CN219117265U - 上行式水下垂直潜流人工湿地 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及人工湿地结构技术领域，具体地指一种上行式水下垂直潜流人工湿地。包括围挡、填料层、配水结构和配光结构，围挡是上端开口下端封闭的敞口式围护结构，包括底板以及竖向固定于底板四周的侧壁，围挡靠近底板的位置设置有进水管；填料层布置于底板和侧壁之间，填料层上种植有沉水植被层；配水结构与进水管连通，用于将从进水管进入的污水均匀分散到填料层；配光结构悬置于沉水植被层的上方为沉水植被层提供光照。本实用新型的人工湿地位于河湖等水体水下，不占用陆上用地，适用于用地紧张区域的污水处理厂尾水深度净化及排口强化处理，不受水体浑浊和深度的影响，水体净化效果极好，具有极大的推广价值。

Description

上行式水下垂直潜流人工湿地

技术领域

本实用新型涉及人工湿地结构技术领域，具体地指一种上行式水下垂直潜流人工湿地。

背景技术

污水处理厂尾水一般排向自然河湖，加之河湖沿岸普遍分布着许多污水、雨水、混流排口，大量河湖水体受到了严重污染。我国目前针对污水处理厂尾水深度净化及排口出水水质提升的需求强烈，其中垂直潜流人工湿地技术因气候适应性好，处理能力强，运行费用低，在处理污水的同时还能提升区域生态景观环境，是广泛采用的技术之一。传统的垂直潜流人工湿地技术需要大量占用陆地用地且容易出现堵塞，在城镇等用地紧张地区受到的制约较大，而且使用寿命受填料堵塞影响较大。除此之外，随着城镇发展和环境治理，河湖水体周边的排口往往会因新排口的产生和原有排口的治理封堵出现快速变化，对处理设施的移动性要求较高，而传统的垂直潜流湿地位置固定，无法移动。另外，排口处因为存在大量的排放物，使水体浑浊，水体透光率极地，排口处布置的人工湿地可能会无法接收到水面上透射下来的太阳光造成植被层的死亡，排口处布置的人工湿地无法长时间正常运行。

发明内容

本实用新型的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种上行式水下垂直潜流人工湿地。

本实用新型的技术方案为：一种上行式水下垂直潜流人工湿地，包括，

围挡，所述围挡是上端开口下端封闭的敞口式围护结构，包括底板以及竖向固定于底板四周的侧壁，围挡靠近底板的位置设置有进水管；

填料层，所述填料层布置于底板和侧壁之间，填料层上种植有沉水植被层；

配水结构，所述配水结构与进水管连通，用于将从进水管进入的污水均匀分散到填料层；

配光结构，所述配光结构悬置于沉水植被层的上方为沉水植被层提供光照。

根据本申请提供的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，所述配水结构包括，

配水管，所述配水管埋设于填料层底部，配水管包括多根相互连通的且沿纵向和横向布置的配水支管，配水支管上均匀开设有多个配水孔。

根据本申请提供的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，所述底板可拆卸的连接于四周的侧壁底部，底板与填料层之间设置有一层防止填料从围挡底部漏出的底网。

根据本申请提供的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，所述侧壁的外侧设置有多个可充气调整浮力的橡胶漂浮体。

根据本申请提供的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，所述配光结构包括多个导光通道；所述导光通道是上端伸出水面，下端延伸至沉水植被层上方的中空通道，导光通道的内侧管壁上均匀布设有多个反光镜片；所述反光镜片是凸起于导光通道内侧管壁的用于将导光通道上端进口处的光线向下方反射直至从导管通道下端出口处射出的反射镜面结构。

根据本申请提供的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，所述导光通道包括，

上部节段，所述上部节段的上端伸出于水面上方；

中部节段，所述中部节段的上端可沿竖向伸缩的套接于上部节段的下端；

下部节段，所述下部节段的上端可沿竖向伸缩的套接与中部节段的下端，下端悬置于沉水植被层的上方。

根据本申请提供的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，所述上部节段与中部节段以及下部节段与中部节段之间设置有防止完全脱开的限位结构；所述限位结构包括，

限位筋条，所述限位筋条设置于中部节段上下两端的管壁内侧，限位筋条沿径向方向凸起于中部节段的管壁；

限位凸台，所述限位凸台设置于上部节段的下端内侧管壁和下部节段的上端内侧管壁，限位凸台沿径向凸起于管壁内侧，限位凸台在中部节段与上部节段或是下部节段运动到最大位置时同限位筋条接触。

根据本申请提供的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，所述下部节段包括上端套接于中部节段的等径部分以及下端的扩径部分；所述扩径部分的下端大于等径部分的下端。

根据本申请提供的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，所述侧壁通过固定绳固定在扩径部分上。

根据本申请提供的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，所述上部节段内侧布置有曝气机。

本实用新型的优点有：1、本实用新型的人工湿地可以放置到排口出的水底，通过沉水植被层以及填料层的综合处理，对排口排入到进水管的污水进行很好的净化处理，本实用新型的人工湿地通过配光结构能够解决现有底部人工湿地光照受限的情况，即便是在水体浑浊的情况下，沉水植被层仍然能够保持良好的光合作用，且整个人工湿地为独立的整体单元，搬运起来极为方便，可以根据需求任意调整人工湿地的位置，能根据处理对象的变化需求设置在合适区域，反复利用；不占用陆上用地，适用于用地紧张区域的污水处理厂尾水深度净化及排口强化处理，沉水植被层不仅净化能力比常规潜流湿地采用的挺水植物更好，沉水植物还具备良好的扩散生长能力，能有效恢复湿地周边区域的水生植被；

2、本实用新型通过在填料层底部设置配水管，利用配水管将进水管进入的污水均匀分散到填料层内，使污水能够更充分的被填料层吸附过滤，能够被沉水植被层充分的消化吸收处理，配水结构简单，使用方便；

3、本实用新型的底板为可拆卸式结构，底板与填料层之间布置底网，当填料层出现堵塞需要进行清洗时，可以拆卸底板，然后冲洗填料层，即可将堵塞无从底网中洗出，操作极为简单且方便，堵塞清理的效果极好；

4、本实用新型在侧壁的四周布置有漂浮体，通过向漂浮体充气，能够改变整个人工湿地的浮力，整个人工湿地下潜、上升、移动都极为方便，极大方便了人工湿地的管理操作；

5、本实用新型通过导光通道将水面以上的光传输到水面以下，无需配备其他的光源，水面上的光线通过反光镜片能够高效且集中的传输到沉水植被层上，沉水植被层能够进行很好的光合作用，沉水植物的生长完全不受影响；

6、本实用新型的导光通道包括上节段，可以实现竖向伸缩调整，这种调整模式能够适应不同水深的要求，根据水深变化进行自适应性的调整，这种调整并不会影响光线的传输，实用性极好；

7、本实用新型在中部节段与上部节段和下部节段之间设置限位结构，利用限位结构限制在三者相互移动的过程中不至于脱开，避免在导光通道适应水深的过程中出现损坏，能够始终保持导光通道结构的完整性；限位结构极为简单，通过端部对应的限位筋条和限位凸台，就能够防止中部节段与上部节段和下部节段脱开，限位结构布置简单，使用也极为方便；

8、本实用新型的下部节段包括上部的等径部分和下部的扩径部分，等径部分用于同中部节段连接，扩径部分用于将光线扩张开来，使单根导光通道能够为更多的沉水植被提供光照，实际应用时，可以调整等径部分与扩径部分的安装角度，使等径部分以及上方的中部节段、上部节段向一侧偏移，以便空出水面上的航道，避免对水面上的船舶移动造成影响；

9、本实用新型的侧壁通过固定绳固定在扩径部分上，即本申请的导光通道与人工湿地之间是固定的，可以通过调节导光通道的位置，从而改变人工湿地在水底的位置，达到移动人工湿地的目的；

10、本实用新型在上部节段内设置有曝气机，曝气机可以主动搅动水流，对下方的水流进行扰动，提高底部污水的处理效果和效率，促进沉水植被层的生长。

本实用新型的人工湿地位于河湖等水体水下，不占用陆上用地，适用于用地紧张区域的污水处理厂尾水深度净化及排口强化处理，不受水体浑浊和深度的影响，水体净化效果极好，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本实用新型人工湿地的布置结构示意图；

图2：本实用新型的限位结构示意图；

图3：本实用新型导光通道内部结构示意图；

图4：本实用新型配水结构示意图(俯视视向)；

图5：本实用新型底网结构示意图(俯视视向)；

其中：1—底板；2—侧壁；3—填料层；4—沉水植被层；5—反光镜片；6—上部节段；7—中部节段；8—下部节段；81—等径部分；82—扩径部分；9—限位筋条；10—限位凸台；11—固定绳；12—浮球；13—曝气机；14—灯管；15—进水管；16—配水管；17—底网；18—漂浮体。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1～5所示，本申请涉及到一种上行式水下垂直潜流人工湿地，本申请的人工湿地主要用于河流或者是湖泊的底部，是出于排口位置的河流或是湖泊中，即便是在没有光照的情况下，本申请的人工湿地也能够很好的进行生长，而且本申请的人工湿地本身为可移动式结构，可以通过船舶或是其他的牵引模式进行驱动移动，人工湿地在水底进行良好的光合作用，对排口的污水进行良好的净化处理。

具体的，本申请的人工湿地包括围挡、填料层3、配水结构和配光结构，围挡是上端开口下端和四周封闭的敞口式围护结构，包括底板1以及竖向固定在底板1四周的侧壁2，围挡在靠近底板1的位置设置有进水管15，进水管15用于将需要处理的污水排放到围挡内部。填料层3布置于底板1和侧壁2之间，填料层3上种植有沉水植被层4。围挡包括底板1和侧壁2，围挡内部充填有填料层3，填料层3上种植沉水植被层4，形成了一个独立的人工湿地整体，该人工湿地可以应用在水面以下光线可以企及的地方，而且因为该人工湿地为整体式结构，可以通过拖拽的方式对人工湿地进行移动。

本申请为了从进水管15进入的污水能够给均匀分散到填料层3，在填料层3的底部铺设有配水结构，配水结构一端与进水管15连通，用于将进水管15进入的污水均匀分散到填料层3内。

底板1和侧壁2均为不锈钢板或是模板结构，侧壁2的内侧设置有一些内支撑结构，内支撑结构包括骨架或是支撑板等，用于增强侧壁2的结构稳定性。填料层3位于底板1上，填料层3由下至上分为四层，第一填料层、第二填料层、第三填料层、第四填料层从上之下依次分层堆叠于底网上，其中第一填料层为粒径8～12mm的陶粒填料，厚度为200～300mm；第二填料层为粒径15～20mm的陶粒填料，厚度为200～300mm；第三填料层为粒径30～40mm的陶粒填料，厚度为200～300mm；第四填料层为粒径50～60mm的碎石填料，厚度为200～300mm。陶粒填料堆积密度为1.1～1.2g/cm³，碎石填料堆积密度为1.5～1.7g/cm³。沉水植被层4种植在填料层3上，为苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻中的一种或多种，植物种植密度为20～50株/m²。

对于排口处因水体浑浊造成的透光性差的问题，本申请在人工湿地上配备有配光结构，配光结构悬置于沉水植被层4的上方为沉水植被层4提供光照。配光结构可以为沉水植被层4主动提供光照，促进沉水植被层4的光合作用，沉水植被层4即便是处于透光度差的水底也能够很好的生长，能够很好的对排口污水进行净化处理。

实际使用时，排口污水从进水管15进入到围挡内部，配水结构将污水均匀分散到填料层3，污水由下至上垂直流动，通过填料层3的过滤吸附后，被沉水植被层4进一步处理，最后从围挡的上端向四周流出，完成污水的净化处理过程。

在本申请的一些实施例中，本实施例对上述的配水结构进行了优化，如图1和4所示，配水结构包括配水管16，配水管16埋设于填料层3底部，实际上就是埋设于第四填料层内，配水管16包括多根相互连通的且沿纵向和横向布置的配水支管，配水支管上均匀开设有多个配水孔。

配水管16为DN100～DN200的UPVC管或PE管，管壁上有穿孔，孔径为10～15mm，相邻两孔孔间距为150～200mm，一端与进水管相连，呈“王”字型布置在第四填料层中。

在本申请的另外一些实施例中，本实施例对上述的围挡结构进行了优化，具体的，如图5所示，本实施例的底板1可拆卸的连接于四周的侧壁2底部，底板1与填料层3之间设置有一层防止填料从围挡底部漏出的底网17。

底网17为聚乙烯网，网孔孔径为30～40mm，即底网17的网孔孔径小于第四填料层的粒径，这样第四填料层不会从底网17中漏出。

将底板1设置为可拆卸式结构是为了方便对内部的填料层3进行清洗，当填料层3出现堵塞时，可以将整个人工湿地拖至水面处，对人工湿地施加拖拽作用力，使整个湿地在水中上下或是水平移动，或是用船只将湿地拖动，即可利用水体自身水流的冲力清洗填料层3，保证湿地具备良好的抗堵塞性能。

为了方便人工湿地的移动，本实施例在侧壁2的外侧设置有多个可充气调整浮力的橡胶漂浮体18。通过向漂浮体18内充气可以改变整个人工湿地的浮力，当需要将人工湿地下放到排口处时，可以对漂浮体18充气，使人工湿地漂浮在水面上，船只拖运人工湿地到排口位置，然后对漂浮体18进行抽气，调整人工湿地的浮力缓慢下放人工湿地到水底指定位置。在填料层3出现堵塞时，向漂浮体18充气，然后拆卸掉底板1，由于底部还有底网17，因此填料层3不会漏出，但人工湿地底部又有良好的透水性，此时只需将漂浮体18反复充放气，使整个人工湿地在水中上下移动，或是用船只将湿地拖动，即可利用水体自身水流的冲力清洗填料层，保证湿地具备良好的抗堵塞性能。

本实施例对上述的配光结构进行了优化，具体的，如图1～3所示，配光结构包括多个导光通道，导光通道是上端伸出水面，下端延伸至沉水植被层4上方的中空通道，导光通道的内侧管壁上均匀布设有多个反光镜片5，反光镜片5是凸起于导光通道内侧管壁的用于将导光通道上端进口处的光线向下方反射直至从导管通道下端出口处射出的反射镜面结构。

本实施例的导光通道是柔性的可漂浮在水面上的中空管道式结构，导光通道内壁的反光镜片5将从导光通道上端入口进入的光线进行反射传导，光线向下经过多次的反射，最后从导光通道的下端射出，即可为下方的沉水植被层4提供良好的光照环境。

在本申请的进一步的实施例中，本实施例对上述的导光通道进行了进一步的优化，具体的，如图1～3所示，导光通道包括上部节段6、中部节段7和下部节段8，上部节段6的上端伸出于水面上方，中部节段7的上端可沿竖向伸缩的套接于上部节段6的下端，下部节段8的上端可沿竖向伸缩的套接与中部节段7的下端，下端悬置于沉水植被层4的上方。即，本实施例的导光通道是多个节段串联而成的伸缩式可调结构，伸缩可调的导光通道可以根据水深深度进行自适应性的调整，实际应用时，导光通道并不限于三段式结构，只要能够达到伸缩可调的功能即可。

在本申请的优选的实施例中，本实施例对上述导光通道的结构做了进一步的优化，具体的，上部节段6与中部节段7以及下部节段8与中部节段7之间设置有防止完全脱开的限位结构。

具体的如图2所示，限位结构包括限位筋条9和限位凸台10，限位筋条9设置于中部节段7上下两端的管壁内侧，限位筋条9沿径向方向凸起于中部节段7的管壁；限位凸台10设置于上部节段6的下端内侧管壁和下部节段8的上端内侧管壁，限位凸台10沿径向凸起于管壁内侧，限位凸台10在中部节段7与上部节段6或是下部节段8运动到最大位置时同限位筋条9接触。

限位筋条9和限位凸台10实际上就是凸起于管壁内侧的凸起结构，当中部节段7与上部节段6或是下部节段8运动到最大位置时，中部节段7上的限位筋条9运动到对应的限位凸台10，限位筋条9沿竖向抵紧在限位凸台10上限制限位筋条9的进一步移动。

在本申请的另外一些实施例中，本实施例对上述的下部节段8进行了优化，具体的，如图1所示，本实施例的下部节段8包括上端套接于中部节段7的等径部分81以及下端的扩径部分82，扩径部分82的下端大于等径部分81的下端。

等径部分81用于同上方的中部节段7连接，扩径部分82是为了扩大光线照射覆盖的范围，即上方入口进入的光线经过扩径部分82的扩束后，能够覆盖很大的面积，为下方的沉水植被层4提供良好的光照。这种布置结构相当于缩小了导光通道的整体结构，方便导光通道在水中的布置。另外，可以缩小等径部分81上方结构的管径，通过调节等径部分81上方的布置位置，可以改变上部节段6在水面上的位置，避免在水面有航道的情况下侵占航道。

本实施例的导光通道需要漂浮在水面以上，因此本实施例在上部节段6处于水面以下的管壁外侧设置有浮球12，浮球12使上部节段6或者说是导光通道悬置于水中。

另外，本实施例还在上部节段6内侧布置有曝气机13，曝气机13可以对导光通道内的水流进行扰动，提高沉水植被层4内水流流速，提高沉水植被层4的污水净化效率。

还可以为导光通道提供主动光源，如图1所示，本实施例在上部节段6漏出于水面上部分内侧布置有灯管14，灯管14可以主动为下方的沉水植被层4提供光照，促进沉水植被层4的生长。

实际应用时，可以在水面布置太阳能板等发电结构，通过这些发电结构向曝气机13和灯管14提供电能。

在本申请的一些实施例中，本实施例是将人工湿地与导光通道固定在一起的，如图1所示，侧壁2通过固定绳11固定在扩径部分82上，这样可以拖动导光通道，实现对人工湿地的移动调节。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种上行式水下垂直潜流人工湿地，其特征在于：

围挡，所述围挡是上端开口下端封闭的敞口式围护结构，包括底板(1)以及竖向固定于底板(1)四周的侧壁(2)，围挡靠近底板(1)的位置设置有进水管(15)；

填料层(3)，所述填料层(3)布置于底板(1)和侧壁(2)之间，填料层(3)上种植有沉水植被层(4)；

配水结构，所述配水结构与进水管(15)连通，用于将从进水管(15)进入的污水均匀分散到填料层(3)；

配光结构，所述配光结构悬置于沉水植被层(4)的上方为沉水植被层(4)提供光照。

2.如权利要求1所述的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，其特征在于：所述配水结构包括，

配水管(16)，所述配水管(16)埋设于填料层(3)底部，配水管(16)包括多根相互连通的且沿纵向和横向布置的配水支管，配水支管上均匀开设有多个配水孔。

3.如权利要求1所述的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，其特征在于：所述底板(1)可拆卸的连接于四周的侧壁(2)底部，底板(1)与填料层(3)之间设置有一层防止填料从围挡底部漏出的底网(17)。

4.如权利要求1所述的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，其特征在于：所述侧壁(2)的外侧设置有多个可充气调整浮力的橡胶漂浮体(18)。

5.如权利要求1所述的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，其特征在于：所述配光结构包括多个导光通道；所述导光通道是上端伸出水面，下端延伸至沉水植被层(4)上方的中空通道，导光通道的内侧管壁上均匀布设有多个反光镜片(5)；所述反光镜片(5)是凸起于导光通道内侧管壁的用于将导光通道上端进口处的光线向下方反射直至从导管通道下端出口处射出的反射镜面结构。

6.如权利要求5所述的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，其特征在于：所述导光通道包括，

上部节段(6)，所述上部节段(6)的上端伸出于水面上方；

中部节段(7)，所述中部节段(7)的上端可沿竖向伸缩的套接于上部节段(6)的下端；

下部节段(8)，所述下部节段(8)的上端可沿竖向伸缩的套接与中部节段(7)的下端，下端悬置于沉水植被层(4)的上方。

7.如权利要求6所述的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，其特征在于：所述上部节段(6)与中部节段(7)以及下部节段(8)与中部节段(7)之间设置有防止完全脱开的限位结构；所述限位结构包括，

限位筋条(9)，所述限位筋条(9)设置于中部节段(7)上下两端的管壁内侧，限位筋条(9)沿径向方向凸起于中部节段(7)的管壁；

限位凸台(10)，所述限位凸台(10)设置于上部节段(6)的下端内侧管壁和下部节段(8)的上端内侧管壁，限位凸台(10)沿径向凸起于管壁内侧，限位凸台(10)在中部节段(7)与上部节段(6)或是下部节段(8)运动到最大位置时同限位筋条(9)接触。

8.如权利要求6或7所述的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，其特征在于：所述下部节段(8)包括上端套接于中部节段(7)的等径部分(81)以及下端的扩径部分(82)；所述扩径部分(82)的下端大于等径部分(81)的下端。

9.如权利要求8所述的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，其特征在于：所述侧壁(2)通过固定绳(11)固定在扩径部分(82)上。

10.如权利要求6所述的一种上行式水下垂直潜流人工湿地，其特征在于：所述上部节段(6)内侧布置有曝气机(13)。

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