组装式模块化湿地系统

技术领域

本发明涉及一种组装式模块化湿地系统。适用于面源污染、生活污水、微污染河道及湖泊等领域的处理技术，尤其是受污染地表水生态修复技术、生活污水处理技术以及农业面源污染治理领域。

背景技术

近几年，人工湿地因为具有较好的出水效果、较低的投资和运维成本以及良好的生态景观等效益，获得来越来越多的应用。

但传统的人工湿地在设计、施工实施以及运行中也存在各种各样的问题，不利于其推广，如传统人工湿地在应用中存在冬季效果差、容易堵塞的问题、传统人工湿地土建占地大且施工较慢等。因此，迫切需要寻求新的改进措施以解决上述问题。

模块化湿地技术近些年开始获得关注，并已经开始进行小试、中试阶段，因为模块化的构造实现了填料的更换解决了堵塞问题，模块化的生产解决了现场施工速度过慢的问题，未来具有较广阔的发展空间。但模块化湿地也还是存在一些问题，如标准不统一、工艺确定布置后水流方向及水力负荷不能调整等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、施工方便、可调整水流方向及水力负荷的组装式模块化湿地系统。

本发明所采用的技术方案是：一种组装式模块化湿地系统，其特征在于：具有由外部围墙围成的矩形湿地区域，外部围墙上设有与矩形湿地区域内连通的进水机构和出水机构；

所述矩形湿地区域底部设有固定凹槽，固定凹槽纵横交错的布置于矩形湿地区域内并将矩形湿地区域底部均匀划分成若干同等大小的矩形区块；

所述矩形湿地区域内对应每个矩形区块放置有一块或多块形状大小与该矩形区块相适配的模块湿地单元。

模块湿地单元侧面及底面为开孔式样便于过水，且可根据人工湿地外围系统高度及出水水质要求在垂直高度上设置不同的模块叠加，或装填不同的湿地填料布置在不同的区域以达到强化处理的效果，并可通过更换模块以解决堵塞问题。

所述矩形湿地区域内经若干分区挡板划分形成预设的水流通道，所述分区挡板底部嵌装固定于所述固定凹槽上。

所述模块湿地单元具有长方体型的湿地框体，湿地框体内填装有湿地填料和湿地植物。

所述湿地填料为沸石、陶粒、轻质改性陶粒、板栗壳生物质炭以及丝瓜络等天然高分子材料的一种或几种的组合。

所述湿地植物为美人蕉、菖蒲、再力花、鸢尾等的一种或几种的组合。

所述分区挡板为玻璃钢板、泡沫塑料板、PVC板、木板或不锈钢板。

所述矩形湿地区域底面上设有底部防渗设施，该底部防渗设施为夯实粘土层、底板或防水毯。

对应所述挡板底部及挡板之间缝隙设有挡板防渗，挡板防渗采用玻璃胶胶连、焊接、聚乙烯闭孔泡沫板或防水毯。

所述进水机构具有开孔布水管或布水锯齿溢流槽。

所述出水机构具有出水管或出水溢流槽。

本发明的有益效果是：本发明采用外部围墙、底部防渗、模块装填的方法进行湿地系统的快速构建，模块化湿地及其他材料现场组装，节省了施工时间，缩短了工程周期。

本发明在场地及面积固定的情况下，可通过灵活设置分区简单快速的将模块湿地单元串联、并联、叠放或多种形式的混合，实现不同的水流通道，获得不同的处理效果，如合理分组布置还可以实现水道双向切换，避免了传统施工方式水流方向单一且容易导致堵塞的问题。

本发明中模块湿地单元装填有无机悬浮、有机高分子等天然或改性填料，且可以叠放至不同高度，针对性的选取多组模块强化碳源不足、污染负荷较高等情况的水体净化，也方便更换模块湿地单元以减少堵塞的机率。

附图说明

图1为实施例的结构示意图。

1、进水机构；2、出水机构；3、外部围墙；4、正方形区块Ⅰ；5、正方形区块Ⅱ；6、正方形区块Ⅲ；7、正方形区块Ⅳ；8、正方形区块Ⅴ；9、正方形区块Ⅵ；10、正方形区块Ⅶ；11、正方形区块Ⅷ；12、正方形区块Ⅸ；13、固定凹槽；14、湿地框体；15、分区挡板；16、湿地植物；17、底部防渗设施；18、挡板防渗；19、湿地填料。

具体实施方式

实施例1：本实施例为一种组装式模块化湿地系统，具有由外部围墙围成的矩形湿地区域，外部围墙上设有与矩形湿地区域内连通的进水机构和出水机构；矩形湿地区域底部设有固定凹槽，固定凹槽纵横交错的布置于矩形湿地区域内并将矩形湿地区域底部均匀划分成若干同等大小的矩形区块；矩形湿地区域内对应每个矩形区块放置有一块或多块形状大小与该矩形区块相适配的模块湿地单元。

本实施例中矩形湿地区域内经若干分区挡板划分形成预设的、连通进水机构和出水机构的水流通道，分区挡板底部嵌装固定于固定凹槽上。分区挡板为玻璃钢板、泡沫塑料板、PVC板、木板或不锈钢板。挡板底部及挡板之间缝隙设置挡板防渗，采用玻璃胶胶连、焊接、聚乙烯闭孔泡沫板、防水毯等一种或几种方式的组合。

本实施例中模块湿地单元具有长方体型的湿地框体，湿地框体内填装有湿地填料和湿地植物。模块湿地单元侧面及底面为开孔式样便于过水，且可根据人工湿地外部围墙高度及出水水质要求在垂直高度上设置不同的模块叠加，或装填不同的湿地填料布置在不同的区域以达到强化处理的效果，并可通过更换模块以解决堵塞问题。

本例中湿地植物为美人蕉、菖蒲、再力花、鸢尾等的一种或几种的组合，种植密度为9-16株/平；湿地填料为沸石、陶粒、轻质改性陶粒、板栗壳生物质炭以及丝瓜络等天然高分子材料的一种或几种的组合。

本实施例中矩形湿地区域底面上设有底部防渗设施，该底部防渗设施为夯实粘土层、底板或防水毯，如选择防水毯时，应确保防水毯铺设长度超出人工湿地外部围墙并固定防渗。

本例中进水机构为置于填料表层的开孔布水管或置于前端的布水锯齿溢流槽的一种或几种的组合；出水机构为低于进水机构高度的出水管或位于末端的出水溢流槽。

实施例2：本实施例为一种组装式模块化湿地系统，具有由外部围墙围成的内边长为1500mm的正方形湿地区域，外部围墙高800mm。正方形湿地区域的底面上设有底部防渗设施，并在底部防渗设施之上布置纵横垂直交错的固定凹槽，固定凹槽将正方形湿地区域底部均匀划分在9块3x3布置的同等大小的正方形区块，分别为正方形区块Ⅰ～Ⅸ。

本例中在正方形区块内放置有形状大小与正方形区块相适配的模块湿地单元，正方形区块内设置一层模块湿地单元，模块湿地单元边长为500mm，高为300mm，且其侧面及底面为开孔式样便于过水，开孔孔径为5mm，开孔密度为70％。模块湿地单元包括湿地框体，以及装填于湿地框体内的湿地填料和湿地植物，其中湿地植物16选择再力花，种植密度为9～16株/平；所述的湿地填料19为沸石，粒径为10～25mm。

本例中在正方形湿地区域的一侧设有进水机构，该进水机构采用置于前端的布水锯齿溢流槽，在正方形湿地区域的另一侧设有出水机构，出水机构采用出水管，出水管低于布水锯齿溢流槽50mm。

本实施例中底部防渗设施采用防水毯，且防水毯铺设长度超出该人工湿地的外部围墙并固定防渗。

实施例3：本实施例与实施例2基本相同，不同之处仅在于本实施例在实施例1的基础上叠加了一层模块湿地单元，以显著强化了污水处理效果。

本实施例中在相邻两列正方形区块之间(正方形区块Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ之间及正方形区块Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ与Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ之间)设置分区挡板，将人工湿地的布水系统隔分成了三个均等的布水系统，大大减少了出现紊流和死水端的可能性，也可实现多组间的轮流间歇运行，有效缓解堵塞。

本例中分区挡板为高700mm、长500mm、厚度为5mm的泡沫塑料板板材，通过与人工湿地底部的固定凹槽嵌合组合实现固定，以改变水流通道和水力负荷。本例中对应挡板底部及挡板之间缝隙采用玻璃胶胶连的方式进行防渗。

实施例4：本实施例在实施例3的基础上进一步的优化调整，一是在正方形区块Ⅲ、Ⅳ之间，以及正方形区块Ⅵ、Ⅶ之间不设置分区挡板，改变原有的水流通道；二是选择正方形区块Ⅰ前端设置布水锯齿溢流槽布水，将正方形区块Ⅸ作为出水端，使得水流方向改为了水平推流加折流的方式，污水得到进一步净化，在减少出现紊流、死水端的同时，通过灵活且简单地移动分区挡板，形成多种水流通道和模式。

实施例5：本实施例在实施例3的基础上进一步的优化调整，一是在正方形区块Ⅲ、Ⅳ之间，以及正方形区块Ⅳ、Ⅸ之间不设置分区挡板，改变原有的水流通道，使得在选择正方形区块Ⅰ和Ⅶ分别同时进水时，系统从正方形区块Ⅵ出水；二是选择正方形区块Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与正方形区块Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ设置了两层模块湿地单元叠放，而正方形区块Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ仅设置一层，可在一定流量下实现前端潜流后端表流湿地的工艺组合，在确保出水水质、减少出现紊流及死水端的同时，通过灵活且简单地移动分区挡板，形成多种水流通道和工艺组合。

实施例6：本实施例在实施例3的基础上进一步的优化调整，一是在正方形区块Ⅲ、Ⅳ之间，以及正方形区块Ⅳ、Ⅸ之间不设置分区挡板，改变原有的水流通道，使得在选择正方形区块Ⅰ和Ⅶ分别同时进水时，系统从正方形区块Ⅵ出水；二是选择正方形区块Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与正方形区块Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ设置一层模块湿地单元，而正方形区块Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ设置两层模块湿地单元叠放，可在一定流量下实现前端表流后端潜流湿地的工艺组合，在确保出水水质、减少出现紊流及死水端的同时，通过灵活且简单地移动分区挡板，形成多种水流通道和工艺组合。

实施例7：本实施例在实施例2的基础上从进、出水位置以及独立工艺组合共存上做出了优化设置，一是在正方形区块Ⅰ、Ⅱ与Ⅴ、Ⅵ之间，以及正方形区块Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ与Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ之间分别设置分区挡板，改变原有的水流通道，使得从选择正方形区块Ⅰ和Ⅸ分别同时进水时，实现从正方形区块Ⅵ和Ⅶ分别出水；二是正方形区块Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ上设置了一层模块湿地单元，而模块化湿地单元Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ设置两层模块湿地单元叠放，可在一定流量下在同一个既定的湿地区域内实现表流与潜流湿地共存且分别独立运行的工艺组合，在确保出水水质、减少出现紊流及死水端的同时，通过灵活且简单地移动分区挡板系统，形成多种水流通道和工艺组合。