CN214936421U - 用于河道原位治理的湿地模块以及具有其的湿地系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于河道原位治理的湿地模块以及具有其的湿地系统，包括有从上至下依次设置的面源污染拦截块、生态滤料层、排水层以及透水隔离层，所述面源污染拦截块贴合驳岸设置，所述面源污染拦截块表面为矩形，底部呈向下凹陷的弧形状；在所述湿地模块侧面设置进水层，所述进水层设置为上短下长的梯形结构；在所述湿地模块内部设置有用于支撑所述湿地模块的生态支架；本实用新型设置在河道内，不占用河岸空间，可拦截面源污染及河道固体物质、增强河水流动性，沿河道分段构造不同氧环境以促进有机物降解、生物脱氮以及生物除磷作用，可以实现净化及稳定河道水质、提升河道自净能力以及恢复健康的河道水生态系统目的。

Description

用于河道原位治理的湿地模块以及具有其的湿地系统

技术领域

本实用新型涉及人工湿地技术领域，具体涉及基于“净化+恢复”综合治理模式构建的可拦截面源污染及固体物质、构造分段氧环境以促进污染物降解、稳定河道水质的一种用于河道原位治理的湿地模块以及具有其的湿地系统。

背景技术

随着社会进步，人们对环境的要求提高，大部分地区河道水环境质量持续改善，但仍存在生活污水排入河道的现象，雨天地表径流、管网溢流污水和上游污水处理厂尾水的排放也使得河道内污染物浓度上升，破坏河道原有健康水体，使河道水质趋于不稳定状态，长此以往，将加重甚至超过河道自净负荷，打破河道水生态系统平衡。因此，需要采取相应治理措施，净化受污染河道，稳定河道水质，保持健康的河道水生态系统。

目前，现有的河道治理技术主要有异位治理技术和原位治理技术。异位治理技术包括：在河道附近建立生态塘或者一体化处理设施，通过提升泵将河道水体输送至生态塘或一体化处理设施，出水返回河道，以此降低河道内污染物浓度，使河道水质稳定化，但该技术需要占用岸上用地，且受河道水量的限制，投资及运行费用较高。原位治理技术包括：在河道内设置生态浮岛或曝气设备，生态浮岛漂浮在水面上，水质净化作用有限且抗干扰能力差；曝气设备能耗高，曝气效率低，不适用于河道水质的长期净化及稳定要求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于河道原位治理的湿地模块以及具有其的湿地系统。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案为：

一种用于河道原位治理的湿地模块，包括有从上至下依次设置的面源污染拦截块、生态滤料层、排水层以及透水隔离层，所述面源污染拦截块贴合驳岸设置，所述面源污染拦截块表面为矩形，底部呈向下凹陷的弧形状；在所述湿地模块侧面设置进水层，所述进水层设置为上短下长的梯形结构；在所述湿地模块内部设置有用于支撑所述湿地模块的生态支架。

进一步具体的，在所述湿地模块底部设置护基组件，所述护基组件固定设置在河床上，所述护基组件的表面积大于或者等于所述湿地模块的底面积，所述护基组件高度大于河道底泥堆积高度。

进一步具体的，所述生态支架设置为三棱柱结构，所述生态支架的三角形面为直角三角形，直角三角形的一条直角边设置在所述护基组件上，另一条直角边的顶部与所述生态滤料表面高度一致，斜边倾角设置为30°-60°。

进一步具体的，所述湿地模块设置为四棱台形结构，所述湿地模块的侧面倾角为30°-60°，所述湿地模块靠近驳岸的侧面与驳岸贴合设置。

进一步具体的，在所述生态滤料层上种植有湿地植物；所述排水层的厚度设置为10cm-20cm。

一种用于河道原位治理的湿地系统，包括有若干上面任一所述的湿地模块交错设置在河道两侧。

进一步具体的，在河道两侧设置曝气模块。

进一步具体的，所述曝气模块包括有供能组件、进气管以及通过所述进气管与所述供能组件连接的曝气管组件。

进一步具体的，所述供能组件包括有电源装置、连接所述电源装置的曝气设备以及连接所述曝气设备的智能分流器；所述曝气管组件包括有与所述进气管连接的曝气主管、设置在所述曝气主管上的曝气支管以及均匀设置在所述曝气支管上的曝气器，所述曝气支管末端设置堵头密封。

进一步具体的，在所述曝气管组件底部设置固定框，所述固定框固定设置在河床上，所述固定框倾斜设置；在所述曝气管组件与固定框之间设置透水软管，所述透水软管包围所述曝气支管和曝气器。

本实用新型的有益效果：一种用于河道原位治理的湿地模块以及具有其的湿地系统，实现原位净化河道，节省占地，拦截固体污染物的同时增强了河水流动性，促进复氧；河水流动过程中在重力作用下进入湿地模块，净水从湿地模块底部自重排出，无需设置集配水系统；在湿地模块上设置面源污染拦截块，拦截岸上面源污染，防止其入河破坏河道水质；在湿地模块之后分段设置曝气模块对河道进行供氧，构造多种氧环境以促进污染物去除，逐步恢复、提升河水自净能力。

附图说明

图1是本实用新型的湿地系统的结构示意图；

图2是本实用新型湿地模块的平面图；

图3是本实用新型湿地模块的A-A剖面图；

图4是本实用新型湿地模块的B-B剖面图；

图5是本实用新型湿地模块B-B剖面的水流路径；

图6是本实用新型曝气管组件的平面图；

图7是本实用新型曝气管组件的剖面图；

图中，1、河道；2、驳岸；3、湿地模块；4、曝气模块；5、曝气管组件；6、供能组件；7、电源装置；8、曝气设备；9、智能分流器；10、面源污染拦截块；11、进水层；12、湿地植物；13、生态滤料层；14、排水层；15、透水隔离层；16、护基组件；17、生态支架；18、进气管；19、曝气主管；20、曝气支管；21、曝气器；22、固定框；23、透水软管；24、堵头；→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2、图3、图4、图5所示，一种用于河道原位治理的湿地模块，所述湿地模块3从上至下依次设置面源污染拦截块10、生态滤料层13、排水层14及透水隔离层15，在所述湿地模块3外围设置进水层11，在所述湿地模块3内部设置用于支撑所述湿地模块3的生态支架17。

所述湿地模块3设置成四棱台形结构，所述四棱台形湿地模块3侧面倾角为30°-60°，保证适宜的流水空间，防止河水过度冲刷破坏湿地模块3床体结构，且利于河水自重进入床体内部，所述四棱台形湿地模块3面向驳岸2的侧面与驳岸2完全贴合，增强湿地模块3在河道1内的稳定性，也对河道起到一定护坡作用。

所述面源污染拦截块10设置在湿地模块3上部，所述面源污染拦截块10一侧与驳岸2紧密贴合，以阻止岸上面源污染进入河道1，所述面源污染拦截块10表面为矩形，顶部超出生态滤料层13表面至少3cm，防止因河水水位上涨影响面源污染拦截效果，底部设置在生态滤料层13中，呈向下凹陷的弧形状，便于面源污染下渗，内部按2:1的比例混合填充砾石和鹅卵石，拦截固体物质的同时不影响过水效率，外部采用竹制的编织网格定型，编织网格顶部采用钢丝加固，定期对面源污染拦截块10表面拦截的固体物质进行清理，以保证拦截效果。

所述生态滤料层13设置在面源污染拦截块10下部，所述生态滤料层13填充在湿地模块3中心区域，所述生态滤料层13表面与河道1常水位高度一致，所述生态滤料层13厚度远大于所述面源污染拦截块10厚度；在所述生态滤料层13上种植湿地植物12，所述湿地植物12为芦苇、水葱和黄菖蒲中的一种或多种，所述湿地植物12按种植密度15-20株/m²进行种植，增强湿地植物12的去污能力，种植时避开面源污染拦截块10；所述排水层14为湿地模块3下层，所述排水层14设置在生态滤料层13下部，所述排水层14采用粗砾石铺设而成，所述排水层14厚度为10cm-20cm，防止淤泥堵塞排水层，影响排水。

在所述湿地模块3外围环绕设置进水层11，所述进水层11设置在湿地模块3侧面，将湿地模块的三个侧面完全覆盖，所述进水层11设置成上短下长的梯形结构，上部与生态滤料层13齐平，下部与排水层14底部齐平，所述进水层11由直径为80-100mm的石块填充而成的石笼构成，石笼厚度约0.2m，缩短进水路径、提高进水效率的同时达到固定湿地模块3床体的目的，此外，石笼中石块形成的缝隙还可以拦截固体物质，防止生态滤料层13堵塞，且兼具生物截留功能，便于微生物附着生长，有助于逐步恢复和提升河道1自净能力。

所述湿地模块3底层为透水隔离层15，所述透水隔离层15设置在排水层14下部，所述透水隔离层15采用透水隔离膜制成，可避免河道1底泥堵塞排水层14，影响排水速率。所述湿地模块3底部设置用于支撑湿地模块3的护基组件16，所述护基组件16设置在透水隔离层15下部，所述护基组件16由若干长度相等、并排钉入河床的杉木桩组成，若干所述杉木桩的圆截面共同组成护基组件16的支撑面，所述护基组件16支撑面表面积大于或等于湿地模块3底面积，使其在河道1中可稳当地支撑住湿地模块3床体，所述护基组件16的高度远大于河道1底泥的堆积高度，以保证排水层14顺利排水。

在所述湿地模块3内部搭设生态支架17，所述生态支架17采用韧性强、耐腐蚀的不锈钢或竹制材料搭设成三棱柱结构，稳定的三角形结构可避免湿地模块3床体结构松散、滑坡，所述三棱柱生态支架17的三角形面为直角三角形，直角三角形的垂直角设置在护基组件16上，便于支撑湿地模块3床体，所述生态支架17斜边倾角与四棱台形湿地模块3两侧斜面倾角相同，顶部与生态滤料层13表面高度一致，底部与透水隔离层15高度一致，便于稳定支撑和固定湿地模块3床体，且不影响湿地模块3对污染物的去除效果，生态支架17各边采用焊接或绑扎的方式进行固定连接。

一种用于河道原位治理的湿地系统，如图1所示，包括有若干沿河道1两侧驳岸2均匀设置的所述湿地模块3，若干所述湿地模块3沿河长方向呈“S”型布置，所述湿地模块3前端超出河道1中心线距离约1.5m，迫使河水流动时改变原有流向，增强河水扰动性，设置在两侧驳岸2的相对所述湿地模块3之间相互错开布置，错开后两相对湿地模块之间相距约3m，设置在同一侧驳岸2的相邻湿地模块3之间相距约12m，使河水流动时多次、反复改变流向，加快湿地模块3进水，提升河道1整体复氧效率，有效防止黑臭现象的产生。

如图1、图6、图7所示，在所述湿地模块3之后设置曝气模块4，所述曝气模块4沿河道1两侧驳岸2设置，包括有设置在所述驳岸2上的供能组件6、通过进气管18与所述供能组件6连接的曝气管组件5；所述供能组件6设置在河道1外，包括有电源装置7、连接所述电源装置7的曝气设备8以及连接所述曝气设备8的智能分流器9，所述供能组件6通过进气管18连接一个或多个曝气管组件5；所述电源装置7包括有太阳能发电设备、与所述太阳能发电设备并联设置的外电箱以及连接所述太阳能发电设备及外电箱的控制器，所述控制器用于切换电源线路，在所述太阳能发电设备上安装光敏传感器，所述光敏传感器与控制器连接，用于将光信号转变成电信号传递给控制器，使控制器在太阳能发电设备和外电箱之间进行电源线路切换；所述智能分流器9设置在进气管18上，所述智能分流器9设置若干接口，用于将曝气设备8的气体分流至各曝气管组件5，在所述智能分流器9的接口上安装电动调节阀及气压传感器，可监测各曝气管组件5的运行动态，便于及时调整曝气工况；所述曝气管组件5设置在河床上，包括有与进气管18连接的曝气主管19、沿所述曝气主管19长度方向连接设置的若干曝气支管20以及均匀设置在所述曝气支管20上、表面等距布有圆形曝气孔的若干莲蓬状曝气器21，若干所述曝气支管20末端采用堵头24密封。曝气时，曝气器21产生的微小气泡从河床上升至水面，气液传质效率增大，曝气效果更佳；所述曝气管组件5每隔两个或两个以上湿地模块3设置一个，以此实现对河道1分段供氧，使河道1沿河长方向呈现好氧、缺氧、厌氧的交替氧环境，促进不同污染物共同去除，达到降低河道1污染物浓度、维持河道1水质稳定的目的。

所述曝气管组件5底部设置固定框22，所述固定框22将曝气管组件5固定在河床上，所述固定框22设置高度高于河道1底泥的堆积高度，所述固定框22设置成矩形，矩形尺寸大于曝气管组件5尺寸，便于固定曝气管组件5，所述固定框22为交叉焊制的不锈钢，所述固定框22前端固定在驳岸2上，末端凸起约3cm，使曝气管组件5在河床内倾斜，防止管道表面堆积淤泥；在所述曝气管组件5和固定框22之间设置一层透水软管23，所述透水软管23将曝气支管20及曝气器21包围其中，所述透水软管23前端与曝气支管20之间的缝隙采用封口环或塑料流体进行熔融密封，末端采用橡胶塞堵头密封，防止河道1底泥和固体污染物堵塞曝气器21。

湿地模块3运行时，在河道1水位变化情况下，河道1受污染水体可分别从水平、垂直两个方向进入湿地模块3床体。当河道1水位未超过常水位时，河道1受污染水体主要从水平方向进入湿地模块3床体；当河道1水位超过常水位时，水体淹没生态滤料层13表面，河道1受污染水体可分别从水平、垂直方向进入湿地模块3床体。

具体表现为以下两种情况：

情况一，河道1水位未超过常水位，水体未淹没生态滤料层13表面。此时，受污染河水受地势差影响，从河道1上游流向河道1下游，经过沿河道1驳岸2设置的若干湿地模块3后，水体从湿地模块3侧面的进水层11进入床体，在自身重力作用下垂直下渗，污染物主要被湿地植物12部分根系、专业生态滤料及其中的生物膜所去除，净水从排水层14回到河道1。

情况二，河道1水位超过常水位，水体淹没生态滤料层13表面。受污染河水受地势差影响，从河道1上游流向河道1下游，经过沿河道1驳岸2设置的若干湿地模块3后，一部分水体从湿地模块3侧面的进水层11进入床体，在自身重力作用下垂直下渗，污染物主要被湿地植物12部分根系、专业生态滤料及其中的生物膜所去除，净水从排水层14回到河道1；另一部分水体则从生态滤料层13表面进入床体，在自身重力作用下垂直下渗，污染物主要被湿地植物12全部根系、专业生态滤料及其中的生物膜所去除，净水从排水层14回到河道1。

雨天时，岸上面源污染通过驳岸2流入河道1，进入与驳岸2相接且高于生态滤料层13表面的面源污染拦截块10，面源污染中的固体物质及部分附着其上的溶解性污染物被去除，在重力作用下，面源污染继续进入生态滤料层13进一步净化，净水成为河道1水体的一部分。

最后，得到净化的河道1水体在湿地模块3错开布置格局的驱使下被迫延长水流路径，沿着两侧湿地模块3间的保留空间呈“S”型蜿蜒流动，河道1水体流动性得到增强，复氧能力得到提升。

曝气模块4运行时，控制器接收光敏传感器的电信号，对电源装置7的电源线路进行切换，晴天以太阳能发电设备为电源，阴雨天以外电箱为电源，驱动曝气设备8工作，曝气设备8将空气通过进气管18依次输送至与智能分流器9相连接的一个或多个曝气管组件5，再通过曝气主管19进入各曝气支管20，最后被曝气器21分割成细小气流，产生细小气泡进入河道1，增加河水中溶解氧含量，曝气所需能耗低。同时，智能分流器9的气压传感器可以实时监控各曝气管组件5运行动态，根据监测结果对电动调节阀进行调节，以调整曝气工况。由于曝气管组件5每隔两个或两个以上湿地模块3设置一个，使受污染水体进入曝气管组件5附近的湿地模块3或进入与曝气管组件5相距较远的湿地模块3时，呈现不同种类污染物去除的效果。通过分段供氧，可有效降低河道1水体中碳氮磷污染物浓度，河道1水质得到提升，且溶解氧的升高也利于恢复健康的河道水生态系统。

综上，通过上述多模块湿地系统，可对受污染河道进行原位治理，净化河道的同时阻止岸上面源污染进入河道，增强河道水体流动性；通过分段供氧构造不同的氧环境来促进各功能性微生物生长繁殖，以此降低有机物、总氮和磷酸盐的浓度，达到稳定河道水质、提升河道自净功能以及恢复健康的河道水生态系统的目的。

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 (10)

1.一种用于河道原位治理的湿地模块，其特征在于：包括有从上至下依次设置的面源污染拦截块(10)、生态滤料层(13)、排水层(14)以及透水隔离层(15)，所述面源污染拦截块(10)贴合驳岸(2)设置，所述面源污染拦截块(10)表面为矩形，底部呈向下凹陷的弧形状；在所述湿地模块(3)侧面设置进水层(11)，所述进水层(11)设置为上短下长的梯形结构；在所述湿地模块(3)内部设置有用于支撑所述湿地模块(3)的生态支架(17)。

2.根据权利要求1所述的用于河道原位治理的湿地模块，其特征在于：在所述湿地模块(3)底部设置护基组件(16)，所述护基组件(16)固定设置在河床上，所述护基组件(16)的表面积大于或者等于所述湿地模块(3)的底面积，所述护基组件(16)高度大于河道(1)底泥堆积高度。

3.根据权利要求2所述的用于河道原位治理的湿地模块，其特征在于：所述生态支架(17)设置为三棱柱结构，所述生态支架(17)的三角形面为直角三角形，直角三角形的一条直角边设置在所述护基组件(16)上，另一条直角边的顶部与所述生态滤料层(13)表面高度一致，斜边倾角设置为30°-60°。

4.根据权利要求1所述的用于河道原位治理的湿地模块，其特征在于：所述湿地模块(3)设置为四棱台形结构，所述湿地模块(3)的侧面倾角为30°-60°，所述湿地模块(3)靠近驳岸(2)的侧面与驳岸(2)贴合设置。

5.根据权利要求1所述的用于河道原位治理的湿地模块，其特征在于：在所述生态滤料层(13)上种植有湿地植物(12)；所述排水层(14)的厚度设置为10cm-20cm。

6.一种用于河道原位治理的湿地系统，其特征在于：包括有若干权利要求1-5任一所述的湿地模块(3)交错设置在河道(1)两侧。

7.根据权利要求6所述的用于河道原位治理的湿地系统，其特征在于：在河道(1)两侧设置曝气模块(4)。

8.根据权利要求7所述的用于河道原位治理的湿地系统，其特征在于：所述曝气模块(4)包括有供能组件(6)、进气管(18)以及通过所述进气管(18) 与所述供能组件(6)连接的曝气管组件(5)。

9.根据权利要求8所述的用于河道原位治理的湿地系统，其特征在于：所述供能组件(6)包括有电源装置、连接所述电源装置的曝气设备(8)以及连接所述曝气设备(8)的智能分流器(9)；所述曝气管组件(5)包括有与所述进气管(18)连接的曝气主管(19)、设置在所述曝气主管(19)上的曝气支管(20)以及均匀设置在所述曝气支管(20)上的曝气器(21)，所述曝气支管(20)末端设置堵头(24)密封。

10.根据权利要求9所述的用于河道原位治理的湿地系统，其特征在于：在所述曝气管组件(5)底部设置固定框(22)，所述固定框(22)固定设置在河床上，所述固定框(22)倾斜设置；在所述曝气管组件(5)与固定框(22)之间设置透水软管(23)，所述透水软管(23)包围所述曝气支管(20)和曝气器(21)。

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