CN109160682A - 一种模块化湿地系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化湿地系统包括：初级过滤单元、配水单元和人工湿地系统，人工湿地系统包括填料单元和水生植物单元，填料单元设置在水生植物单元的下侧，潜水排污泵的出口连接到水生植物单元或填料单元上，填料单元包括介质层，介质层由分层设置的填料模块组成，填料模块设置在由玻璃钢网格制成的支撑架上；填料模块包括自上而下有多层抽屉孔道的柜式箱体，抽屉孔道中设置有“抽屉”式填料小单元；可根据湿地设计与出水水质要求组合式安装，具有结构简单，安装方便，投资成本低，可大规模的工业化生产。在湿地运行过程中，初级过滤单元和填料单元可随时拆卸，更换、修复，保证湿地系统的长效稳定运行。

Description

一种模块化湿地系统

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种新型模块化可组装/拆卸式仿自然湿地处理的模块化湿地系统。

背景技术

人工湿地是以污水处理，景观美化、改善周边环境微生态系统效应为目标，通过人工模拟“自然湿地”构建的仿自然生态处理系统。其主要是利用土壤、基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，进行水质净化的一种给生态处理技术。由于其投资和运行成本低、易操作管理、有效可靠、可降低污染负荷、同时兼具环境效益和生态效益等优势，被认为是“天然过滤器”，近年来被广泛应用于流域与河湖水质改善、集中/分散式农村生活污水治理等领域。但在水质净化和污水处理过程中仍然存在许多难点问题，因此，研发一种模块化湿地系统十分重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用以提高建造质量与效率、提高污水处理效率、降低能耗以及易于后续管理维护的模块化湿地系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种模块化湿地系统，包括：

初级过滤单元，其包括箱体，箱体上部设置有进水管，底部设置排泥管、后部安装出水管，箱体的中部设置有漏斗式过滤器；

配水单元，其包括潜水排污泵，潜水排污泵的进口与初级过滤单元出水管连接；

人工湿地系统，其包括填料单元和水生植物单元，填料单元设置在水生植物单元的下侧，潜水排污泵的出口连接到水生植物单元或填料单元上，填料单元包括介质层，介质层由分层设置的填料模块组成，填料模块设置在由玻璃钢网格制成的支撑架上；填料模块包括自上而下有多层抽屉孔道的柜式箱体，抽屉孔道中设置有“抽屉”式填料小单元，“抽屉”式填料小单元包括四壁和底面围成的盒体，填料填充于“抽屉”式填料小单元内，最上层铺砾石层；

人工湿地系统的下侧设置有与排水管连通。

进一步的，初级过滤单元的箱体为模块式结构，采用玻璃钢、水泥模块、PVC或集装箱材料制成。

进一步的，柜式箱体壁上设置有用于拆卸“抽屉”式填料小单元的固定卡，“抽屉”式填料小单元为玻璃钢制成的盒体。

进一步的，潜水排污泵的出口上设置有配水总管，配水总管通过配水支管与人工湿地系统连接。

进一步的，人工湿地系统与排水管之间设置集水支管和集水总管，集水支管一端设置在人工湿地系统上，另一端与集水总管的一端连接。

进一步的，潜水排污泵设置在配水井内，潜水排污泵出口与配水总管连接，配水支管均布在人工湿地系统上，填料模块上设置进水口和出水口，进水口和出水口上设置控制阀。

进一步的，水生植物单元包括挺水植物、浮水植物和沉水植物。

采用上述技术方案本发明得到的有益效果为：可根据设计要求组合式安装，具有结构简单，安装方便，投资成本低，可大规模的工业化生产。在湿地运行过程中，初级过滤单元、填料单元和水生植物单元可随时拆卸，更换、修复，保证湿地系统的稳定运行和处理效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的工艺流程剖面结构示意图；

图2为本发明的工艺流程俯视结构示意图；

图3为本发明的填料模块平面结构示意图；

图4为本发明的填料模块剖面结构示意图；

图5为本发明的“抽屉”式填料小单元的结构示意图。

图中：100-初级过滤单元；200-配水单元；300-填料单元；400-水生植物单元；1-进水管；2-漏斗式过滤器；3-输泥管；4-出水管；5-潜水排污泵；6-集水总管；7-排水管；8-配水总管；9-配水支管；10-集水支管；11-玻璃钢网格；12-固定卡；13-“抽屉”式填料小单元；14-土层；15-介质层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

结合附图对本发明进一步说明，使所属技术领域的技术人员更好的实施本发明，本发明实施例一种模块化湿地系统，包括：初级过滤单元100、配水单元200和人工湿地系统，初级过滤单元100包括箱体，箱体上部设置有进水管1，底部设置排泥管、后部安装出水管4，箱体的中部设置有漏斗式过滤器2；配水单元200包括潜水排污泵5，潜水排污泵5的进口与初级过滤单元100出水管4连接；人工湿地系统包括填料单元300和水生植物单元400，填料单元300设置在水生植物单元400的下侧，潜水排污泵5的出口连接到水生植物单元400上，填料单元300包括介质层，介质层由分层设置的填料模块组成，填料模块设置在由玻璃钢网格11制成的支撑架上，玻璃钢网格11的空隙根据填料颗粒大小调整；填料模块包括自上而下有多层抽屉孔道的柜式箱体，抽屉孔道中设置有“抽屉”式填料小单元13，“抽屉”式填料小单元13包括四壁和底面围成的盒体，填料填充于“抽屉”式填料小单元13内，最上层铺设砾石层14；人工湿地系统的下侧设置有与排水管7连通。

本发明实施例初级过滤单元100的箱体为模块式结构，采用玻璃钢、水泥模块、PVC或集装箱材料制成，初级过滤单元100内部设计为沙漏结构的漏斗式过滤器2，利于污水中的砂石、漂浮物、固体物质等的去除。污水经模块式结构的箱体后，大部分固体悬浮物浓度截留在箱体内，最终通过排泥管将其排出，降低固体悬浮物浓度对后续填料单元300的处理负荷，避免填料单元300的堵塞。

本发明实施例柜式箱体壁上设置有用于拆卸“抽屉”式填料小单元13的固定卡12，“抽屉”式填料小单元13为玻璃钢制成的盒体。填料单元300中的每一层之间用玻璃钢网格11作为支撑，“抽屉”式填料小单元13可拆卸。玻璃钢网格11的空隙根据“抽屉”式填料小单元13填料颗粒大小调整；填料填充于“抽屉”式填料小单元13内可抽、拉、替换和清洗。当进水水质改变，需要更换填料或是填料发生堵塞时，可以将某一层抽出，对其“抽屉”式填料小单元13进行更换或是清洗，达到要求后，再将该层放回模块内即可。

本发明实施例填料根据进水水质特点(如含有重金属、氟化物、暴露性风险因子等污染物质)与出水水质要求，在填料可选择性的填充如活性炭、活化沸石、粉煤灰、炉渣、火山岩等填料，要求填料需满足级配要求。例如，优选配比为1:1的煤渣和沸石组合基质，形成重金属Cr元素净化模块；优选单一的煤渣或沸石基质，形成重金属Zn元素净化模块；优选火山岩、沸石、生物陶粒等单一或组合基质，形成有机物、氮元素净化模块；优选高炉渣、无烟煤、钢渣等单一或组合基质，形成磷元素净化模块。

本发明实施例潜水排污泵5的出口上设置有配水总管8，配水总管8通过配水支管9与人工湿地系统连接；人工湿地系统与排水管7之间设置集水支管10和集水总管6，集水支管10一端设置在人工湿地系统上，另一端与集水总管6的一端连接；潜水排污泵5设置在配水井内，潜水排污泵5出口与配水总管8连接，配水支管9均布在人工湿地系统上，填料模块上设置进水口和出水口，进水口和出水口上设置控制阀，每个填料模块都设有进水口和出水口，当需要更换填料时，可以关闭相应的进水口和出水口，使用其他填料模块进行工作，待更换完毕后，打开进水口和出水口继续工作。

本发明实施例水生植物单元400包括挺水植物、浮水植物和沉水植物。为了维持湿地植物的生物多样性及高效的有机物、N、P去除能力，搭配种植挺水植物、浮叶植物、沉水植物，为了适合不同种类湿地植物的生长，填料单元300应根据要求进行组合，形成适宜植物生长的“微地形”，形成多个“微生态”系统；“微地形”，是填料单元300根据要求进行组合而形成，本质其是仿自然界中的起伏变化地势。基于“微地形”表面的具有起伏特性，可以将填料单元300设计成相应的各种形状，以满足不同“微地形”的起伏变化；“微地形”有利于污水在流经填料单元300时跌水曝气充氧，提高湿地系统内溶解氧含量，促进好氧微生物的生长，提升湿地系统内有机物和NH4+-N降解效能，同时，在缺氧/厌氧环境则利于脱氮除磷；而且“微地形”利于不同水生植物的生长，丰富水生植物多样性，实现生态效益、环境效益同时兼具景观美化的作用。例如优选轮叶黑藻、穗花狐尾藻等沉水植物，搭配浮萍、褐藻、凤眼莲等浮水植物形成重金属元素水生植物单元400，种植密度为100-200株/m2；优选石菖蒲、灯心草、蝴蝶花等挺水植物形成COD水生植物单元400，种植密度为20-30株/m2；优选石菖蒲、茭白、芦苇、美人蕉等挺水植物形成氮素水生植物单元400，种植密度为10-30株/m2；优选灯心草、千屈菜、慈姑、黄菖蒲等挺水植物形成磷素水生植物单元400，种植密度为10-30株/m2；根据使用要求选择其中一种或几种组合种植。

本发明实施例污水自进水管1进入初级过滤单元100，经过漏斗式过滤器2去除部分固体悬浮物浓度，以降低后续填料单元300的堵塞风险，截留下的的固体悬浮物浓度经输泥管3排除并处理；过滤后的污水经出水管4进入配水单元200，经潜水排污泵5提升至入潜流人工湿地系统。污水经水生植物单元400纵向流至床底，在纵向流的过程中污水经过介质层，达到净化目的。净化后的水体经集水管收集，由排水管7排出。人工湿地系统由多个填料单元300和水生植物单元400通过并联或串联的方式组成。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种模块化湿地系统，其特征在于，包括：

初级过滤单元，其包括箱体，箱体上部设置有进水管，底部设置排泥管、后部安装出水管，箱体的中部设置有漏斗式过滤器；

配水单元，其包括潜水排污泵，潜水排污泵的进口与初级过滤单元出水管连接；

人工湿地系统，其包括填料单元和水生植物单元，填料单元设置在水生植物单元的下侧，潜水排污泵的出口连接到水生植物单元或填料单元上，填料单元包括介质层，介质层由分层设置的填料模块组成，填料模块设置在由玻璃钢网格制成的支撑架上；填料模块包括自上而下有多层抽屉孔道的柜式箱体，抽屉孔道中设置有“抽屉”式填料小单元，“抽屉”式填料小单元包括四壁和底面围成的盒体，填料填充于“抽屉”式填料小单元内,最上层铺砾石层；

人工湿地系统的下侧设置有与排水管连通。

2.根据权利要求1所述的模块化湿地系统，其特征在于：初级过滤单元的箱体为模块式结构，采用玻璃钢、水泥模块、PVC或集装箱材料制成。

3.根据权利要求1所述的模块化湿地系统，其特征在于：柜式箱体壁上设置有用于拆卸“抽屉”式填料小单元的固定卡，“抽屉”式填料小单元为玻璃钢制成的盒体。

4.根据权利要求1所述的模块化湿地系统，其特征在于：潜水排污泵的出口上设置有配水总管，配水总管通过配水支管与人工湿地系统连接。

5.根据权利要求1所述的模块化湿地系统，其特征在于：人工湿地系统与排水管之间设置集水支管和集水总管，集水支管一端设置在人工湿地系统上，另一端与集水总管的一端连接。

6.根据权利要求4所述的模块化湿地系统，其特征在于：潜水排污泵设置在配水井内，潜水排污泵出口与配水总管连接，配水支管均布在人工湿地系统上，填料模块上设置进水口和出水口，进水口和出水口上设置控制阀。

7.根据权利要求1所述的模块化湿地系统，其特征在于：水生植物单元包括挺水植物、浮水植物和沉水植物。