【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水力工程，具體涉及基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法。
技術介紹
1、礫間接觸氧化技術即為礫石濾床技術，是一種快速處理污水的方式，是十九世紀英國倫敦的污水處理工程師w.j.dibden首先設計的自然處理方法，其實質是對天然河床中生長在礫石表面生物膜的一種人工強化。
2、礫間接觸氧化法對污染物的去除主要通過接觸沉淀、吸附、生物降解等多重作用。該方法礫石間形成連續的水流通道，當污水通過時，水中的懸浮固體因沉淀、物理攔截、水動力等原因運動至礫石表面而接觸沉淀。同時，生長在礫石表面上的微生物或藻類，會氧化分解其所吸附的污染物，礫間接觸氧化凈化系統通過引導目標水體流經填充填料的處理槽，使污水與填料表面的生物膜接觸反應，從而使水質得到凈化。
3、礫間接觸氧化法作為河湖污染水體治理中生物/生態法的一種，具有環境友好、生態節能且運行管理方便的優點，但是目前還未得到大規模的推廣，礫石濾床在天然河道的工程特性及適用性還未得到充分研究證明，因此有必要建立試驗模型，對礫石濾床的設計進行研究，探求礫石濾床對污染物削減的規律特征，為礫石濾床在指定區域的實際應用提供依據。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，能夠為礫石濾床在水環境治理工程中的推廣和應用提供依據的特點。
2、本專利技術所采用的技術方案是，基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，具體按照以下步驟實施：
3、步驟1，對應用區域進行水質監測，明確水樣測定指
4、步驟2，通過原位掛膜試驗獲取室內試驗用礫石濾床反應器的生物膜，確定填料；
5、步驟3，建立應用區域的水動力模型，確定礫石濾床流速和流量；
6、步驟4，對礫石濾床反應器掛膜，確定礫石濾床反應器的試驗工況并進行模擬試驗，獲取水樣測定指標的濃度和沿程變化特征；
7、步驟5，進行耐沖擊試驗，確定出水水質達標的條件下礫石濾床反應器能夠允許的最大流速；
8、步驟6，根據試驗結果，獲取不同河道的礫石濾床布置型式。
9、本專利技術的特點還在于，
10、步驟1中，水質監測的時間段為夏季和冬季；
11、水樣測定指標包括no3—n、nh4+-n、tn、po43—p、tp、cod。
12、步驟2的具體過程為：選取應用區域不同粒徑的填料分別放入多個不銹鋼網格桶內，然后將不銹鋼網格桶放置于應用區域水體中，經過現場掛膜后，將填料表面附著的生物膜剝落，進行生物膜的表征測定，根據測定結果，明確填料類型及粒徑。
13、步驟3的具體過程為：將應用區域平面圖導入mike21中建立河岸線、河床水深、礫石濾床進口流量、進出口水位信息，搭建mike?21?fm水動力模型，通過mike?21?fm水動力模型對應用區域水系的水位和流速進行模擬，再通過流速和礫石濾床反應器的過流面積得到礫石濾床的流量?。
14、步驟4的具體過程為：
15、步驟4.1，在多個礫石濾床反應器中分別加入步驟2明確的填料、功能填料g1、功能填料g2中的一種或幾種，并運行蠕動泵向每個礫石濾床反應器內輸送水體，并通過調節蠕動泵的流量以保證每個礫石濾床反應器的流速恒定；
16、步驟4.2，對礫石濾床反應器掛膜；
17、步驟4.3，以不同水質、不同水力停留時間、不同曝氣量、不同曝氣方式，不同運行天數為試驗工況進行模擬試驗，定期測定礫石濾床反應器的出水水樣，得到每個礫石濾床反應器不同工況下水樣測定指標的濃度和沿程變化特征。
18、步驟4.2的具體過程為：礫石濾床反應器掛膜包括間歇啟動階段和連續掛膜階段；
19、間歇啟動階段：在應用區域采集的含有底泥的水樣作為接種水，將步驟2剝落的生物膜作為接種菌源，將接種水與接種菌源混合均勻后加入到礫石濾床反應器中進行曝氣若干天，每天早、中、晚各曝氣一次，分別測定礫石濾床反應器中不同曝氣天數的水質，最后一天曝氣結束后從礫石濾床反應器中排出所有接種水，再向礫石濾床反應器中重新加入與排出接種水等體積的接種水和接種菌源，重復以上過程；
20、連續掛膜階段：在最后一次排出所有接種水后，采用蠕動泵連續加入人工配水直至掛膜成功。
21、步驟5中，耐沖擊試驗通過增加水體流速、減小水力停留時間實現。
22、步驟6中，不同河道的礫石濾床布置型式包括：
23、第一種：對于需要承擔行洪任務的河道，采用分離式礫石濾床布置形式，即將礫石濾床布置在河道行洪區以外，將河道部分水量引入礫石濾床進行處理后，在下游再返回到河道中；
24、第二種：對于不需要承擔行洪任務的河道，將礫石濾床直接布置于河道內，使河道水體全部流經礫石濾床，進行全量化處理，或者部分水量從礫石濾床上部溢流，部分水量進入礫石濾床內部進行處理。
25、對于第一種情況：根據引水方式分為無壩引水的分離式礫石濾床和有壩引水的分離式礫石濾床；
26、其中，無壩引水的分離式礫石濾床包括設置在河道一側的引水渠，進水渠上游河道內布置有橫跨河道的跌水，進水渠的進口依次設置有擋沙坎、攔污柵、閘門，擋沙坎布置在引水渠與河道連接的入口處且與引水渠的邊墻相連接，攔污柵設置于擋沙坎的下游，攔污柵的兩側與引水渠的邊墻相連接，閘門布置于攔污柵的下游，閘門和引水渠的底板及邊墻相連接，進水渠的出口設置有礫石濾床，礫石濾床中填充有填料，礫石濾床的底部通過出水渠與河道下游連接；
27、其中，有壩引水的分離式礫石濾床包括設置在河道一側的引水渠，進水渠上游河道內布置有橫跨河道的跌水，進水渠上游河道內布置有橫跨河道的壅水壩，進水渠的進口依次設置有擋沙坎、攔污柵、閘門，擋沙坎布置在引水渠與河道連接的入口處且與引水渠的邊墻相連接，攔污柵設置于擋沙坎的下游，攔污柵的兩側與引水渠的邊墻相連接，閘門布置于攔污柵的下游，閘門和引水渠的底板及邊墻相連接，進水渠的出口設置有礫石濾床，礫石濾床中填充有填料，礫石濾床的底部通過出水渠與河道下游連接。
28、對于第二種情況：包括礫石濾床直接橫向布置于河道內和礫石濾床直接縱向布置于河道內；
29、其中，礫石濾床直接橫向布置于河道內的結構具體為：包括在河道內且沿水流動方向依次設置有沉砂池、跌水、礫石濾床，沉砂池靠近跌水且靠近河道岸邊一側設置有排水渠，排水渠沿河道水流動方向設置且長度不小于沉砂池出水側至礫石濾床出水側的距離，礫石濾床的一端與河道內側壁連接，礫石濾床的另一端與排水渠的側壁連接；
30、其中，礫石濾床直接縱向布置于河道內的結構具體為：包括在河道內且沿水流動方向依次設置有沉砂池、跌水、礫石濾床，礫石濾床沿水流動方向設置有若干排水閘，礫石濾床的寬度小于河道的寬度且沿河道的水流動方向布設。
31、本專利技術的有益效果是：本專利技術基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，從礫石濾床應用區域水質、生物膜種類和適用填料分析出發，通過建立應用區域的礫石濾床水流模型、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：
2.根據權利要求1所述的基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，步驟1中，水質監測的時間段為夏季和冬季；
3.根據權利要求2所述的基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，步驟2的具體過程為：選取應用區域不同粒徑的填料分別放入多個不銹鋼網格桶內，然后將不銹鋼網格桶放置于應用區域水體中，經過現場掛膜后，將填料表面附著的生物膜剝落，進行生物膜的表征測定，根據測定結果，明確填料類型及粒徑。
4.根據權利要求3所述的基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，步驟3的具體過程為：將應用區域平面圖導入MIKE21中建立河岸線、河床水深、礫石濾床進口流量、進出口水位信息，搭建MIKE?21?FM水動力模型，通過MIKE?21?FM水動力模型對應用區域水系的水位和流速進行模擬，再通過流速和礫石濾床反應器的過流面積得到礫石濾床的流量?。
5.根據權利要求4所述的基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，步驟4的具體過程為：
6.根據權利要
7.根據權利要求5所述的基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，步驟5中，耐沖擊試驗通過增加水體流速、減小水力停留時間實現。
8.根據權利要求7所述的基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，步驟6中，不同河道的礫石濾床布置型式包括：
9.根據權利要求8所述的基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，對于第一種情況：根據引水方式分為無壩引水的分離式礫石濾床和有壩引水的分離式礫石濾床；
10.根據權利要求8所述的基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，對于第二種情況：包括礫石濾床直接橫向布置于河道內和礫石濾床直接縱向布置于河道內；
...【技術特征摘要】
1.基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：
2.根據權利要求1所述的基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，步驟1中，水質監測的時間段為夏季和冬季；
3.根據權利要求2所述的基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，步驟2的具體過程為：選取應用區域不同粒徑的填料分別放入多個不銹鋼網格桶內，然后將不銹鋼網格桶放置于應用區域水體中，經過現場掛膜后，將填料表面附著的生物膜剝落，進行生物膜的表征測定，根據測定結果，明確填料類型及粒徑。
4.根據權利要求3所述的基于模型試驗的礫石濾床工藝設計方法，其特征在于，步驟3的具體過程為：將應用區域平面圖導入mike21中建立河岸線、河床水深、礫石濾床進口流量、進出口水位信息，搭建mike?21?fm水動力模型，通過mike?21?fm水動力模型對應用區域水系的水位和流速進行模擬，再通過流速和礫石濾床反應器的過流面積得到礫石濾床的流量?。
<...【專利技術屬性】
技術研發人員：劉晶晶，張云，陳興，王倩，焦夢，薛文宇，何利濤，羅杰，石北泰，康秀，張海洋，劉樂，王晶，
申請(專利權)人：中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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