CN215886529U - 一种模块化装配式变流向潜流人工湿地 - Google Patents

Abstract

一种模块化装配式变流向潜流人工湿地，其中，(1)为模块箱体，(2)为模块进出水接口，(3)为上层进水主管，(4)为配水控制阀门，(5)为配水支管，(6)为上层出水主管，(7)为下层进水主管，(8)为下层出水主管，从上至下依次为上层配水区填料，主体填料和下层配水区填料，湿地植物在上层配水区填料中；其中模块箱体中容纳上层配水区填料，主体填料和下层配水区填料，其中上层的配水支管为穿孔管，一端通过配水控制阀门与上层进水主管连接，另一端上层出水主管连接。人工湿地不需要池体土建；进水方式可以在水平流、下行流、上行流之间进行变化，提高标准化程度和运行灵活度。还可加载曝气系统、化学填料等强化处理手段。

Description

一种模块化装配式变流向潜流人工湿地

技术领域

一种模块化装配式变流向潜流人工湿地属于人工湿地领域。

背景技术

潜流人工湿地：指用人工筑成水池或沟槽，充填一定深度的基质层，种植水生植物，使污水在基质层表面以下的孔隙间流动并得到净化的构筑物。

模块：以标准化参数建造的人工湿地基本单元，可以相互拼接形成不同处理规模的人工湿地。

流向：指潜流人工湿地内的水流方向，包括水平流、上行流、下行流等。

人工湿地是污水生态处理技术的典型代表，通常指用人工筑成水池或沟槽，充填一定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化的构筑物。按照污水流动方式，人工湿地又分为表面流人工湿地(freewater surface flow wetland，FWS)、水平潜流湿地(horizontal subsurface flowwetland，HSSF)和垂直潜流湿地(vertical flow wetland，VF)。人工湿地在我国已广泛应用于生活污水处理、污水厂尾水深度净化、河湖水净化等领域，是水环境治理的重要措施。人工湿地技术与传统生化、物化污水处理技术相比，具有系统简单、操作管理方便、建设投资和运转成本低、生态景观价值高的优点，但也具有标准化程度低、占地面积大、土建施工复杂、堵塞后不易修复的缺点。尤其是在污水处理规模较大，或作为临时工程，亦或地质条件较差时，往往由于上述特点限制而无法采用人工湿地。模块化、可装配化是解决上述问题的有效手段，是人工湿地技术发展完善的主要方向之一，对水环境治理和节能减排具有重要意义。

现有人工湿地主要通过两种途径实现模块化，进而完成较为简便的人工湿地安装和填料更换；一是采用模块化筐篮作为人工湿地的单元分隔，二是采用标准化的填料设置和配水管道设置。

现有技术的缺点

(1)湿地模块结构独立性不足，池体土建工程量仍然较大。

(2)配水方式的灵活性不足，一旦模块建造好，进水方式就固定，难以更改。

本实用新型申请所解决的技术问题

(1)不需要池体土建，人工湿地模块可以在安装前完成通水调试，现场连接集配水主管后即可运行。

(2)进水方式可以根据运行情况，在水平流、下行流、上行流之间进行变化，提高标准化程度和运行灵活度。

(3)在标准化模块的基础上也可以加载曝气系统、化学填料等强化处理手段，使模块化湿地实现定制化功能。

发明内容

一种模块化装配式变流向潜流人工湿地，其特征在于包括：其中，1为模块箱体，2为模块进出水接口，3为上层进水主管，4为配水控制阀门，5为配水支管，6为上层出水主管，7为下层进水主管，8为下层出水主管，9为上层配水区填料，10为主体填料，11为下层配水区填料，12为湿地植物。从上至下依次为上层配水区填料，主体填料和下层配水区填料，湿地植物在上层配水区填料中；

其中模块箱体1用于容纳湿地填料和配水系统，其中上层的配水支管为穿孔管，一端通过配水控制阀门4与上层进水主管3连接，另一端上层出水主管6连接；

下层的配水支管一端通过配水控制阀门4与下层进水主管7连接，另一端下层出水主管8连接；

配水控制阀门4为三通阀门，进水可以通过上层进水主管3进入模块，也可以通过下层进水主管7进入模块。

模块中配水有三种模式。

一是下行流配水：进水通过上层进水主管3进入模块，配水控制阀门向配水支管开启，进水经上层进水主管、配水控制阀门进入上层配水支管，并通过上层配水支管中的穿孔向下配水，并通过下层配水支管中的穿孔进入下层配水支管，并汇入下层出水主管8，流出模块箱体。

二是上行流配水：进水通过下层进水主管7进入模块，下层配水控制阀门向配水支管开启，进水经下层进水主管、配水控制阀门进入下层配水支管，并通过下层配水支管中的穿孔向上配水，并通过上层配水支管中的穿孔进入上层配水支管，并汇入上层出水主管6，流出模块箱体1。

三是水平流配水：进水通过上层进水主管3进入模块，配水控制阀门向配水支管关闭，进水经上层进水主管、配水控制阀门进入靠近进水端的三通出水口，渗入靠近进水端的填料层，并在填料层中水平流至出水端，经下层配水支管、下层出水主管流出模块箱体。

其中，上层配水区填料9和下层配水区填料11的粒径为10～25mm，装填后孔隙率为30～55％；主体填料10的粒径为2～10mm，装填后孔隙率为30～45％。

模块箱体为两个以上时，通过上层/下层进水主管与上层/下层出水主管相互连接。

在标准化模块的基础上也可以加载曝气系统、化学填料等强化处理手段，使模块化湿地实现定制化功能。

应用一种模块化装配式变流向潜流人工湿地的方法，其特征在于：制作本实用新型所述模块，并进行初始通水，保持水位在填料表面10cm，进行湿地植物养护，湿地植物成熟后可降低水位至填料表面以下。

1)根据工程处理规模和场地平面特征，选择一定数量的模块，将模块并排安装于场地上；模块排列的原则为，同一排模块的进/出水口朝向相同。

2)确定人工湿地流向，并开启或关闭模块中对应的配水阀门。

3)连接模块之间的进水主管、出水主管。

4)通水测试，完成模块化装配式人工湿地安装。

5)在运行期间，通过阀门的开关，实现水平流与垂直流之间的切换。

6)当需要更换填料或需要维修时，断开待维修模块与主管的连接，对该模块进行离线维修，或者直接替换新的同规格模块。

本实用新型实现了人工湿地模块的即插即用式安装，简化设计流程，减少土建成本，缩短调试时间，并可结合搭载工具实现移动化。

本实用新型实现人工湿地模块的流向可调节功能，使同一个模块能够作为水平潜流湿地、上行流垂直潜流湿地和下行流垂直潜流湿地使用，提高了模块的适用性和标准化程度，降低了规模化生产成本。

利用金属或工程塑料箱体作为人工湿地模块池体，简化了土建需求，并实现即插即用式安装。

配水系统的独创式设计使人工湿地模块在安装后依然能够改变流向，提高标准化程度。

附图说明

图1模块透视示意图

图2模块剖面示意图

图3穿孔管示意图

图4实施例平面连接示意图

图5实施例剖面连接示意图(下行流模式)

图6实施例剖面连接示意图(水平流模式)

具体实施方式

本实用新型所述模块化变流向人工湿地主要由箱体、配水系统、填料、植物等部分组成，示意图如图1、图2所示。

其中，1为模块箱体，2为模块进出水接口，3为上层进水主管，4为配水控制阀门，5为配水支管，6为上层出水主管，7为下层进水主管，8为下层出水主管，9为上层配水区填料，10为主体填料，11为下层配水区填料，12为湿地植物。

其中模块箱体1用于容纳湿地填料和配水系统，可以由不锈钢、碳钢、玻璃钢、工程塑料等材质制造，形状可以是立方体、圆柱体等规则或不规则形状。模块进出水接口可以是承插连接、法兰连接、软管连接等形式，并采用防水胶带、橡胶垫圈等方式密封。进水主管、出水主管和配水支管可以是金属管、塑料管或复合管材，其中配水支管5为穿孔管，一端通过配水控制阀门与主管连接，另一端安装堵头；下层配水支管中可安装曝气软管。配水控制阀门4为三通阀门，用于开闭、调节向配水支管的流量。进水可以通过上层进水主管3进入模块，也可以通过下层进水主管7进入模块。模块中配水有三种模式。一是下行流配水：进水通过上层进水主管3进入模块，配水控制阀门向配水支管开启，进水经上层进水主管、配水控制阀门进入上层配水支管，并通过上层配水支管中的穿孔向下配水，并通过下层配水支管中的穿孔进入下层配水支管，并汇入下层出水主管8，流出模块箱体。二是上行流配水：进水通过下层进水主管7进入模块，下层配水控制阀门向配水支管开启，进水经下层进水主管、配水控制阀门进入下层配水支管，并通过下层配水支管中的穿孔向上配水，并通过上层配水支管中的穿孔进入上层配水支管，并汇入上层出水主管6，流出模块箱体1。三是水平流配水：进水通过上层进水主管3进入模块，配水控制阀门向配水支管关闭，进水经上层进水主管、配水控制阀门进入靠近进水端的三通出水口，渗入靠近进水端的填料层，并在填料层中水平流至出水端，经下层配水支管、下层出水主管流出模块箱体。配水区和主体填料可以是粗砂、火山岩、石灰石、陶粒、废砖、有机填料及多种填料混合物。其中，上层配水区填料9和下层配水区填料11的粒径为10～25mm，装填后孔隙率为30～55％；主体填料10的粒径为2～10mm，装填后孔隙率为30～45％。湿地植物可以是芦苇、香蒲、美人蕉、翠芦莉等挺水植物或湿生植物。

本实用新型所述模块化变流向潜流人工湿地主要由箱体、配水管道、阀门、填料、植物等部分组成。

总体技术方案实现过程如下：

1)制作本实用新型所述模块，并进行初始通水，保持水位在填料表面10cm，进行湿地植物养护，湿地植物成熟后可降低水位至填料表面以下。

2)根据工程处理规模和场地平面特征，选择一定数量的模块，待工程场地完成平整，满足结构要求后，将模块并排安装于场地上；模块排列的原则为，同一排模块的进/出水口朝向相同。

3)根据工程需要，确定人工湿地流向，并开启或关闭模块中对应的配水阀门。

4)连接模块之间的进水主管、出水主管。

5)通水测试，完成模块化装配式人工湿地安装。

6)在运行期间，可以通过阀门的开关，实现水平流与垂直流之间的切换。

7)当需要更换填料或需要维修时，断开待维修模块与主管的连接，对该模块进行离线维修，也可直接替换新的同规格模块。

实例1硬件连接示意图、流程图

可将本实用新型所述的模块并联作为下行垂直潜流人工湿地，用于生活污水处理，其平面连接图如下：

参考图3、图4、图5所示连接方式平面图和剖面图，实例1技术方案实现过程如下：

(1)制作本实用新型所述模块，并进行初始通水，保持水位在填料表面10cm，进行湿地植物养护，湿地植物成熟后可降低水位至填料表面以下。

(2)根据工程处理规模和场地平面特征，选择3个立方体模块，待工程场地完成平整，满足结构要求后，将模块并排安装于场地上；进水口统一朝西布置，出水口朝东布置。

(3)根据工程需要，确定人工湿地流向为下行垂直流，故保持支管配水阀门开启。

(4)连接模块之间的上层进水主管。

(5)连接模块之间的下层出水主管。

(6)通水测试，完成模块化装配式人工湿地安装。

(7)在运行期间，当需要转换湿地为水平流时，关闭上层、下层支管配水阀门，则湿地模块转换为水平流。

(8)当需要更换填料或需要维修时，断开待维修模块与主管的连接，对该模块进行离线维修，也可直接替换新的同规格模块。

Claims (3)

1.一种模块化装配式变流向潜流人工湿地，其特征在于：其中，(1)为模块箱体，(2)为模块进出水接口，(3)为上层进水主管，(4)为配水控制阀门，(5)为配水支管，(6)为上层出水主管，(7)为下层进水主管，(8)为下层出水主管，(9)为上层配水区填料，(10)为主体填料，(11)为下层配水区填料，(12)为湿地植物；从上至下依次为上层配水区填料，主体填料和下层配水区填料，湿地植物在上层配水区填料中；

其中模块箱体中容纳上层配水区填料，主体填料和下层配水区填料，其中上层的配水支管为穿孔管，一端通过配水控制阀门(4)与上层进水主管(3)连接，另一端上层出水主管(6)连接；

下层的配水支管一端通过配水控制阀门与下层进水主管(7)连接，另一端下层出水主管(8)连接；

配水控制阀门(4)为三通阀门，上层进水主管连接模块箱体，或者下层进水主管连接模块箱体。

2.根据权利要求1所述的一种模块化装配式变流向潜流人工湿地，其特征在于：

其中，上层配水区填料和下层配水区填料的粒径为10～25mm，装填后孔隙率为30～55％；主体填料的粒径为2～10mm，装填后孔隙率为30～45％。

3.根据权利要求1所述的一种模块化装配式变流向潜流人工湿地，其特征在于：

模块箱体为两个以上时，通过上层/下层进水主管与上层/下层出水主管相互连接。

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