CN211999053U - 一种处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块及系统，模块包括自下而上依次设置的集水单元、处理单元以及布水单元；来水水量在常规运行设计负荷范围内时，通过布水单元布水至处理单元，在垂直下渗的过程中经过处理单元处理后,经集水单元收集出水，此时该模块为垂直潜流湿地运行模式；当来水达到应急运行设计负荷，且布水水深超过处理单元表面一定高度时，该模块兼具垂直潜流湿地和表面流湿地运行模式，大大提高调蓄能力，兼具一定的处理能力。通过智能控制系统精准控制运行，若干个模块可以并联设计，通过渠道或管道给各模块配水。模块出水可补给河流、湖泊或绿化浇灌等，系统可用于河湖水体、景观水体、雨水等微污染水净化项目。

Description

一种处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块及系统

技术领域

本实用新型涉及人工湿地技术领域，针对不同来水量情况，湿地可自行调整处理状态的一种处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块及系统。

背景技术

人工湿地系统是可设计、可控制的和工程化的湿地系统；若通过工艺改造，能获得污水处理与资源化的最佳效益，实现较好的经济效益和生态效益。

垂直潜流湿地和表面流湿地是人工湿地系统比较常见的湿地类型，两者优缺点各不相同；垂直潜流湿地具有较强的处理能力，较高的使用效率，以及较高的投资成本；表面流湿地相对于垂直潜流湿地而言，投资较低，但是处理能力较弱，且占地面积较大。若设计时，将垂直潜流湿地和表面流湿地在同一个湿地设施中进行整合，能够将两者的优点结合使用，提高处理效率。

在现有技术中，有一种处理方式将潜流湿地与表面流湿地交替运行的两种技术进行结合，其通过上层橡胶坝式遮板、牵引绳、调节挡板对进水位置调节，采用定位环、牵引绳、牵引绳固定装置、出水口调节挡板对出水位置调节，实现不同滤床的转换。该技术需要进行人工判断和机械控制手段，其操作相对复杂；且当突发性来水量大时，不同滤床功能无法自动切换，且无法进行高水位运作。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述的问题，提出了一种可以在垂直潜流湿地与表面流湿地之间自动切换的处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块及系统。

为实现上述目的，可通过下列技术方案来实现，

一种处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块，包括自下而上依次设置的集水单元、处理单元以及布水单元，所述的集水单元包括设置在处理单元底部的集水主管以及集水支管，集水支管与集水主管连通，集水主管安装若干通气检查井，集水主管与设置于集水主管末端的集水井连通；所述的处理单元内填充专业生态滤料，专业生态滤料表面种植湿地植物；所述的布水单元包括设置在单元一侧的进水控制井、设置在处理单元内专业生态滤料表面的布水渠道。

进一步具体的，相邻所述的通气检查井之间相距5m，所述通气检查井顶部开口，当水位到达通气检查井开口处，水溢流至通气检查井内。

进一步具体的，所述通气检查井顶部开口处设置带有孔的井盖或者格栅；当水位到达通气检查井开口的井盖或者格栅溢流至通气检查井内；井盖或者格栅可防止枯枝烂叶或其他不利于湿地运行的物体落入通气检查井内。

进一步具体的，所述通气检查井的顶部高度位置与布水单元的最高布水水位一致，且距离专业生态滤料表面的高度为60cm；也可根据不同的项目需求，进行工程设计，提高通气检查井的顶部高度位置，同时提高布水单元的最高布水水位，通气检查井和最高布水水位的高度可扩大至60-80cm。

进一步具体的，所述的布水单元的布水渠道由两排石笼和底部防渗膜构成；布水渠道的高度略低于通气检查井的顶部高度；石笼内填充石的尺寸控制在150mm-250mm。

进一步具体的，所述的集水主管至少两条且平行设置于专业生态滤料底部，在所述的集水主管之间设置若干集水支管，所述的集水主管向集水主管末端的集水井倾斜。

进一步具体的，在所述处理单元底部铺设防渗膜。

进一步具体的，模块的来水水量在设计负荷范围内时，来水通过布水渠道布水至专业生态滤料表面，且不超过设计水位，然后垂直下渗经过处理单元处理，此时该模块为垂直潜流湿地运行模式；当来水水量超过设计负荷，且布水水深超过通气检查井顶部高度的开口位置，即达到最高布水水位，该模块兼具垂直潜流湿地和表面流湿地运行模式。

一种湿地系统，包括若干上述的模块，可采用并联的方式组合，通过进水渠道或管道提供来水，智能控制系统管理布水单元，给各模块配水，通过智能控制系统管理末端的集水井，控制各模块出水流量及处理时间。

本实用新型一种处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块及系统，适用于降雨或者来水变化差异大的地区，可以使用较少的面积，以应对多变的来水情况；垂直潜流湿地与表面流湿地转变灵活，不需要进行手动操作或系统判断，可直接由来水量决定，便于管理。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图

图2是本实用新型滤床底部(集水单元)俯视图；

图3是本实用新型的滤床表面(布水单元)俯视图；

图4是本实用新型的A-A’剖视图；

图5是本实用新型湿地系统图(并联结构)；

图中：1、进水口；11、集水主管；12、集水支管；13、集水井；2、处理单元；21、专业生态滤料；22、水生植物；23、设计水位；24、最高布水水位；3、布水单元；31、布水渠道、32、石笼；4、防渗膜；5、通气检查井；51、井盖或者格栅；6、进水渠道或管道；7、进水控制井；→水流方向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细描述。

如图1、图2、图3和图4所示一种处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块，包括自下而上依次设置的集水单元、处理单元2以及布水单元3，所述的集水单元包括设置在处理单元2底部的集水主管11、集水支管12和集水井13，集水支管12与集水主管11连通，集水主管11安装若干通气检查井5，通气检查井5一方面具有给湿地通气的功能，另一方面兼具湿地来水过多时加大出水水量的功能；集水主管11与设置于集水主管11末端的集水井13连通；所述的处理单元2内填充专业生态滤料21，专业生态滤料21表面种植水生植物22；所述的布水单元3包括设置在模块一侧的进水控制井7、设置在处理单元2内专业生态滤料21表面的布水渠道31和石笼32。在实际应用中，来水分配到布水渠道31内，通过石笼32的缝隙内进入至专业生态滤料21表面直至设计水位23，并在专业生态滤料21内逐渐下渗的同时，完成处理过程；专业生态滤料21内集水支管12内的水进入集水主管11内之后汇流至末端的集水井13内流出。

所述的集水主管11根据湿地具体的占地面积合理设置，可以为两条、三条、四条或者更多条，但至少为两条且平行设置于专业生态滤料21底部，集水主管11向集水主管11的末端的集水井13倾斜，能够使水快速汇流至末端的集水井13内；在所述的集水主管11之间设置若干集水支管12，集水支管12两端分别一一对应连接于集水主管11上并连通，集水支管12可与集水主管11垂直设置也可与集水主管11呈一定角度进行设置；在集水支管12上开设集水孔。在本方案中，集水主管11为两条，两条集水主管11之间垂直固定连通集水支管12；集水主管11采用500mm的HDPE管制作而成，集水支管12采用100mm的HDPE管制作而成，相邻集水支管12之间的间距为1.25m。

相邻所述的通气检查井5与集水主管11相互连通，通气检查井5之间的距离相等，通气检查井5顶部开口，当处理单元2内水位到达通气检查井5上口处(即最高布水水位24)，水溢流至通气检查井5内；也可以在通气检查井5侧面设置若干溢流口，当水到达溢流口的位置也能实现水溢流的目的；在本方案中，通气检查井5为直径500mm的塑料检查井，最优设计为通气检查井5之间相距5m；通气检查井5为顶部开口。

同时，所述通气检查井5顶部开口处可做进一步的设计优化，在顶部开口处加盖带有孔的井盖或者格栅51，一方面可使得水流快速流入通气检查井5，另一方面可防止枯枝烂叶或其他不利于湿地运行的物体落入通气检查井5；再者防止运行人员因行动不慎，跌落井内的风险。

通气检查井5在工程设计时，其顶部高度位置与布水单元3的最高布水水位24一致，在本方案中，通气检查井5距离专业生态滤料表面的高度为60cm，也可根据不同的项目处理水量的需求，进行工程设计时，提高通气检查井5的顶部高度位置，并同时提高布水单元3的最高布水水位24设计，其范围可扩大至60——80cm。

所述的处理单元2底部铺设防渗膜4，防止处理单元2水体与地下水有交换；处理单元2内填充专业生态滤料21，专业生态滤料21表面种植水生植物22；水生植物22可根据不同的地区选择因地制宜的本地植物；处理单元2表面设计两个水位值，一个为设计水位23值，在本方案中，选取为处理单元2内专业生态滤料21表面往上30cm；一个为最高布水水位24值，在本方案中，选择为处理单元2内专业生态滤料21表面往上60cm，与通气检查井5的顶部高度位置一致，也可根据实际工程需要，提高至60——80cm。在实际应用中，专业生态滤料21表面和某个通气检查井5内安装液位探头，用于监测处理单元2内部和表面水位情况，以监控处理单元2运行工况。

所述的布水单元3包括设置在模块一侧的进水控制井7、设置在处理单元2内专业生态滤料21表面的布水渠道31构成；布水渠道31包括两排石笼32和底部防渗膜4；所述的布水渠道31的高度略低于通气检查井5的顶部高度，在本方案中，选择比通气检查井5低10cm；所述的布水渠道31在两排石笼32中间形成，石笼32内填充石的尺寸控制在150mm-250mm。水流自进水控制井7进入布水渠道31，向石笼32的缝隙中溢出，能够实现更均匀的布水效果。

该模块常规运行设计负荷可以达到1-3m³/m²/d，当模块的来水水量在设计负荷范围内时，来水通过布水渠道31配水至专业生态滤料21表面然后垂直下渗经过处理单元2，此时该模块为垂直潜流湿地运行模式；当水量达到设计负荷时，处理单元2内的水位将不超过设计水位23(在本方案中，设计水位23为30cm)。当来水超过负荷范围，通常为暴雨情况，来水水质较好，来水虽然通过布水渠道31配水至专业生态滤料21表面，但布水渠道31内水体仍不断增多，直至淹没布水渠道31后，在处理单元2内的水位达到最高布水水位24(在本方案中，选择最高布水水位24为60cm)，最终超过最高布水水位24后，处理单元2内的水体溢流进入通气检查井5，此时，模块兼具垂直潜流湿地和表面流湿地运行模式，大大提高模块的调蓄能力，同时兼具一定的处理能力。

为了让模块运行更加智能化，进水控制井7内安装电动阀门和液位探头。电动阀门控制模块的进水开启和停止时刻，实现间歇进水的调控要求；液位探头用于记录进水渠道的水位情况，并用该数据调整电动阀门的开启时间，如水位低于设计值，增加开启时间，高于设计值则减少开启时间。集水井13内安装电动阀门、测流堰、液位探头、水质探头，电动阀门可以自动控制开启度，实现出水水量的调节，从而调节来水在处理单元2的停留时间；测流堰和液位探头组合用于测量清水水量；水质探头用于监测出水水质。

如图5所示，在实际工程应用时，基于上述将若干个智能科技湿地模块组合成一种处理系统，可采用并联的方式组合，通过进水渠道或管道6提供来水，智能控制系统管理布水单元3，给各模块配水，同时通过智能控制系统管理集水井13，控制各模块出水流量及处理时间，每个模块的清水通过管道或渠道送至用水点(河流、湖泊、绿地等)，该系统可用于河湖水体、景观水体、雨水等微污染水的净化项目中。

需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块，包括自下而上依次设置的集水单元、处理单元(2)以及布水单元(3)，所述的集水单元包括设置在处理单元(2)底部的集水主管(11)以及集水支管(12)，集水支管(12)与集水主管(11)连通，集水主管(11)安装若干通气检查井(5)，集水主管(11)与设置于集水主管(11)末端的集水井(13)连通；所述的处理单元(2)内填充专业生态滤料(21)，专业生态滤料(21)表面种植水生植物(22)；所述的布水单元(3)包括设置在模块一侧的进水控制井(7)、设置在处理单元(2)内专业生态滤料(21)表面的布水渠道(31)。

2.根据权利要求1所述的处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块，其特征在于：相邻所述的通气检查井(5)之间相距5m，所述通气检查井(5)顶部开口，当水位到达通气检查井(5)开口处，水溢流至通气检查井(5)内。

3.根据权利要求2所述的处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块，其特征在于：所述通气检查井(5)顶部开口处设置带有孔的井盖或者格栅(51)。

4.根据权利要求2所述的处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块，其特征在于：所述通气检查井(5)的顶部高度位置与布水单元(3)的最高布水水位(24)一致，且距离专业生态滤料(21)表面的高度为60cm。

5.根据权利要求1所述的处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块，其特征在于：所述的布水单元(3)的布水渠道(31)由两排石笼(32)和底部防渗膜(4)构成；石笼(32)内填充石的尺寸控制在150mm-250mm。

6.根据权利要求1所述的处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块，其特征在于：所述的集水主管(11)至少两条且平行设置于专业生态滤料(21)底部，在所述的集水主管(11)之间设置若干集水支管(12)，所述的集水主管(11)向集水主管(11)末端的集水井(13)倾斜。

7.根据权利要求1所述的处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块，其特征在于：在所述处理单元(2)底部铺设防渗膜(4)。

8.根据权利要求1所述的处理大水量微污染水体的智能科技湿地模块，其特征在于：模块的来水水量在设计负荷范围内时，来水通过布水渠道(31)布水至专业生态滤料(21)表面，且不超过设计水位(23)，然后垂直下渗经过处理单元(2)处理，此时该模块为垂直潜流湿地运行模式；当来水水量超过设计负荷，且布水水深超过通气检查井(5)顶部高度的开口位置，即达到最高布水水位(24)，该模块兼具垂直潜流湿地和表面流湿地运行模式。

9.一种湿地系统，其特征在于：包括若干权利要求1-8中任意一项所述的模块，可采用并联的方式组合，通过进水渠道或管道(6)提供来水，智能控制系统管理布水单元(3)，给各模块配水，通过智能控制系统管理集水井(13)，控制各模块出水流量及处理时间。

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