河流中微污染物自净处理系统的制作方法

本发明涉及一种水处理系统，尤其涉及一种河流等线性水体中微污染物去除和水质深度净化的平台系统，适用于自然河流、城市河道型等天然水体的水质深度净化和在实验室条件下的模拟试验，以及适用于微污染物在河流中的去除、减量化和风险评价研究。

背景技术：

如今，自然河流和城市河道污染备受人们关注，污染不仅影响了景观环境，甚至还危及到人们的健康和大自然的和谐，针对这样的问题，人们做出很多的努力并取得一定的研究成果，微污染物越来越被人们重视，其中污水印记药物（WWMPs）是一类典型的微污染物，比如卡马西平、普萘洛尔、氯贝酸等，通过点源和非点源相结合的方式进入到河流中，一般会经过吸附、水解、光降解和细菌、真菌等微生物降解等一系列物理、生物、化学性迁移转化过程，这些过程依靠的是水体的自净能力。城市河流中WWMPs的迁移、扩散、沉降等均属于物理过程，对WWMPs的运输、稀释等自净作用有非常重要的影响，而这其中，动力学基础是由河流的水动力提供的。同时，水动力还会影响水体组分的变化，进而影响WWMPs在河流中的生化反应过程。自然状态下的水体由于地形、地貌和水文条件等不同，呈现出不同的水动力特征，表现出不同的纳污能力和自净特点。在科学利用水体自然纳污能力的基础上，可以通过工程的和非工程的人工调控来改变水体的自净能力，最大限度地利用水体环境容量改善水环境。

此模型对于研究河流中物质的迁移转化过程有很大的作用。河道径流的水域，其水流的主体流动方向一般是单向的。污染物排入水域后，总体趋势是随着水流从上游向下游迁移，同时进行着扩散、沉降和降解。污染物在空间的变化应与流速的大小有直接的关系。因此，构建本发明所说的河流模拟实验平台，在此基础上调控水流速度，研究WWMPs的变化特性，以优化城市河流中WWMPs的水动力调控。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高效河流（河道）自净处理的河流中微污染物自净处理系统，该系统具有能耗低、效率高，并具有能自由调节水动力条件（流速）的能力；该系统对于景观水体、城市内河道等自然水体可进行不同水力条件下的模拟，对研究相似水体中的生物生长、水体的水动力参数变化等研究提供可靠的实验室模拟条件；本装置结构简单，操作容易，占用场地较小，投资少，水流速度分布均匀，能够模拟河道型自然水体连续稳定的流动状态。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种河流中微污染物自净处理系统，包括固定台、流动水槽、挡板、水流推进器、速度测试仪、进水管、加热管、进样管、取水管、取泥管、排污管、防水灯管、曝气装置、电动驱动装置，所述流动水槽垂直设置在固定台上，流动水槽由两个相同、平行的直槽和两端半圆形水槽组成，所述两端半圆形水槽中分别通过固定支架垂直设置挡板，流动水槽上部右侧放置速度测试仪和电动驱动装置，左侧放置曝气装置，所述流动水槽的直道侧面设置进水管，水槽直道的外壁上设置取水管，所述流动水槽直道和弯道外壁的上、中、下部分别设置取泥管，所述流动水槽下部设置排污管，所述流动水槽一侧弯道内插有进样管，进样管外接蠕动泵，所述流动水槽内环的外壁上设置加热管和防水灯管，所述流动水槽底部设有水流推进器。

所述两个相同、平行的直槽的边长均为1.5 m；两端半圆形水槽的内外径分别为0.1 m和0.25 m。

所述速度测试仪连接测试速度显示探头，用于测度各个水层的水流速度。

所述挡板的宽度为0.70-0.80m；挡板与两端半圆形水槽的高度距离相差0.1-0.2m。

所述进样管内径为50mm；所述排污管直径为40mm； 所述进水管、取水管、取泥管直径为20mm，并由开关控制。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

第一、本发明中的模型非常适合用于测试化学物质在水环境中的迁移转化和沉积物的传输性质，特别适用于模拟不同水流速度下的WWMPs在河流中的环境行为，探究其在不同水动力条件下的变化特性，从而优化水动力条件，实现水动力调控。

第二、本发明中的模型不仅可以借助水下推进器模拟自然界的动态河流，而且可以使其呈现静态，在实验中获得静态数据和动态数据，进行数据对比可以比较静止条件和水流环境下物质运输、分配的差异。

第三、本发明中的模型可以调节高、中、低速，通过调控不同的流速，对物质的环境行为进行模拟研究，进一步分析迁移转化机理。在中速和高速条件下，沉积物中大量微生物进入水体中，可以加快化合物的降解，适用于一些容易被生物降解的污水污染物；在低速条件下，沉积物未被完全搅动，水体中的悬浮颗粒物增加，适用于一些容易吸附到悬浮颗粒物的化合物。

第四、本发明中的模型还可以进行模拟生态环境，将挺水植物、沉水植物和浮水植物植入其中，研究物质的降解情况，更加具有真实可靠性，实用性提高，更具有研究价值。

第五、本发明中在直道和弯道分别设置上、中、下3个采样口，用于采集表层水、底层水和沉积相样品，进行实验分析，数据全面有说服力。

附图说明

图1为本发明的河流中微污染物自净处理系统示意图；

图2为图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步具体的描述，但并不限制本发明。

本发明的河流中微污染物自净处理系统，包括大型环形的的流动水槽，用于模拟城市河流环境，此流动水槽是经过设置水下推进器驱动环形流动，可以模拟动态河流。

如图1、2所示，一种河流中微污染物自净处理系统，包括流动水槽1、固定台2、挡板3、水流推进器8、速度测试仪6、加热管、进水管、进样管9、取水管10、取泥管11、排污管12、防水灯管7、曝气装置4、电动驱动装置5等。流动水槽1垂直设置在固定台2上，流动水槽1由两个相同、平行的直槽1-1和两端的半圆形水槽1-2组成，两端的半圆形水槽1-1中分别通过固定支架垂直设置挡板3，流动水槽1上部右侧放置速度测试仪6和电动驱动装置5，左侧放置曝气装置4，流动水槽1的直道侧面设置进水管，流动水槽直道的外壁上设置取水管10，流动水槽1直道和弯道外壁的上、中、下部分别设置取泥管11，流动水槽1下部设置排污管12，流动水槽1一侧弯道内插有进样管9，进样管9外接蠕动泵，流动水槽1内环的外壁上设置加热管和防水灯管7，流动水槽1底部设有水流推进器8。

两个相同、平行的直槽1-1的边长均为1.5 m；两端的半圆形水槽1-2的内外径分别为0.1 m和0.25 m。速度测试仪6连接测试速度显示探头，用于测度各个水层的水流速度。挡板3的宽度为0.70-0.80m；挡板3与两端的半圆形水槽1-2的高度距离相差0.1-0.2m。进样管9内径为50mm；排污管12直径为40mm；进水管、取水管10、取泥管11直径为20mm，并由开关控制。

流动水槽的主体部分由两个相同、平行的直槽和2个半圆形水槽组成，直道水槽可以提供一致的水流环境，内槽设置加热管和防水灯管，水下设置水流推进器。在水槽直道侧面设置进水管，水槽下方设置排污管用于实验结束之后排掉河水和污泥，进水管和取水管的内径均为20 mm。同时在直道和弯道分别设置上、中、下三个采样口，用于采集表层水、底层水和沉积相样品。在不同的水流方向和速度均可通过调节水流推动器的功率和方向获得，温度由智能温控系统调节控制。通过改变流速，可以很好的模拟动态河流环境。静态试验时，在模型底部均匀平铺5-6 m的沉积物，然后缓慢注入200 L自然河水，待沉积物沉淀后再进行后续试验。将1 mL浓度为1 g/L的混合标准溶液用50 mL蒸馏水稀释，将50 mL溶液均匀撒在表层水面，水温保持恒定为25 ℃，光照时间为12 h：12 h，运行周期为15天，在采样点A点和B点分别采取表层水(水表面下3 cm)、底层水（沉积物上3 cm）和表层沉积物，采样时间为0, 0.5, 1, 3, 5, 10, 15天，每次250 mL水样和10 mL混合沉积样，水样立即进行预处理，沉积样在离心机中以5000 rpm/min离心分离，移去上清液，固体沉积物烘干后进行后续预处理。采样后，静态系统补充I L自然河水，同时，每天补充适量蒸馏水，保持水体体积不变。

动态实验时，为了测试在不同水流速下，，设置三个不同功率的水流推进器，通过计算水流速度分别为5 cm/s（低速），10 cm/s（中速）和20 cm/s（高速）。水样和沉积物都加入系统模型后，为了得到一个稳定均一的系统，将模型在逆时针，在不同水流速度下运行一个星期，水温保持在25 ℃。一个星期后，将1 mL浓度为1 g/L的混合标准溶液用50 mL蒸馏水稀释，将50 mL溶液均匀撒在表层水面，光照时间为12 h：12 h，每个水流速度下运行周期为15 d，同时在进水口保持一定流量的含有5 µg/L目标物的自然河水，以模拟物质源源不断的输入水体，在静态系统中没有设置外来污染源。采样时间为0, 0.5, 1, 3, 5, 10, 15天，每次250 mL水样和10 mL混合沉积样。通过计算，弯道的水流速度是直道的2倍多，而且河流弯道（采样点B）速度分布表层大，底层小，形成螺旋流使得沉积物被完全搅动，物质在河流模型系统中的弯道呈不规则变化，因此在动态系统中没有对采样点B进行取样分析。