一种基于水位及流量调控的河口湿地净化系统及运行方法

本发明涉及水处理及水体修复领域，具体涉及一种基于水位及流量调控的河口湿地净化系统及运行方法。

背景技术：

1、

2、河流作为湖泊/水库水量的源泉，在湖泊/水库的污染治理方面，发挥着举足轻重的作用。有效的调控入湖河流的水质，在一定程度上能够有效的缓解湖泊/水库的污染。

3、申请号为cn201910122343.8的专利申请文件涉及一种净化河流水质的河口人工湿地系统，针对以城市污水处理厂排放的再生水、生活污水、雨水径流等为组成的劣ⅴ类城市河流，在河口区域设置回转廊道，营建湿地斑块和橡胶坝，通过延长水力停留时间，控制水位的高低，实现基质和植物对污染物质的降解去除，从而净化河流水质，减少对下一级河流的污染。但其未有考虑行洪的流量和水位变化，未能针对不同水位、不同浓度的水质进行深入研究。因此，业内亟须一种机械、智能、高效、精准、省时省力的河口湿地系统。

4、申请号202111633562.6的专利，河口区行蓄洪约束下的湿地功能修复系统及方法涉及一种河口区行蓄洪约束下的湿地功能修复系统，包括进水单元、出水单元、强化净化区和自然净化区；进水单元包括进水口门、进水沉淀塘、配水干渠和进水干渠，进水口门引入河段水体，进水沉淀塘沉淀进水的泥沙后由配水干渠配送，进水干渠引导配水干渠内水体进入强化净化区；强化净化区的多水田活水链湿地接收进水干渠来水，净化后将水体引入自然净化区；自然净化区共有7种生境；出水单元包括出水干渠和出水口门，出水干渠引导自然净化区内水体进入出水口门，出水口门抽排水体进入河流或湖泊。此专利未涉及到河口湿地水位调节，以及水位调节和流量控制下的污染物去除问题。

5、申请号201810803745.x一种提高河口湿地反硝化效能的技术方法，公开了一种提高河口湿地反硝化效能的技术方法，包括底部高程不同的错落式表面流湿地，湿地内部种植挺水植物构成挡墙的生态廊道，生态廊道中构建的由浮叶植物、沉水植物组成的水生植物净化带。在生态廊道内，沿着湿地水流路径构建由挺水植物、浮叶植物、沉水植物组成的水生植物净化带，在水生植物生长过程中，会通过植物生长合成吸收氮磷营养物质；同时，水生植物会向水体中分泌小分子有机酸，为反硝化提供有机碳源；此专利未涉及到河口湿地水位调节，以及水位调节和流量控制下的污染物去除问题。

技术实现思路

1、针对现有技术无法解决河流水位变化频繁、流量季节变化大、河口处缺乏有效的检测和水质净化调控装置及方法的突出问题，本发明提供了一种基于水位及流量调控的河口湿地净化系统及运行方法，该系统包括河流系统、湿地系统和调节系统，基于可监测河流水位的检测系统，构建处理不同水位、水量的河口湿地净化体系，实现非恒定水位河流入湖口的高效调控净化，长期保证湖泊/水库水质的优良性和稳定性。本发明具有成本低、投资少、操作运行方便、调控效率高、性能稳定等优点。

2、技术方案

3、本发明的目的通过以下技术方案实现：

4、基于水位及流量调控的河口湿地净化系统，包括河流系统、湿地系统、调节系统、检测系统和回流系统五个子系统；

5、其中，检测系统分别设置在河流系统的进水和出水端，对进水和出水的水位和水质进行检测；

6、湿地系统并联设置在河流湿地的旁侧，通过电动阀控制河流系统1输入湿地系统的水体，其中湿地系统的进水口在河流湿地进水口电动闸的外侧，出水口在河流湿地出水口电动阀的内侧；

7、调节系统为设置在河流系统、湿地系统的进水口、出水口以及连接处的多个电动阀，根据需求开启或者关闭，控制水流的流向；

8、回流系统连接湿地系统的出水口和河流系统的入水口，当出水不符合排放要求，则通过回流系统再次进行净水。

9、具体来说，所述的河流系统1包括：河流1-1、河流湿地1-2、湖泊/水库1-3(此处“/”表示或者关系)；河流湿地1-2设置在河流通向湖泊/水库的位置；

10、湿地系统2依次包括：预处理区2-1、一级湿地2-2、二级湿地2-3；所述的预处理区2-1通过电动闸ⅰ3-3与河流1-1相连接，所述二级湿地2-3通过电动闸ⅱ3-4与河流湿地1-2相连接；

11、调节系统3包括设置在湿地系统2前后、河流湿地1-2前后、湖泊/水库1-3之前的调节堰和电动闸；检测系统4包括水位检测系统4-1和水质检测系统4-2，其中水位检测系统4-1设置在河流1-1的进水口靠近河流湿地1-2的岸边，水质检测系统4-2设置在湖泊/水库1-3内，电动闸iv 3-6的外侧。

12、所述的河流为非恒定水位的入湖河流，季节性明显，会有周期性洪水。

13、基于水位及流量调控的河口湿地净化系统的运行方法，步骤如下：

14、步骤1)首先由水位检测系统(4-1)对河流水位h1进行检测，并判定河流水位是否为洪水位，其判定方法如式1：

15、

16、注：h1：河流水位，m；

17、h0：该河口水位标准，m。

18、根据不同的情况，开启不同的运行工况；

19、运行工况1：

20、步骤2)h1≤h0：水位检测系统(4-1)判定水位为常水位，电动闸1(3-3)开启，电动闸4(3-6)关闭，河水通过电动闸1(3-3)进入预处理区(2-1)并依次进入一级湿地(2-2)和二级湿地(2-3)；

21、步骤3)电动闸2(3-4)开启，河水通过电动闸2(3-4)进入河流湿地(1-2)，水质检测系统(4-2)对河水进行水质监测，并判断河水是否达标排放，其判断方法如式2：

22、

23、注：q常：常水位河口湿地的处理量，t；

24、s1、s2、s3：预处理区、一级湿地、二级湿地的面积，m3；

25、c1：河流污染物的浓度，mg/l；

26、c0：河流标准污染物浓度，mg/l。

27、若输出结果为1，河流通过回流系统(5)返回河流(1-1)，重新开始步骤1)；

28、若输出结果为0，判定河流水质达标，电动闸3(3-5)开启，河流通过出水调节堰(3-2)进入湖泊/水库(1-3)，河流完成调控净化。

29、运行工况2：

30、步骤2)h1>h0：水位检测系统(4-1)判定水位为洪水位，电动闸1(3-3)开启，电动闸4(3-6)开启，并根据水位对河水进行分流，其分流方法如式3：

31、

32、注：q洪：洪水位河口湿地的处理量，t；

33、s1、s2、s3、s4：预处理区、一级湿地、二级湿地和河流湿地的面积，m3；

34、n1：流入河流湿地的河水比例，％；

35、n2：流入预处理区的河水比例，％。

36、其中，n2的河水通过电动闸1(3-3)进入预处理区(2-1)并依次进入一级湿地(2-2)和二级湿地(2-3)；n1的河水通过电动闸4(3-4)进入河流湿地(1-2)；

37、步骤3)电动闸2(3-4)开启，河水通过电动闸2(3-4)进入河流湿地(1-2)，水质检测系统(4-2)对河水进行水质监测，并判断河水是否达标排放，其判断方法如式4：

38、

39、注：q洪：洪水位河口湿地的处理量，t；

40、s1、s2、s3、s4：预处理区、一级湿地、二级湿地和河流湿地的面积，m3；

41、c1：进入湿地系统的污染物的浓度，mg/l；

42、c2：进入河流系统的污染物的浓度，mg/l；

43、c3：总污染物的浓度，mg/l，；

44、c0：河流标准污染物浓度，mg/l；

45、n1：流入河流湿地的河水比例，％；

46、n2：流入预处理区的河水比例，％。

47、若输出结果为1，河流通过回流系统(5)返回河流(1-1)，重新开始步骤1)；

48、若输出结果为0，判定河流水质达标，电动闸3(3-5)开启，河流通过出水调节堰(3-2)进入湖泊/水库(1-3)，河流完成调控净化。

49、相比于现有技术，本发明的优点在于：

50、(1)本发明的装置采用人工湿地系统对入湖河流进行高效净化，保证湖泊/水库环境的生态健康。

51、(2)针对河流水位的季节变化，本发明采用河流湿地进行蓄水净化，在保证净化效率的同时灵活应对环境的变化，体现本发明的优越性。

52、(3)本发明特别设有预处理区，可根据河流水质的不同情况，对河流进行针对有效的净化处理，强化河流水质的净化效率。