自然沉淀时间的理论值，可以有效化解河流型水源地SS含量过高的特点。

(2)本实用新型的水源水生物预处理方法是一种原位处理方法，不需要新建构筑物，不需要占用土地面积，实施方便，可以大大减少基建和运行费用。

(3)本实用新型填料区的悬浮填料采用齿轮型流化填料，悬浮填料直接投加到填料区一体化网笼中，在气水联合作用下产生外力使填料悬浮碰撞，加快老化生物膜脱落，使悬浮填料呈现流化态，污染物削减率高。

(4)本实用新型的一体化网笼结构简单，牢固有效，且采用工厂预制的方式，便于工程或后期改造工程实施。

(5)本实用新型的曝气管设置方法具有曝气密度高，有效使齿轮型流化填料呈现流化状态，且有效提高生物接触氧化污染物削减效果。

(6)本实用新型的湿地植物区采用的挺水植物具有适应性强、污染物去除效率高等特点，同时有益于河流型水源地生态景观构造，生态浮床的应用布置密度经过优化，可以有效强化植物吸收转化污染物的表现。

附图说明

图1为本实用新型的流程示意图；

图2为一体化网笼及曝气管布置示意图；

图3为一体化网笼组装示意图；

图4为曝气支管上曝气孔的示意图；

示意图中的标号说明：

1、一体化网笼；2、曝气主管；3、支脚；4、曝气支管；5、鼓风机；6、输气管；7、不锈钢轧花网；8、曝气孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，本实施例选取平原河网地区水深为3m、河宽为50m的河道进行水体的生物预处理，如图1所示，原水依次流经沉淀区、填料区和湿地植物区，图中箭头方向表示水流方向。其中：

(1)沉淀区设置两道挡水板，沿水流方向的第一道挡水板超出河道正常水位200mm，底部沉入河底，第一道挡水板在底部以上200mm处每隔300mm一道长方形孔，孔长500mm×宽200mm。顺水流方向的第二道挡水板上部位于河道正常水位下200mm，沉淀区的停留时间为30min，用流速仪测5次水体流速，求得水体流速的平均值为0.05m/s，则沉淀区的长度L设置为90m。

(2)填料区采用的是齿轮型流化填料，未挂膜时比重为0.97×10³kg/m³，填料外形尺寸比表面积201m²/m³，孔隙率94％，堆积重量65kg/m³。如图2所示，一体化网笼1为正六面体，长宽高均为2000mm，一体化网笼1下端由支脚3支撑，其底部距离河底300mm，采用工厂预制的方式制作整装设备，后由起重机吊装。

网笼外部框架由镀锌钢管焊接而成，框架外部固定尼不锈钢轧花网7，网笼顶盖与网笼主体采用钢丝绑定连接，不锈钢轧花网7丝径2mm，不锈钢轧花网7的孔径35.35mm。放置16个网笼(每行4个，共4行)交错安装在河道内(第二行顶端与第一行末端齐平，第三行顶端与第二行末端齐平，第四行顶端与第三行末端齐平)，网笼内填料的填充率为50％。

曝气主管2贴合于每个一体化网笼1上，沿一个侧面和底面中轴线铺设，曝气主管2共 4m；而曝气支管4穿过一体化网笼1底面的曝气主管2，并排铺设，曝气支管并排布置4根，间距500mm，铺设方向垂直于曝气主管2，每根曝气支管4长8m。

曝气支管4向着一体化网笼1内部的一侧开设有两排曝气孔8，且每排曝气孔8的连线与曝气支管4的中轴线所形成的两个面，皆与曝气支管4的水平中轴面形成45°的夹角，其中，同一侧相邻的曝气孔8间隔150mm，异侧相邻的曝气孔8间隔75mm，如图4所示。曝气主管2管径100mm，曝气支管4管径25mm，曝气孔8孔径2.5mm。

曝气主管4与输气管6连通，输气管6的一端鼓风机5，且输气管6位于一体化网笼1的一个侧面上，为曝气管提供气体，实现气水比为1:2的曝气处理。

(3)湿地植物区挺水植物有芦苇、香蒲、黄菖蒲和雨久花，按布置面积比为1:1:1:2栽种，挺水植物种植带宽度达到12m。生态浮床单体面积为24m²，总面积达到600m²，生态浮床四周搭配高羊茅草皮，种植宽度为0.5m。

利用本实用新型的一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，经过3个月的跟踪采样和水质分析，得到该预处理方法对水源水中微污染物的去除效果，见下表：

序号	污染指标	进水	出水	平均去除率
					1	悬浮物	13.03mg/L	5.87mg/L	54.95％
2	氨氮	0.50mg/L	0.18mg/L	64％
					3	总磷	0.16mg/L	0.09mg/L	43.75％
4	CODcr	6.51mg/L	5.58mg/L	14.29％
					5	BOD<sub>5</sub>	3.22mg/L	3.16mg/L	1.86％
6	BOD/CODcr	0.49	0.57	/

由表可得，本实施例对水源水水质氨氮、总磷、COD、BOD等主要水质指标均达到地表水III类标准。可生化性指标BOD/CODcr也较之前水质有明显提升，由0.49上升至0.57左右。

实施例2

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，本实施例选取平原河网地区水深为4.5 m、河宽为75m的河道进行水体的生物预处理，如图1所示，原水依次流经沉淀区、填料区和湿地植物区，图中箭头方向表示水流方向。其中：

(1)沉淀区设置两道挡水板，沿水流方向的第一道挡水板超出河道正常水位350mm，底部沉入河底，第一道挡水板在底部以上350mm处每隔300mm开一道长方形孔，孔长200mm×宽200mm。顺水流方向的第二道挡水板上部位于河道正常水位下350mm，沉淀区的停留时间为45min，用流速仪测5次水体流速，求得水体流速的平均值为0.04m/s，则沉淀区的长度L设置为108m。

(2)填料区采用的是齿轮型流化填料，未挂膜时比重为0.94×10³kg/m³，填料外形尺寸比表面积200m²/m³，孔隙率94％，堆积重量65kg/m³。如图2所示，一体化网笼1为正六面体，长宽高均为3000mm，一体化网笼1下端由支脚3支撑，其底部距离河底400mm，采用工厂预制的方式制作整装设备，后由起重机吊装。

网笼外部框架由镀锌钢管螺纹套丝连接而成，框架外部固定尼不锈钢轧花网7，网笼顶盖与网笼主体采用钢丝绑定连接，不锈钢轧花网7丝径2mm，不锈钢轧花网7的孔径21.21mm。设置20个网笼(每行5个，共4行)交错安装在河道内(第二行顶端与第一行末端齐平，第三行顶端与第二行末端齐平，第四行顶端与第三行末端齐平)，网笼内填料的填充率为35％。

曝气主管2贴合于每个一体化网笼1上，沿一个侧面和底面中轴线铺设，曝气主管2共 4m；而曝气支管4穿过一体化网笼1底面的曝气主管2，并排铺设，曝气支管并排布置5根，间距500mm，铺设方向垂直于曝气主管2，每根曝气支管4长8m。

曝气支管4向着一体化网笼1内部的一侧开设有两排曝气孔8，且每排曝气孔8的连线与曝气支管4的中轴线所形成的两个面，皆与曝气支管4的水平中轴面形成45°的夹角，其中，同一侧相邻的曝气孔8间隔150mm，异侧相邻的曝气孔8间隔75mm，如图4所示。曝气主管2管径150mm，曝气支管4管径32.5mm，曝气孔8孔径1mm。

曝气主管4与输气管6连通，输气管6的一端鼓风机5，且输气管6位于一体化网笼1的一个侧面上，为曝气管提供气体，实现气水比为1:3的曝气处理。

(3)湿地植物区挺水植物有芦苇、香蒲、黄菖蒲和雨久花，按布置面积比为1:1:1:2栽种，挺水植物种植带宽度达到5m。生态浮床单体面积为12m²，总面积达到600m²，生态浮床四周搭配高羊茅草皮，种植宽度为0.5m。

序号	污染指标	进水	出水	平均去除率
					1	悬浮物	20.08mg/L	7.82mg/L	61.06％
2	氨氮	0.71mg/L	0.22mg/L	69.01％
					3	总磷	0.15mg/L	0.08mg/L	46.67％
4	CODcr	10.25mg/L	5.58mg/L	45.56％
					5	BOD<sub>5</sub>	3.86mg/L	3.26mg/L	15.54％
6	BOD/CODcr	0.38	0.58	/

由表可得，本实施例对水源水水质氨氮、总磷、COD、BOD等主要水质指标均达到地表水III类标准。可生化性指标BOD/CODcr也较之前水质有明显提升，由0.38上升至0.58左右。

实施例3

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，本实施例选取平原河网地区水深为1.5 m、河宽为100m的河道进行水体的生物预处理，如图1所示，原水依次流经沉淀区、填料区和湿地植物区，图中箭头方向表示水流方向。其中：

(1)沉淀区设置两道挡水板，沿水流方向的第一道挡水板超出河道正常水位500mm，底部沉入河底，第一道挡水板在底部以上500mm处每隔300mm一道圆孔，孔径430mm。顺水流方向的第二道挡水板上部位于河道正常水位下500mm，沉淀区的停留时间为60min，用流速仪测5次水体流速，求得水体流速的平均值为0.056m/s，则沉淀区的长度L设置为201.6m。

(2)填料区采用的是齿轮型流化填料，未挂膜时比重为0.95×10³kg/m³，填料外形尺寸比表面积300m²/m³，孔隙率94％，堆积重量65kg/m³。如图2所示，一体化网笼1为正六面体，长宽均为3000mm，高为1000mm，一体化网笼1下端由支脚3支撑，其底部距离河底500mm，采用工厂预制的方式制作整装设备，后由起重机吊装。

网笼外部框架由镀锌钢管螺纹套丝连接而成，框架外部固定尼不锈钢轧花网7，网笼顶盖与网笼主体采用钢丝绑定连接，不锈钢轧花网7丝径3mm，不锈钢轧花网7孔径28.28mm。如图3所示，20个网笼(每行5个，共4行)交错安装在河道内(第二行顶端与第一行末端齐平，第三行顶端与第二行末端齐平，第四行顶端与第三行末端齐平)，网笼内填料的填充率为42.5％。

曝气主管2贴合于每个一体化网笼1上，沿一个侧面和底面中轴线铺设，曝气主管2共 6m；而曝气支管4穿过一体化网笼1底面的曝气主管2，并排铺设，曝气支管并排布置5根，间距500mm，铺设方向垂直于曝气主管2，每根曝气支管4长15m。

曝气支管4向着一体化网笼1内部的一侧开设有两排曝气孔8，且每排曝气孔8的连线与曝气支管4的中轴线所形成的两个面，皆与曝气支管4的水平中轴面形成30°的夹角，其中，同一侧相邻的曝气孔8间隔150mm，异侧相邻的曝气孔8间隔75mm，如图4所示。曝气主管2管径200mm，曝气支管4管径40mm，曝气孔8孔径2mm。

曝气主管4与输气管6连通，输气管6的一端鼓风机5，且输气管6位于一体化网笼1的一个侧面上，为曝气管提供气体，实现气水比为1:4的曝气处理。

(3)湿地植物区挺水植物有芦苇、香蒲、黄菖蒲和雨久花，按布置面积比为1:1:1:2栽种，挺水植物种植带宽度达到12m。生态浮床单体面积为24m²，总面积达到1200m²，生态浮床四周搭配高羊茅草皮，种植宽度为0.5m。

由表可得，本实施例对水源水水质氨氮、总磷、COD、BOD等主要水质指标均达到地表水III类标准。可生化性指标BOD/CODcr也较之前水质有明显提升，由0.44上升至0.61左右。

实施例4

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，本实施例选取平原河网地区水深为5m、河宽为100m的河道进行水体的生物预处理，如图1所示，原水依次流经沉淀区、填料区和湿地植物区，图中箭头方向表示水流方向。其中：

(1)沉淀区设置两道挡水板，沿水流方向的第一道挡水板超出河道正常水位500mm，底部沉入河底，第一道挡水板在底部以上500mm处每隔300mm开一道长方形孔，孔长500mm×宽500mm。顺水流方向的第二道挡水板上部位于河道正常水位下500mm，沉淀区的停留时间为60min，用流速仪测5次水体流速，求得水体流速的平均值为0.2m/s，则沉淀区的长度L设置为720m。

(2)填料区采用的是齿轮型流化填料，未挂膜时比重为0.96×10³kg/m³，填料外形尺寸比表面积300m²/m³，孔隙率94％，堆积重量65kg/m³。如图2所示，一体化网笼1为正六面体，长宽高均为3000mm，一体化网笼1下端由支脚3支撑，其底部距离河底500mm，采用工厂预制的方式制作整装设备，后由起重机吊装。

网笼外部框架由镀锌钢管焊接而成，框架外部固定尼不锈钢轧花网7，网笼顶盖与网笼主体采用钢丝绑定连接，不锈钢轧花网7丝径2mm，不锈钢轧花网7孔径28.28mm。如图3所示，64个网笼(每行8个，共8行)交错安装在河道内(第二行顶端与第一行中间位置齐平，第三行顶端与第二行中间位置齐平，第四行顶端与第三行中间位置齐平，第五行顶端与第四行中间位置齐平，第六行顶端与第五行中间位置齐平，第七行顶端与第六行中间位置齐平，第八行顶端与第七行中间位置齐平)，网笼内填料的填充率为42.5％。

曝气支管4向着一体化网笼1内部的一侧开设有两排曝气孔8，且每排曝气孔8的连线与曝气支管4的中轴线所形成的两个面，皆与曝气支管4的水平中轴面形成38°的夹角，其中，同一侧相邻的曝气孔8间隔150mm，异侧相邻的曝气孔8间隔75mm，如图4所示。曝气主管2管径200mm，曝气支管4管径40mm，曝气孔8孔径3mm。

曝气主管4与输气管6连通，输气管6的一端鼓风机5，且输气管6位于一体化网笼1的一个侧面上，为曝气管提供气体，实现气水比为1:5的曝气处理。

(3)湿地植物区挺水植物有芦苇、香蒲、黄菖蒲和雨久花，按布置面积比为1:1:1:2栽种，挺水植物种植带宽度达到12m。生态浮床单体面积为24m²，总面积达到960m²，生态浮床四周搭配高羊茅草皮，种植宽度为0.5m。

序号	污染指标	进水(mg/L)	出水(mg/L)	平均去除率(％)
					1	悬浮物	14.68	3.68	75.94
2	氨氮	1.32	0.5	62.12
					3	总磷	0.12	0.08	33.33
4	CODcr	10.59	5.61	47.03
					5	BOD<sub>5</sub>	3.62	2.88	20.44
6	BOD/CODcr	0.34	0.51	/

由表可得，本实施例对水源水水质氨氮、总磷、COD、BOD等主要水质指标均达到地表水III类标准。可生化性指标BOD/CODcr也较之前水质有明显提升，由0.34上升至0.541左右。

对比例1

(1)沉淀区：将河流水源引入沉淀区，在自然重力的作用下进行沉淀，实现初步的泥水分离。

(2)填料区：采用的是齿轮型流化填料，未挂膜时比重为0.97×10³kg/m³，填料外形尺寸比表面积201m²/m³，孔隙率94％，堆积重量65kg/m³。如图2所示，一体化网笼1为正六面体，长宽高均为2000mm，一体化网笼1下端由支脚3支撑，其底部距离河底300mm，采用工厂预制的方式制作整装设备，后由起重机吊装。

(3)湿地植物区：挺水植物有芦苇、香蒲、黄菖蒲和雨久花，按布置面积比为1:1:1:2 栽种，挺水植物种植带宽度达到12m。生态浮床单体面积为24m²，总面积达到600m²，生态浮床四周搭配高羊茅草皮，种植宽度为0.5m。

序号	污染指标	进水	出水	平均去除率
					1	悬浮物	13.03mg/L	8.08mg/L	37.99％
2	氨氮	0.50mg/L	0.10mg/L	80.00％
					3	总磷	0.16mg/L	0.08mg/L	50.00％
4	CODcr	6.51mg/L	3.12mg/L	52.07％
					5	BOD<sub>5</sub>	3.22mg/L	1.58mg/L	50.93％
6	BOD/CODcr	0.49	0.51	/

由表可得，本实施例对水源水水质氨氮、总磷、COD、BOD等主要水质指标均达到地表水III类标准。可生化性指标BOD/CODcr也较之前水质有明显提升，由0.49上升至0.51左右，但是相对于实例1的强化沉淀法，一般沉淀法对悬浮物的去除率只有37.99％，去除率较低。

对比例2

根据资料查询，一个饮用水源水的多级生态净化工艺实施案例，原水通过水泵抽入初级沉淀池，沉淀后进入生化池，生化池深2.5m，分3级，池内填充以组合填料。生化池水力停留时间为3天。原水在生化池内通过填料上附着生长的生物膜的新陈代谢作用，去除水中有机污染物、氨氮和藻类。生化池出水进入人工湿地系统，人工湿地分为两级——下行池和上行池，通过潜流方式交互。墙体厚度为240mm。为了防止原水渗漏，或者地下水进入对于处理系统产生影响，在湿地床的底部铺设0.8mm厚的防渗膜。人工湿地水力负荷0.5m³/m²·d；长宽比为2:1；底坡0.2％。人工湿地通过植物、填料和微生物的物理和生物作用来实现水的净化过程。湿地出水进入调蓄水库。调蓄水库的停留时间为7天。边坡比为1:2，边坡上敷设生态混凝土球作为护岸。同时生态混凝土球之间可以种植挺水植物。生态混凝土的孔隙内生长的微生物也可进一步去除水体中的污染物，是水库水质满足地表水Ⅲ类水标准，水库中的水可做给水厂水源地。

相对于此项案例，虽然取得的水质净化效果相差不大，但是此案例工程改造量较大，且同时了生化工艺——生物膜工艺，在野外受外界影响较大，可能会影响水质达标。

Claims

1.一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，其特征在于：包括沿着水流方向依次布置的沉淀区、填料区和湿地植物区三段；所述沉淀区内垂直水流方向设置两道挡水板，沿水流方向的第一道挡水板上部超出河道正常水位200～500mm，底部沉入河底，在河底以上200～500mm处横向每隔一定间距开孔；顺水流方向的第二道挡水板上部位于河道正常水位下200～500mm，底部沉入河底；挡水板设置后实现上游来水从底部进入沉淀区，从上层流出沉淀区沿着水流方向依次布置。

2.根据权利要求1所述的一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，其特征在于：第一道挡水板在河底以上200～500mm处横向每隔300mm开孔，所开孔面积400～2500cm²；沉淀区长度与河流平均流速以及沉淀区停留时间相关，即长度L＝60×停留时间T(min)×水体流速V(m/s)，其中停留时间为30min～60min，水体流速取多次实测平均值。

3.根据权利要求1所述的一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，其特征在于：所述的填料区由悬浮填料、一体化网笼(1)和曝气管组成。

4.根据权利要求3所述的一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，其特征在于：所述的悬浮填料为齿轮型流化填料，填充在一体化网笼(1)内，填充率为35％～50％。

5.根据权利要求3所述的一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，其特征在于：所述的一体化网笼(1)框架由镀锌钢管焊接或螺纹套丝接而成，框架外部固定不锈钢轧花网(7)，形成六面均有轧花网的封闭的六面体填料网笼，网笼顶盖与网笼主体采用钢丝绑定连接，不锈钢轧花网(7)孔径为0.707×填料直径φ。

6.根据权利要求3所述的一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，其特征在于：所述的曝气管安装贴合于一体化网笼(1)外部，由曝气主管(2)和曝气支管(4)组成；曝气主管(2)的管径D在100mm～200mm之间，沿一体化网笼(1)一个侧面和底面中轴线布置；曝气支管(4)管径d在25mm～40mm之间，曝气支管(4)设置于一体化网笼(1)的底部，布置方向垂直于底部中轴线的曝气主管(2)，曝气支管(4)之间间距500mm，皆与曝气主管(2)相通；曝气支管(4)向着一体化网笼(1)内部的一侧开设有两排曝气孔(8)，且每排曝气孔(8)的连线与曝气支管(4)的中轴线所形成的两个面，皆与曝气支管(4)的水平中轴面形成α的夹角，且30°≤α≤45°，其中，同一侧相邻的曝气孔(8)间隔150mm，异侧相邻的曝气孔(8)间隔75mm，曝气孔(8)的孔径为1～3mm。

7.根据权利要求3或6任意一项所述的一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，其特征在于：所述的曝气管的曝气量大小与处理水量的比例在1:(2～5)之间。

8.根据权利要求1所述一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，其特征在于：所述的湿地植物区主要由挺水植物和生态浮床组成，挺水植物种植宽度不小于5m，生态浮床单体面积不小于12m²。

9.根据权利要求1所述一种适用于河流型水源地水体的生物预处理系统，其特征在于：河流型水源地正常水深为1.5m～5m，河道宽度为50m～100m。