（一）基本原理

河道净化器包括了人工河心洲、生态透水堰以及由生态净化渠、生态好氧塘串联而成的生态净化系统3个主体部分，其技术原理包括：利用人工河心洲，改变现有线性河流水流形态，回复弯曲流态，使水文情势多样化，促进生态多样化；导流前置库沉淀水体中颗粒形态的污染物，同时可引导水流进入生态净化渠系统；生态透水堰可使部分水流进入生态净化渠，在起导流作用的同时，对于其余部分水体可通过过滤、沉淀、吸附、植物吸收等作用达到一定程度的污染物去除效果；生态净化系统依靠填充介质的沉淀、过滤、物理化学吸附作用，以及系统中植物微生物的吸收转化作用，净化去除水体中污染物。此外，北运河下游灌区水系首要污染物为NH₃-N，基于河道净化器线性特点，结合下游灌区河流水体低流速现状，通过优化水力/水位调控、改变水体流态变化、增加介质空隙，提高河道净化器内DO水平，促进氨氧化细菌和古菌的氨氧化过程，实现NH₃-N向NO₂^--N或NO₃^--N转化。

（二）工艺流程

待处理水体进入河道净化器中试装置，首先经过沉降系统，去除水体中大多数颗粒物，随后经导流前置库，通过人工河心洲和生态透水堰作用，水体平行通过生态净化系统（净化渠、生态塘）和旁路河道，实现污染物净化去除。

（三）关键技术

河道净化器是一种特殊的线型人工湿地技术，在受损河道内原位构建，不影响河道现有的基本功能，结合强化岸边带，通过物理（沉淀/截留等）、化学（氧化/还原）和生物（微生物/植物）作用共同去除污染河流水体中污染物，主要包括耗氧有机物（COD、NH₃-N等）和常规营养盐（TN、TP等）。最优工况为水力负荷0.06 m³/m².d（高水位），NH₃-N、NO₃-N、TN、SRP和TP的平均去除率分别为73%、78%、59%、30%和31%，出水中COD和TP质量浓度接近地表Ⅴ类水标准，NH₃-N质量浓度接近地表Ⅱ类水标准。

河道净化器技术属新型的生态处理技术，其设计理念有：通过改变现有河流水流形态，回复弯曲流态，使水文情势多样化，从而促进生态多样化；充分利用现有河道中大量的河漫滩，构建潜流人工湿地型旁路水流系统以及河漫滩表流人工湿地；构建人工河心洲，丰富水流形态以及河道净化器系统的生态多样性，使水生生态系统与陆生生态系统有机融合；以旁路系统的挖方构建人工河心洲，实现土方工程内部消纳，提高工程经济、环境效益；协调各工程构筑物，构建河流景观，构筑物采用流线设计，使人工景观尽量自然化。本研究首次将河道净化器技术应用于典型灌区水系中。

河道净化器技术具有线性、受水力/水位调控、介质强化等特点，在北运河下游灌区水网中应用有一定的技术要求：

1）河道选择，河道净化器是一种特殊的线性潜流湿地，原位应用时应选择无排洪功能的支渠或细渠，利用人工河心洲和生态透水堰作用，改变水体流态，使水体平行通过生态净化系统（净化渠、生态塘）和旁路河道，实现污染物去除。

2）水力调控，基于水资源利用，需通过水力调控，改变河道净化器水体流态，水体DO上升，促进氨氧化细菌和古菌的氨氧化过程，实现NH₄⁺-N转化。

3）前沉降系统，河道净化器中主要净化单元为生态净化渠，而生态净化渠的介质填料分为3层，最下层是30cm厚粒径为40-60mm的大块砾石层，中间层是20cm厚粒径为10-30mm的小砾石层，最上层是20cm厚沙层。介质填料最大问题在于堵塞，故河道净化器前端必需设有前沉降系统。