一种装配式湿地装置及具有该装置的湿地系统

摘要

本发明提供了一种装配式湿地装置及湿地系统，涉及污水处理技术领域，解决了现有湿地结构安装操作复杂、运维难度大的技术问题。该装置包括至少一个湿地单元模块，湿地单元模块包括支撑框架及位于支撑框架内的填料单元和植物单元，在支撑框架的四个侧板和底板上分别形成有配水单元，在支撑框架的顶部形成有配水组件，以使湿地单元模块内形成对应上行垂直潜流、下行垂直潜流、水平潜流等多种模式水流通道。本发明可构建水平潜流、上行垂直潜流和下行垂直潜流等多种湿地形式，适用于不同应用场景。本发明的湿地单元模块结构简单，可通过相互拼接的方式形成由多个湿地单元模块组成的装配式湿地装置，安装方便，节省施工时间，运维简易。

说明书

技术领域

本发明涉及人工湿地技术领域，尤其是涉及一种装配式湿地装置及具有该装置的湿地系统，适用于市政尾水、河湖水、农村污水、水源地和生态景观等不同应用场景。

背景技术

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。人工湿地因具有较好的出水效果、较低的投资和运维成本以及良好的生态景观等效益，获得越来越多的应用。然而，传统的人工湿地在例如出水水质稳定性、占地空间、冬季运行效果、填料堵塞等涉及人工湿地设计、施工和运维等全周期中仍旧存在各种问题。因此，模块化湿地应运而生，并已经逐渐进入小试、中试等各种阶段。模块化湿地在解决施工速度慢、运维难度大等问题具有较好潜力，但是仍存在着例如成本相对高、标准不统一、检修不便利以及水流方向调整不便等各种问题。因此，亟需提供一种结构简单且方便调整水流方向的湿地模块结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配式湿地装置及具有该装置的湿地系统，以解决现有技术中存在的模块化湿地结构安装操作复杂、施工和运维难度大的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种装配式湿地装置，包括至少一个湿地单元模块，所述湿地单元模块包括支撑框架以及位于所述支撑框架内的填料单元，在所述支撑框架的四个侧板和底板上分别形成有配水单元，在所述支撑框架的顶部形成有配水组件，以使所述湿地单元模块内形成能够对应上行垂直潜流、下行垂直潜流或水平潜流的多种模式水流通道。

根据一种优选实施方式，所述配水单元上形成有多个壁孔，多个壁孔在每个配水单元上形成多行多列排列结构。

根据一种优选实施方式，所述湿地单元模块还包括用于遮挡配水单元的挡板，所述挡板可拆卸的安装至所述支撑框架的侧板内侧，用于形成不同的潜流模式。

根据一种优选实施方式，在所述支撑框架的顶部边角处设有第一卡件，在所述支撑框架的底板底部且与所述第一卡件相对应位置设有第一卡槽，其中一个支撑框架的第一卡槽能够固定至另一个支撑框架的第一卡件上以使两个支撑框架形成卡接。

根据一种优选实施方式，所述配水组件为配水槽，在所述支撑框架的两个长侧板的顶部设有第二卡件，在所述配水槽的底部设有与所述第二卡件相对应的第二卡槽，或者，在所述支撑框架的两个长侧板的顶部设有第二卡槽，在所述配水槽的底部设有与所述第二卡槽相对应的第二卡件，以使所述配水槽通过所述第二卡槽与所述第二卡件形成连接。

根据一种优选实施方式，在所述支撑框架的两个长侧板上设有吊装孔，在所述支撑框架的底板上且对应吊装孔的位置形成有通道，所述通道与两侧的所述吊装孔相连通。

根据一种优选实施方式，所述支撑框架为一体式结构，所述配水单元与所述支撑框架形成为一体式结构。

根据一种优选实施方式，所述支撑框架是由长侧板、短侧板和底板相拼接而成，其中，所述长侧板与所述短侧板的连接处通过转角柱形成拼接，所述长侧板、所述短侧板分别与所述底板形成卡接。

根据一种优选实施方式，所述长侧板和所述短侧板上设有配水单元板，位于侧板上的所述配水单元形成在所述配水单元板上；

在所述长侧板和所述短侧板上分别预留有用于安装配水单元板的安装位置，沿所述安装位置的周边设有卡块，所述配水单元板上对应设有卡孔，所述配水单元板安装至所述安装位置并使其卡孔与所述卡块形成卡接。

根据一种优选实施方式，还包括植物单元，所述植物单元种植于位于上方的所述湿地单元模块的填料单元内。

本发明还提供了一种湿地系统，包括所述的装配式湿地装置，还包括进水装置和出水装置，其中，所述进水装置与所述装配式湿地装置的湿地单元模块的其中一侧短侧板的配水单元相连接，所述出水装置与另一短侧板上的配水单元相连接；

或者，所述进水装置与所述装配式湿地装置的湿地单元模块的配水组件相连接，所述出水装置与所述湿地单元模块的底板上的配水单元相连接；

所述装配式湿地装置能够置于配套池体或传统池体内，且在位于装配式湿地装置的湿地单元模块外侧的配套池体或传统池体内壁和底部上设有防渗结构，防渗结构包括混凝土、黏土、防渗膜、HDPE防渗膜、膨润土或防水毯的一种或者几种组合。

基于上述技术方案，本发明的装配式湿地装置及具有该结构的湿地系统至少具有如下技术效果：

本发明的装配式湿地装置包括至少一个湿地单元模块，湿地单元模块包括支撑框架以及位于支撑框架内的填料单元，在支撑框架的四个侧板和底板上分别形成有配水单元，在支撑框架的顶部形成有配水槽，以使湿地单元模块内形成能够对应上行垂直潜流、下行垂直潜流或水平潜流的多种模式水流通道。本发明通过在支撑框架的四个侧板和底板上均设置配水单元以及在顶部设置配水槽，可实现多方向自由渗入，以形成对应水平潜流、上行垂直潜流和下行垂直潜流的多种模式的水流通道，进而构建水平潜流、上行垂直潜流和下行垂直潜流等多种湿地形式，适用于不同应用场景并获得了较好的处理效果。另外，本发明的湿地单元模块结构简单，可通过相互拼接的方式形成由多个湿地单元模块组成的装配式湿地装置，安装方便，施工和运维简易，节省了施工时间，缩短了工程周期。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一示例性实施例的装配式湿地装置的结构示意图；

图2是本发明的一示例性实施例的装配式湿地装置的结构示意图；

图3是本发明的一示例性实施例的装配式湿地装置的结构示意图；

图4是本发明又一示例性实施例的装配式湿地装置的结构示意图；

图5是本发明又一示例性实施例的装配式湿地装置的结构示意图；

图6是本发明又一示例性实施例的装配式湿地装置的结构示意图；

图7是本发明又一示例性实施例的装配式湿地装置中支撑框架的结构示意图；

图8是本发明又一示例性实施例的装配式湿地装置中配水单元板的结构示意图。

图中：1-湿地单元模块；2-植物单元；11-支撑框架；12-填料单元；13-壁孔；14-配水槽；15-第一卡件；16-第二卡件；17-吊装孔；18-通道；111-长侧板；112-短侧板；113-底板；114-转角柱；115-配水单元板；116-卡块；117-卡孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合说明书附图对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种装配式湿地装置，如图1至图3所示，包括至少一个湿地单元模块1，湿地单元模块1包括支撑框架11以及位于支撑框架11内的填料单元12。在支撑框架11的四个侧板和底板上分别形成有配水单元，在支撑框架11的顶部形成有配水组件。以使湿地单元模块1内形成能够对应上行垂直潜流、下行垂直潜流或水平潜流的多种模式水流通道。本发明通过在支撑框架的四个侧板和底板上均设置配水单元以及在顶部设置配水组件，可实现多方向自由渗入，以形成对应水平潜流、上行垂直潜流和下行垂直潜流的多种模式的水流通道，进而构建水平潜流、上行垂直潜流和下行垂直潜流等多种湿地形式，适用于不同应用场景并获得了较好的处理效果。另外，本发明的湿地单元模块结构简单，可通过相互拼接的方式形成由多个湿地单元模块组成的装配式湿地装置，安装方便。运维简易，节省了施工时间，缩短了工程周期。

在该实施例中，配水组件可以为配水槽14，也可以是配水管，本实施例以配水槽为例进行说明。

优选地，在本实施例中支撑框架11为一体式结构。即，支撑框架11为一体成型结构。优选的，如图1至3所示，在该实施例中，配水单元与支撑框架11形成为一体式结构。进一步优选地，如图1至图3所示，配水单元上形成有多个壁孔13，多个壁孔13在每个配水单元上形成多行多列排列结构，以便通过壁孔实现多方向的自由渗水，形成多种模式的水流通道。优选地，湿地单元模块还包括用于遮挡配水单元的挡板，所述挡板可拆卸的安装至支撑框架的侧板内侧，用于形成不同的潜流模式。

进一步优选地，在支撑框架11的顶部边角处设有第一卡件15，在支撑框架11的底板底部且与第一卡件15相对应位置设有第一卡槽，其中一个支撑框架11的第一卡槽能够固定至另一个支撑框架11的第一卡件15上以使两个支撑框架11形成卡接。进而形成上下叠放安装的装配式湿地装置，如图2所示。优选地，如图3所示，多个湿地单元模块也可以水平并排设置，形成阶梯式的湿地系统。

优选地，本实施例的支撑框架11呈长方体框架结构。支撑框架11包括两相对设置的长侧板111、两相对设置的短侧板112和底板。本发明的支撑框架有结构强度，可支撑填料和植物重量，不需要额外设置挡板、挡墙，

进一步优选地，在支撑框架11的两个长侧板的顶部设有第二卡件16，在配水槽14的底部设有与第二卡件16相对应的第二卡槽。以使配水槽14通过第二卡槽与第二卡件形成连接。通过配水槽的设置，以使得本发明的装配式湿地装置对应上行垂直潜流或下行垂直潜流形成上行水流通道或下行水流通道。

优选地，在支撑框架11的两个长侧板上设有吊装孔17，在支撑框架11的底板上且对应吊装孔17的位置形成有通道18，通道18可以是吊装通道或叉装通道，通道18与两侧的吊装孔17相连通。吊装通道的设置便于放入吊装机械托盘或叉车叉件，并通过吊装孔进行吊装，便于安装和后期的维修。

优选地，还包括植物单元2，植物单元2种植于位于上方的湿地单元模块1的填料单元12内。湿地植物单位为梭鱼草、鸢尾、黄菖蒲、席草、玉带草、水葱等的一种或一种的组合；植物整体特征是较低矮、抗性强、易成活。优选地，填料单元为粘土陶粒、再生陶粒、树脂、聚氨酯颗粒、蚝壳、塑料、沸石等材料的一种或几种的组合；填料整体特征为轻质，平均堆积密度为0.1-2.0kg/m

优选地，支撑框架材料为PP、ABS、HDPE、钢丝的一种或者几种组合。

本发明的装配式湿地装置可有一个或多个湿地单元模块拼装组成，同时利用湿地单元模块的多孔填料单元和多孔配水单元，实现多方向自由渗水，便于构建水平潜流、上行垂直潜流、下行垂直潜流等多种湿地形式，适用于市政尾水、河湖水、农村污水、合流制溢流污水、初期雨水、生态景观等不同应用场景，应用于受污染地表水生态修复技术、生活污水处理技术以及面源污染治理领域。

实施例2

本实施例提供了另一种装配式湿地装置，如图4至图8所示，包括至少一个湿地单元模块1，湿地单元模块1包括支撑框架11以及位于支撑框架11内的填料单元12。在支撑框架11的四个侧板和底板上分别形成有配水单元，在支撑框架11的顶部形成有配水组件，以使湿地单元模块1内形成能够对应上行垂直潜流、下行垂直潜流或水平潜流的多种模式水流通道。本发明通过在支撑框架的四个侧板和底板上均设置配水单元以及在顶部设置配水组件，可实现多方向自由渗入，以形成对应水平潜流、上行垂直潜流和下行垂直潜流的多种模式的水流通道，进而构建水平潜流、上行垂直潜流和下行垂直潜流等多种湿地形式，适用于不同应用场景并获得了较好的处理效果。另外，本发明的湿地单元模块结构简单，可通过相互拼接的方式形成由多个湿地单元模块组成的装配式湿地装置，安装方便，运维简易，节省了施工时间，缩短了工程周期。

在该实施例中配水组件可以为配水槽14，也可以是配水管，本实施例以配水槽为例进行说明。

进一步优选地，如图4所示，配水单元上形成有多个壁孔13，多个壁孔13在每个配水单元上形成多行多列排列结构，以便通过壁孔实现多方向的自由渗水，适应多种模式的水流通道。优选地，湿地单元模块还包括用于遮挡配水单元的挡板，所述挡板可拆卸的安装至支撑框架的侧板内侧，用于形成不同的潜流模式。

优选地，如图7所示，本实施例的支撑框架11呈长方体框架结构。支撑框架11包括两相对设置的长侧板111、两相对设置的短侧板112和底板。优选地，在本实施例中支撑框架11是由长侧板111、短侧板112和底板113相拼接而成。其中，长侧板111与短侧板112的连接处通过转角柱114形成拼接，长侧板111、短侧板112分别与底板113形成卡接。优选地，长侧板111、短侧板112和底板113之间可通过卡块和卡槽的方式形成卡接。本发明的支撑框架有结构强度，可支撑填料和植物重量，不需要额外设置挡板、挡墙。

进一步优选地，如图7和图8所示，长侧板111和短侧板112上设有配水单元板115，位于侧板上的配水单元形成在配水单元板115上。在长侧板111和短侧板112上分别预留有用于安装配水单元板115的安装位置，沿安装位置的周边设有卡块116，配水单元板115上设有卡孔117，配水单元板115安装至安装位置并使其卡孔117与卡块116形成卡接。

进一步优选地，在支撑框架11的顶部边角处设有第一卡件15，在支撑框架11的底板底部且与第一卡件15相对应位置设有第一卡槽，其中一个支撑框架11的第一卡槽能够固定至另一个支撑框架11的第一卡件15上以使两个支撑框架11形成卡接。进而形成上下叠放安装的装配式湿地装置，如图5所示。优选地，多个湿地单元模块也可以水平并排设置，形成阶梯式的湿地系统，如图6所示。

进一步优选地，在支撑框架11的两个长侧板的顶部设有第二卡槽，在配水槽14的底部设有与第二卡槽相对应的第二卡件。以使配水槽14通过第二卡槽与第二卡件形成连接。通过配水槽的设置，以使得本发明的装配式湿地装置对应上行垂直潜流或下行垂直潜流形成上行水流通道或下行水流通道。

优选地，在支撑框架11的两个长侧板上设有吊装孔17，在支撑框架11的底板上且对应吊装孔17的位置形成有通道18，通道18可以是吊装通道或叉装通道，通道18与两侧的吊装孔17相连通。吊装通道的设置便于放入吊装机械托盘或叉车叉件，并通过吊装孔进行吊装，便于安装和后期的维修。

优选地，还包括植物单元2，植物单元2种植于位于上方的湿地单元模块1的填料单元12内。湿地植物单位为梭鱼草、鸢尾、黄菖蒲、席草、玉带草、水葱等的一种或一种的组合；植物整体特征是较低矮、抗性强、易成活。优选地，填料单元为粘土陶粒、再生陶粒、树脂、聚氨酯颗粒、蚝壳、塑料、沸石等材料的一种或几种的组合；填料整体特征为轻质，平均堆积密度为0.1-2.0kg/m

优选地，支撑框架材料为PP、ABS、HDPE、钢丝的一种或者几种组合。

本发明的装配式湿地装置中湿地单元模块的侧板和底板均可采用插槽和插块的配合方式进行拼接组装，以方便对湿地单元模块进行快速安装，便于施工。

实施例3

本实施例还提供了一种湿地系统，包括实施例1或实施例2所述的装配式湿地装置，还包括进水装置和出水装置。优选地，进水装置包括进水管或进水溢流槽。出水装置包括出水管或出水溢流槽。

优选地，进水装置与装配式湿地装置的湿地单元模块1的其中一侧短侧板的配水单元相连接，出水装置与另一短侧板上的配水单元相连接；形成水平潜流湿地系统，利用湿地装置的多孔填料和多孔结构，实现多方向自由渗水，并通过与另一短侧板的配水单元相连接的出水管或位于末端的出水溢流槽形成水平潜流配水系统，其他方向的配水单元可采用挡板进行遮挡。

本实施例的装配式湿地装置能够置于配套池体或传统池体内，可结合配套池体作为湿地主体处理单元运用，也可以同传统湿地池体进行耦合使用，实现已有项目的快速翻修。且在位于装配式湿地装置的湿地单元模块外侧的配套池体或传统池体内壁和底部上设有防渗结构，防渗结构包括混凝土、黏土、防渗膜、HDPE防渗膜、膨润土或防水毯的一种或者几种组合。

实施例4

本实施例4提供了另一种优选实施方式的湿地系统，包括实施例1或实施例2所述的装配式湿地装置，还包括进水装置和出水装置。优选地，进水装置包括进水管或进水溢流槽。优选地，出水装置包括出水管或出水溢流槽。优选地，进水装置与装配式湿地装置的湿地单元模块1的配水槽14相连接，出水装置与湿地单元模块1的底板上的配水单元相连接，形成下行垂直潜流湿地系统。通过顶部配水槽溢流堰，水流经多孔材料及多孔结构组成的装配式湿地装置，实现多方向自由渗水，最终通过底部溢流，并由出水管和位于末端的出水溢流堰形成下行垂直潜流配水系统，其他方向的配水单元可采用挡板进行遮挡。

本实施例的装配式湿地装置能够置于配套池体或传统池体内，可结合配套池体作为湿地主体处理单元运用，也可以同传统湿地池体进行耦合使用，实现已有项目的快速翻修。且在位于装配式湿地装置的湿地单元模块外侧的配套池体或传统池体内壁和底部上设有防渗结构，防渗结构包括混凝土、黏土、防渗膜、HDPE防渗膜、膨润土或防水毯的一种或者几种组合。

本发明的湿地系统具有结构简单，易于拼装，工艺耦合多样，便于施工，能够高负荷运行，堵塞运维简易，以及可调整水流方向的优点。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。