本发明涉及一种应用于开放水体的初期雨水净化系统，属于污水生态净化的。
背景技术：
1、近年来，随着国家的重视及相关研究的深入开展，我国的点源污染已逐步得到有效治理，流域面源污染在许多地方正在由原来的次要矛盾上升为主要矛盾，其中降雨产生的初期雨水和合流制溢流污染造成的城市面源污染，已成为制约城市水环境质量改善的重要因素。由于初期雨水污染的时空分布、污染物浓度、总量等都具有很强的随机性，难以在其排入开放水体前得到处理净化，因此在河湖中设置相关处理设施，对净化初期雨水造成的污染和维持河湖水体质量稳定十分必要。
2、一般而言，初期雨水中悬浮物、氨氮、总磷含量较高，水体可生化性差，因此在对其进行处理时不仅要考虑溶解性污染物的去除，还要考虑悬浮物质的拦截和可生化性的处理提升。目前，应用于开放水体中的净化措施主要有布设生态浮床、投加微生物菌剂、生物膜修复技术等，但这些措施均难以解决来水可生化性低的问题。例如发明专利cn 110127940b提出了一种水环境生态修复系统，用于净化进入河流湖泊的废水，但该系统难以对可生化性差的初期雨水进行高效处理。
技术实现思路
1、为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种应用于开放水体的初期雨水净化系统，构建适用于开放水体的初期雨水净化系统，复合物理、化学、生物净化技术，提升来水可生化性，拦截初期雨水携带入河湖的悬浮物和漂浮物、吸附和降解溶解性物质，对初期雨水入河污染控制意义重大。其具体技术方案如下：
2、一种应用于开放水体的初期雨水净化系统，从来水的上游侧到下游侧依次包括生态滤坝子系统、缺氧生化子系统和好氧生化子系统；
3、所述生态滤坝子系统包括生态滤坝上游坝体和生态滤坝主体净化区；所述生态滤坝上游坝体迎向上游来水，呈斜坡状，所述生态滤坝主体净化区位于生态滤坝上游坝体的下游侧，且整体呈矩形，与生态滤坝上游坝体的背面连接；
4、所述生态滤坝上游坝体内填充有宾格石笼网和其内部的填充物，所述填充物内部布设若干个微纳米曝气设备；
5、所述生态滤坝主体净化区内填充有颗粒填料和缓释碳源，其上部种植有挺水植物；
6、所述缺氧生化子系统包括缺氧生化池，缺氧生化池中布设有微生物层和颗粒填料；
7、所述好氧生化子系统包括好氧生化池，好氧生化池中布设有微生物层和颗粒填料。
8、进一步的，所述微纳米曝气设备连接太阳能发电系统，太阳能发电系统固定于生态滤坝主体净化区上方。
9、进一步的，所述生态滤坝上游坝体的斜坡倾斜角度为20～30°。
10、进一步的，所述生态滤坝上游坝体的填充物为重石块、金属块、砾石、级配卵石中的一种或多种组合，且在填充物的间隙中均匀分散布设微纳米曝气头，微纳米曝气头孔径为100μm，布设密度为1-2个/m3，每个微纳米曝气头曝气量为6-10l/min，在微孔曝气头氧利用率20％的情况下，使水体溶解氧增加0.4-1.2mg/l。
11、进一步的，所述生态滤坝主体净化区的颗粒填料为砾石、陶粒、沸石、火山石、石灰石中的一种或多种组合，缓释碳源为可生物降解的phb、phbv、phas中的一种或多种组合，缓释碳源均匀填充在颗粒填料间。
12、进一步的，所述生态滤坝主体净化区上方种植的挺水植物为美人蕉、菖蒲、千屈菜、鸢尾、风车草、香蒲、芦苇中的一种或多种组合。
13、进一步的，所述缺氧生化子系统的微生物层铺设在缺氧生化池的底部，其为使用聚乙烯醇-海藻酸钠复合固定技术制得的微生物载体，其上方摆放有置于金属网中的砾石、陶粒、沸石、火山石、石灰石中的一种或多种组合，并复合重石块和/或金属块；
14、所述缺氧生化子系统的微生物层的微生物载体制作流程为：将聚乙烯醇、海藻酸钠与蒸馏水混合并于90℃搅拌溶解，冷却并用水浴锅使溶液温度维持在30-40℃，再加入活性炭粉末搅拌1h后冷却至室温，加入适量浓度的反硝化聚磷菌悬浊液搅拌均匀后倒入模具，放入冰箱反复冻融3次使其成型，置于2％cacl2饱和硼酸溶液和0.5mol/lnaso4溶液中分别交联1h；制成的微生物载体聚乙烯醇含量约为5％、海藻酸钠含量约为2％、活性炭含量约为1％；
15、在系统运行初期系统中未形成稳定微生物群落时，依靠微生物层的微生物净化来水，保证前期净化效果，运行一段时间后系统中已形成稳定微生物群落，因此无需进行微生物层补充和更换。
16、进一步的，所述好氧生化子系统的微生物层铺设在好氧生化池的底部，其为使用聚乙烯醇-海藻酸钠复合固定技术、采用交联法制得的微生物载体，其内部还布设有若干个微纳米曝气设备，其上方布设孔板，孔板系有悬挂填料，悬挂填料包含生物绳填料、组合填料、弹性填料中的一种或多种，悬挂填料下方系有重石块和/或金属块；
17、所述好氧生化子系统的微生物层的微生物载体制作流程为：将聚乙烯醇、海藻酸钠与蒸馏水混合并于90℃搅拌溶解，冷却并用水浴锅使溶液温度维持在30-40℃，再加入活性炭粉末搅拌1h后冷却至室温，加入适量浓度的硝化菌悬浊液搅拌均匀后倒入模具，放入冰箱反复冻融3次使其成型，置于2％cacl2饱和硼酸溶液和0.5mol/lnaso4溶液中分别交联1h；制成的微生物载体聚乙烯醇含量约为10％、海藻酸钠含量约为2％、活性炭含量约为1％。
18、进一步的，所述好氧生化子系统中的填料、鹅卵石和微纳米曝气头布设范围为微生物层上方2m内的区域，微纳米曝气头孔径100μm，布设密度为2-4个/m3，每个微纳米曝气头曝气量为6-10l/min，使得微孔曝气头氧利用率20％的情况下好氧生化子系统底部区域水体溶解氧约为3mg/l。
19、本发明的有益效果是：
20、本发明结合物理、化学、生物处理措施，复合填料、植物、微生物的吸附、吸收和降解作用，辅以曝气、缓释和微生物固定技术，实现初期雨水固体和溶解性污染物的综合和长效去除；本发明中，生态滤坝上游坝体可拦截初期雨水携带的漂浮物质，加速来水中悬浮物的沉降，上游坝体内部布设微纳米曝气设备可以提高来水中的溶解氧含量，对cod进行有效去除，同时可在一定程度上提升来水可生化性；太阳能发电系统可以在晴天将太阳能储存于蓄电池组中，使用逆变器转化为交流电支持微纳米曝气设备的运行，节能环保；生态滤坝主体净化区内部填充的砾石、陶粒、火山石、沸石吸附效果好、比表面积大，可以高效吸附部分nh4+-n、tp，同时为微生物提供良好的生长附着载体；生态滤坝主体净化区均匀填充的缓释碳源被微生物分解为小分子有机质，再作为碳源被利用，提升水体可生化性和反硝化效果；生态滤坝主体净化区上方种植的挺水植物吸收水体中的nh4+-n、tp，同时具有较好的景观效果；缺氧和好氧生化子系统下方的微生物层可实现微生物固定和污染物降解，保证运行前期系统中未形成稳定微生物群落时的净化效果。
1.一种应用于开放水体的初期雨水净化系统，其特征在于，从来水的上游侧到下游侧依次包括生态滤坝子系统、缺氧生化子系统和好氧生化子系统；
2.根据权利要求1所述的应用于开放水体的初期雨水净化系统，其特征在于，所述微纳米曝气设备连接太阳能发电系统，太阳能发电系统固定于生态滤坝主体净化区上方。
3.根据权利要求1所述的应用于开放水体的初期雨水净化系统，其特征在于，所述生态滤坝上游坝体的斜坡倾斜角度为20～30°。
4.根据权利要求1所述的应用于开放水体的初期雨水净化系统，其特征在于，所述生态滤坝上游坝体的填充物为重石块、金属块、砾石、级配卵石中的一种或多种组合，且在填充物的间隙中均匀分散布设微纳米曝气头，微纳米曝气头孔径为100μm，布设密度为1-2个/m3，每个微纳米曝气头曝气量为6-10l/min，在微孔曝气头氧利用率20％的情况下，使水体溶解氧增加0.4-1.2mg/l。
5.根据权利要求1所述的应用于开放水体的初期雨水净化系统，其特征在于，所述生态滤坝主体净化区的颗粒填料为砾石、陶粒、沸石、火山石、石灰石中的一种或多种组合，缓释碳源为可生物降解的phb、phbv、phas中的一种或多种组合，缓释碳源均匀填充在颗粒填料间。
6.根据权利要求1所述的应用于开放水体的初期雨水净化系统，其特征在于，所述生态滤坝主体净化区上方种植的挺水植物为美人蕉、菖蒲、千屈菜、鸢尾、风车草、香蒲、芦苇中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的应用于开放水体的初期雨水净化系统，其特征在于，所述缺氧生化子系统的微生物层铺设在缺氧生化池的底部，其为使用聚乙烯醇-海藻酸钠复合固定技术制得的微生物载体，其上方摆放有置于金属网中的砾石、陶粒、沸石、火山石、石灰石中的一种或多种组合，并复合重石块和/或金属块；
8.根据权利要求1所述的应用于开放水体的初期雨水净化系统，其特征在于，所述好氧生化子系统的微生物层铺设在好氧生化池的底部，其为使用聚乙烯醇-海藻酸钠复合固定技术、采用交联法制得的微生物载体，其内部还布设有若干个微纳米曝气设备，其上方布设孔板，孔板系有悬挂填料，悬挂填料包含生物绳填料、组合填料、弹性填料中的一种或多种，悬挂填料下方系有重石块和/或金属块；
9.根据权利要求1所述的应用于开放水体的初期雨水净化系统，其特征在于，所述好氧生化子系统中的填料、鹅卵石和微纳米曝气头布设范围为微生物层上方2m内的区域，微纳米曝气头孔径100μm，布设密度为2-4个/m3，每个微纳米曝气头曝气量为6-10l/min，使得微孔曝气头氧利用率20％的情况下好氧生化子系统底部区域水体溶解氧约为3mg/l。
