一种高浊度河水的原位净化系统及处理河水的方法

摘要

本发明公开了一种高浊度河水的原位净化系统及处理河水的方法：在药液贮槽中加入混凝药剂，开启引水闸，同时开启鼓风机和药剂泵，调节引水闸控制高浊度河水的进水流速，在空气穿孔管中空气的作用下，高浊度河水与药液穿孔管内流出的混凝药剂充分混合并在混凝床上反应形成污泥絮凝体混合液，然后混合液流经引水渠之后进入引水河道中，污泥絮凝体随水流逐渐沉降在引水河道的河床上，达到高浊度河水的原位净化的目的；本发明方法具有河道上在线原位净化、净化效率高、易操作控制等优点，克服了河水异位处理难度大、投资大等缺陷，净化后的河水可作为景观用水引用，具有十分重大的市场推广前景和社会效益。

说明书

（一）技术领域

本发明涉及河道修复技术，特别涉及一种高浊度河水引水的原位净化 系统及处理高浊度河水的方法。

（二）背景技术

采砂引起的高浊度河水是目前有关河道污染的主要原因，其中含有大 量的细颗粒无机泥沙，流动相当长的时间内不发生沉降。针对该类污染物 及水质特征，化学混凝技术成为一种优良的净化方法，具有净化效率高、 处理规模大等有点，该技术已在国外湖泊治理上有应用。我国尽管已有了 一定的研究基础，但其实际应用仍处于起步阶段，目前很少有将该技术直 接用于河道高浊度河水原位修复的应用。

河道修复主要有物理修复、化学修复、生物修复、生态修复技术四大 类技术方法，这些方法又都可以相结合应用,也可以应用到工程技术修复 中。物理修复是一个人工的物理自然过程，被用来改变自然物的物理性质， 主要用于河道底泥净化。物理修复技术主要包括底泥疏浚、环保疏浚、引 水和掩蔽等物理修复方法。物理修复虽然见效快,但是工程量大。化学修 复是一个人工的化学自然过程,被用来改变自然界物质的化学组成。主要 靠向河道水体中投加化学修复剂与污染物发生化学反应,从而使污染物 吸附到化学药剂上形成沉淀物或者使其氧化分解为无害物。生物修复技术 和生态修复技术则主要通过微生物的新陈代谢作用将水体中有机物的分 解净化，不用于悬浮物的净化。河道修复技术又可分为原位修复技术和异 位修复技术。原位修复技术直接在受污染的区域进行净化以达到清除污 染、恢复环境质量的目的；异位修复技术是将污染物从受污染的区域转移 到反应器中净化处理。由于河道内水量大、周边环境影响大难以直接实施 工程净化，目前大量的工程案例是采用异位修复技术。

混凝技术是污水处理和地表水净化应用最为普遍的化学修复技术。针 对水体中悬浮物、胶体及泥沙等，混凝吸附的化学技术可使悬浮物、泥沙 聚集结合为比重更大的颗粒物，能够加速这类物质的沉降并将污染物固定 在颗粒物中。混凝吸附技术对于浑浊河水的净化具有非常高效的优点，而 且能够长期保证河水的清澈。但是也存在一定的问题，混凝吸附产生的大 块的颗粒物将与底泥沉积在一起，长时间积累后，会抬升河床，因此，必 要时需清淤，以满足防洪、通航的功能。

目前，几乎没有直接在河道内投加药剂控制河水浊度的应用案例。直 接在河道内的药剂投加方式、反应形式等对于净化效率影响很大，相关的 研究数据很少。针对在河道上直接加药方式、药水混合方式、合适的反应 形式，探索高效的高浊度河水的原位净化技术，成为提出本发明的出发点。

（三）发明内容

本发明目的是提供一种高浊度河水的原位净化系统及处理高浊度河 水的方法，即河道上原位反应沉淀，无二次污染，能有效去除采砂导致的 高浊度河水中悬浮物的河道原位混凝净化方法，所述高浊度河水是由高浓 度的泥沙造成。

本发明采用的技术方案是：

一种高浊度河水的原位净化系统，所述高浊度河水的原位净化系统 为：在高浊度河水与引水河道之间设置引水渠，所述引水渠在靠近高浊度 河水端设置引水闸，所述引水渠底部用混凝土浇筑混凝床，所述混凝床上 布置有与水流方向垂直的互相平行的隔板，所述的隔板设置有缺口，相邻 隔板之间的缺口位置交错，相邻隔板的间距为4.0~8.0m；最靠近引水闸 的隔板与引水闸之间设置有空气穿孔管和药液穿孔管，所述空气穿孔管用 支架（优选不锈钢支架）固定于引水渠底部并与鼓风机连通，所述药液穿 孔管用支架（优选不锈钢支架）固定于引水渠底部并通过药剂泵与药液贮 槽连通，所述药液穿孔管距离引水闸1.0~5.0m，距离混凝床表面0.5~1.0m， 所述空气穿孔管位于药液穿孔管下游（引水闸处为上游，水流从引水闸出 来以后流向药液穿孔管），距离药液穿孔管0.5~5.0m且距离混凝床表面 1.0~2.0m；所述的药液贮槽装有混凝药剂，所述的混凝药剂为盐水溶液， 所述盐水溶液为铁盐水溶液、铝盐水溶液或铁盐与铝盐以任意比例混合的 水溶液。

进一步，所述鼓风机、药剂泵和药液贮槽均置于岸上。

进一步，所述混凝药剂为盐水溶液，所述盐水溶液为质量浓度10% 的铁盐水溶液、质量浓度10%的铝盐水溶液或铁盐与铝盐以任意比例混 合制成的铁盐和铝盐总的质量浓度10%的混合水溶液，最优选质量浓度 10%的聚合氯化铝水溶液。

进一步，所述混凝床上隔板的厚度100~200mm。

进一步，所述混凝床上隔板的高度与水深度之比为0.5~0.7:1。一般 而言，隔板高度与水深有关，水深越大隔板高度越大；隔板壁厚及隔板间 距与水流速有关，水流速越快，隔板壁越厚、间距越宽。

进一步，所述混凝床上每块隔板上开有6~10个缺口，所述缺口的个 数根据隔板宽度定，隔板的宽度根据河道宽度定，河道越宽，隔板宽度越 长，相应缺口的个数适当增加，通常每块隔板上缺口总面积与隔板面积比 为0.5:1。

进一步，所述空气穿孔管为若干根（优选1根）表面有穿孔的塑料圆 管并列放置并相互固定而构成的空气穿孔管组，所述空气穿孔管表面穿孔 的孔径为3~5mm，穿孔管的直径均为50~120mm，长度与混凝床的宽度 相同。

进一步，所述药液穿孔管表面穿孔的孔径为2~3mm，药液穿孔管通 常采用直径为25~50mm的塑料圆管制作，长度与混凝床的宽度相同。

本发明提供一种以所述高浊度河水的原位净化系统净化高浊度河水 的方法，所述方法为：在药液贮槽中加入混凝药剂，开启引水闸，同时开 启河岸上的鼓风机和药剂泵，通过调节引水闸控制浊度为60~390NTU的 高浊度河水的进水流速为0.1~0.36m/s，高浊度河水在引水渠中的水力停 留时间为6~8h，通过调节鼓风机控制空气穿孔管的空气流量为0.01~ 0.02m³/m³河水，混凝药剂的流量为0.05~0.15g/m³河水，在空气穿孔管 中空气的作用下，高浊度河水与药液穿孔管内流出的药液充分混合并在后 续的设置有垂直隔板的混凝床上反应形成污泥絮凝体混合液，然后混合液 流经引水渠之后进入引水河道中以0.1~0.36m/s的速度流动，污泥絮凝体 随水流逐渐沉降在引水河道的河床上，达到高浊度河水的原位净化的目 的。

进一步，本发明所述利用高浊度河水的原位净化系统进行处理高浊度 河水的方法推荐按如下步骤进行，所述高浊度河水的原位净化系统为：在 高浊度河水与引水河道之间设置引水渠，所述引水渠在靠近高浊度河水端 设置引水闸，所述引水渠底部用混凝土浇筑混凝床，所述混凝床上布置有 与水流方向垂直的互相平行的隔板，所述的隔板设置有缺口，相邻隔板之 间的缺口位置交错，相邻隔板的间距为6~8m；最靠近引水闸的隔板与引 水闸之间设置有空气穿孔管和药液穿孔管，所述空气穿孔管用支架固定于 引水渠底部并与鼓风机连通，所述药液穿孔管用支架固定于引水渠底部并 通过药剂泵与药液贮槽连通，所述药液穿孔管距离引水闸1~2m，距离混 凝床表面0.5~0.8m，所述空气穿孔管位于药液穿孔管下游，距离药液穿 孔管0.5~3.0m且距离混凝床表面1.5~2.0m；所述高浊度河水的原位净化 方法为：在药液贮槽中加入混凝药剂，开启引水闸，同时开启河岸上的鼓 风机和药剂泵，通过调节引水闸控制浊度为150~250NTU的高浊度河水 的进水流速为0.2~0.3m/s，高浊度河水在引水渠中的水力停留时间为 10~15min，通过调节鼓风机控制空气穿孔管的空气流量为0.015~0.02m³/ m³河水，混凝药剂的流量为0.10~0.15g/m³河水，在空气穿孔管中空气的 作用下，高浊度河水与药液穿孔管内流出的药液充分混合并在后续的设置 有垂直隔板的混凝床上反应形成污泥絮凝体混合液，然后混合液流经引水 渠之后进入引水河道中以0.2~0.3m/s的速度流动（通常在河床中流动时 间8h内可沉积完全），污泥絮凝体随水流逐渐沉降在引水河道的河床上， 达到高浊度河水的原位净化的目的。

本发明所述的药液贮槽的容量与河水的流量、浊度等有关，一般而言， 流量越大、浊度越高，所需要的药剂量越大，因此药剂贮槽的容量也越大。 药液贮槽一般放置在岸边的加药平台上，根据地理位置形式，设计建设加 药平台。

本发明所述高浊度河水与药液穿孔管内流出的药液充分混合形成污 泥絮凝体混合液，然后混合液流经引水渠之后进入引水河道中，污泥絮凝 体随水流逐渐沉降在引水河道的河床上，定期清理污泥，保持有效的河道 沉积容量，净化后的河水引入城市内河作为园林用水或景观用水利用。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：（1）具有河道上 在线原位净化、净化效率高、易操作控制等优点；（2）克服了河水异位处 理难度大、投资大等缺陷，净化后的河水可作为景观用水引用，具有十分 重大的市场推广前景和社会效益。

（四）附图说明

图1为本发明所述的高浊度河水的净化处理专用装置示意图，其中1 为引水闸，2为引水渠，3为药液贮槽，4为药剂泵，5为药液穿孔管，6 为空气穿孔管，7为鼓风机，8为隔板，9为引水河道。

（五）具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围 并不仅限于此：

实施例1：

本发明所述高浊度河水的原位净化方法利用高浊度河水的原位净化 系统进行处理，所述高浊度河水的原位净化系统如图1所示：在高浊度河 水与引水河道9之间设置引水渠2，所述引水渠2在靠近高浊度河水端设 置引水闸1，所述引水渠底部用混凝土浇筑混凝床，所述混凝床上布置有 与水流方向垂直的互相平行的隔板8，所述隔板设置有缺口，相邻隔板之 间的缺口位置交错，相邻隔板的间距为5.5m；所述靠近引水闸的隔板与 引水闸之间设置有空气穿孔管6和药液穿孔管5，所述空气穿孔管6用支 架固定于引水渠底部（即池底）并与鼓风机7连通，所述药液穿孔管5 用支架固定于引水渠池底并通过药剂泵4与河岸上的药液贮槽3连通，所 述药液穿孔管距离引水闸1.5m，距离混凝床表面0.5m，所述空气穿孔管 位于药液穿孔管下游0.5m处，且距离混凝床表面1m。

本发明的实施方案为：工程试验加药点选择在上浦闸总干渠引水闸， 引水闸共4孔，每孔宽4m，试验喷药管（即药液穿孔管，由管径25mm 的塑料管在表面开有若干直径为3mm孔制成）用不锈钢支架装设在引水 闸下游1.5m处，距离混凝床表面0.5m，空气穿孔管（1根表面有若干孔 径为5mm穿孔的塑料圆管）用不锈钢支架装设在药液穿孔管下游0.5m 处，距离混凝床表面1m；在高浊度河水与引水河道（即试验河床）之间 设置长130m、宽12.2m的混凝床，隔板厚度100mm、隔板与水深度比例 为0.6：1，相邻隔板间距为8m，每块隔板设置6个缺口；试验河床位于 引水闸和其下游1~6号桥之间3801m的区域（1~6号桥距离引水闸的距 离分别为806m、1078m、2381m、2781m、3448m、3801m）。药液贮槽设 在引水闸下游左侧翼墙，为砖砌结构，池净尺寸长×宽×高：3m×4m×2m。

在药液贮槽中加入质量浓度为10%的聚合氯化铝水溶液，开启引水 闸，同时开启河岸上的鼓风机和药剂泵，通过调节引水闸控制高浊度河水 （浊度见表1和表2所示）的进水流速，高浊度河水在引水渠中的水力停 留时间见表1和表2所示，通过调节鼓风机控制空气穿孔管的流量 0.015m³/m³河水，混凝药剂的流量为0.15g/m³河水，在空气穿孔管中空 气的作用下，高浊度河水与药液穿孔管内流出的药液充分混合形成污泥絮 凝体混合液，然后混合液流经引水渠之后进入引水河道中以表1和表2 所示的流速流动，污泥絮凝体随水流逐渐沉降在引水河道的河床上，定期 清理河道，净化河水用于景观用水，达到高浊度河水的原位净化的目的。

随着河道水流时间延长，混凝除浊效果逐渐提高，尤其是在水流1h 左右，混凝后河水浊度急剧降低；之后，浊度逐步降低，降低速度趋缓直 至稳定。在0.11m/s~0.31m/s流速范围内，流速越慢，混凝除浊效果越好， 在净化工程实施距离内，河水浊度始终小于30NTU，最低可达到10NTU 以下。流动时间越长，污泥絮体沉降越完全，河水浊度越低，一般沉淀 8h之内即可达到净化的目的。

综上所述，直接在河道上设置混凝反应系统使得投入的混凝药剂能够 迅速和高浊度河水反应，反应形成的絮体随着水流逐步沉淀，在一定距离 的河段和流动时间内，河水可达到净化澄清，可用于景观用水。

表1工程实施应用测试数据

表2工程实施应用测试数据