专利名称：一种小型水景湿地系统及其构建方法
技术领域：
本发明属于园林景观技术领域，尤其是涉及一种用于别墅区、生活小区、宾馆、大会堂等各类社会活动场所生态景观营造的小型水景湿地系统。更具体的说是涉及一种将水生植物培植结构、水质生态净化多级结构、水池池体等关键要素预制为功能模块，使用时快速组合，从而形成的小型水景湿地系统。
背景技术：
近年来，小型水景在生活小区、别墅区、宾馆、大会堂等各类社会活动场所得到广泛应用。小型水景大都在10-50平方米左右，主要由景观水池、水泵、喷泉、湿生植物、观赏鱼类等元素组合构成，可在室内、庭园或广场中营造出绿色自然、精致生动的亲水景观。现有的小型水景设计多以实现景观功能为主要目标，极少考虑水体水质保持和生态系统平衡，所构建的水景系统往往缺乏水质净化效能，常常出现水质恶化的现象，导致观赏鱼类病变死亡，湿生植物生长不良，蚊蝇孽生等问题，这使得许多水景运行很短时间就被迫停用废弃。因此，如何在满足景观功能需求的基础上，维持小型水景水体的水质安定与水生态健康，并确保水生生物长期稳定存活是有待解决的技术难题。另一方面，传统的小型水景的营建大多采用工程施工的方式，如采用混凝土浇筑水池，铺设培植土种植水生植物等，对于普通民众而言施工过程较为复杂，工程量较大，必须依赖专业施工队才能实现。若能将小型水景的水生植物培育结构、水质生态净化多级结构、水池池体等预先制成可相互通用、快速连接的功能模块，则将大大便利于小型水景在普通家庭内的推广和应用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种由功能模块快速拼接形成，既能满足景观功能需求，又具备水质自我修复能力，可保证水生生物长期稳定存活的水景系统及其构建方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种小型水景湿地系统，包括水池池体模块、景观植物模块、生态沉淀模块、生态除氨模块及生态除藻脱硝模块，所述的水池池体模块根据水景的总水量要求拼搭成景观水池，所述的生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块顺序串联排布于景观水池中， 并于景观水池局部妆点景观植物模块，并利用水下管道、水泵等促使水体形成内循环流动， 不断流经各水质净化模块得到净化更新。所述的水池池体模块为PVC或PP塑料材质，形状为方形、盆状、或其他规则、不规则的敞口、平底的立体结构，在模具中注塑成型，形成的水池池体面积为2m2以上，深度为 30_50cmo所述的水池池体模块可以由侧面部分及底面部分焊接成型。所述的景观植物模块包括景观植物和培育结构，景观植物主要为具有观赏性的草
4本陆生植物、挺水植物及浮叶植物，所述的草本陆生植物包括彩叶草或羽衣甘蓝，所述的挺水植物包括鸢尾或海寿花，所述的浮叶植物包括睡莲或红掌；所述的培育结构为PVC或 PP塑料材质，形状为敞口的正方形或圆柱形，高度40-60cm，采用方形时边长为20-30cm， 采用圆柱形时，直径为20-35cm，培育结构内腔分两层，上层充填市售陶粒或卵石，深度为 15-20cm，颗粒大小为l-2cm;下层充填市售营养土，深度为25-40cm，两层之间采用孔径大于20目的市售塑料网分隔。所述的生态沉淀模块为PVC或PP塑料材质，形状为敞口的方形，生态沉淀模块上部设置进水口，孔径为l-3cm，底部设置出水口，孔径为l-3cm，高度40-65cm，底面面积为水池池体模块构成的景观水池池体总面积的1/30-1/20，长宽比为1.2 1-2 1。所述的生态除氨模块为PVC或PP塑料材质，形状为敞口的方形或圆柱形，内部填充沸石、蛭石等具有吸附氨氮效果的填料，底部设置微孔曝气头，曝气头与曝气管道连接， 曝气管道出口伸出生态除氨模块，通过软管与充氧器连接，生态除氨模块底部设置进水口， 孔径为l-3cm，上部设置出水口，孔径为l-3cm，高度40-60cm，底面面积为水池池体模块构成的景观水池池体总面积的1/30-1/20，长宽比为1.2 1-2 1。所述的生态除藻脱硝模块为PVC或PP塑料材质，形状为敞口的方形或圆柱形，内部填充陶粒、砾石等填料，并放入袋装生物质缓释碳源，包括丝瓜络或泥炭土，生态除藻脱硝模块上部设置进水口，孔径为l_3cm，底部设置出水口，孔径为l-3cm，高度40-55cm，底面面积为水池池体模块构成的景观水池池体总面积的1/30-1/20，长宽比为1.2 1-2 1。一种小型水景湿地系统的构建方法，包括以下步骤(1)将水池模块平放于地面，为防止漏水在池体内部铺设高密度聚乙烯隔水布，随后加入湖水、自来水或其他水源水，至水深30-50cm，分别放入景观植物模块、生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块、潜水泵，其中景观植物模块数量可根据造景需要投放1-10个，生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块、潜水泵各投加一个；(2)在生态沉淀模块中栽植沉水植物3-5株，生态除氨模块上部栽植湿生草本植物1-2丛，在生态除藻脱硝模块上部载植挺水植物，在潜水泵与生态沉淀模块进水口之间、 生态沉淀模块出水口与生态除氨模块进水口之间、生态除氨模块出水口与生态除藻脱硝模块进水口之间，分别用PVC或PP管道相连接，运行时水流由潜水泵提升，从生态沉淀模块上部进入，由生态沉淀模块下部流出，并进入生态除氨模块，再由生态除氨模块上部流出，进入生态除藻脱硝模块，最终出水从生态除藻脱硝模块底部流出，即完成系统的构建。所述的水池模块中还可以投加观赏鱼金鱼、锦鲤，所投加的鱼的平均体长控制在 20cm以下，密度控制在每平方米20条以内。所述的沉水植物包括聚草或伊乐藻，所述的湿生草本植物包括铜钱草、观音草或黑麦草，所述的挺水植物包括香蒲、菖蒲或鸢尾。与现有技术相比，本发明将小型水景关键元素模块化，可达到快速组合、实时造景之目的；同时将生态净化体系融入水生态景观之中，水景水经过生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块等逐级处理之后，可达到去除COD、氨氮、硝态氮、总氮、藻类等效能， 形成具有高效自净功能的水景生态系统。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。实施例本实施例包括池体模块、景观植物模块、生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块。所述水池池体模块为PP材质，形状为敞口、平底的方形，尺寸为长为3m，宽为2m， 深度为0.45m。为便于运输，将水池池体拆分为4片长方形侧边和两块长方形底面。长方型侧边包括:3m长，0. 45m宽的两片，和^ii长，0. 45m宽的两片。长方形底面包括^ii宽，1. 5m 两片。上述长方形侧边长方形底面各自在相应模具中注塑成型，运输至实施现场后热熔焊接，形成水池池体；所述景观植物模块包括景观植物和培育结构，景观植物主要为具有观赏性的草本陆生植物彩叶草，挺水植物海寿花，浮叶植物睡莲等。培育结构为PP塑料材质，形状为敞口的正方形，高度40cm。边长为30cm。培育结构内腔分两层，上层充填市售陶粒或卵石，深度为15cm，颗粒大小为l-2cm;下层充填市售营养土，深度为25m，两层之间采用孔径22目的市售塑料网分隔。本实施例共使用三个景观植物模块，即彩叶草模块，海寿花模块和睡莲模块各一个，其中彩叶草模块中含彩叶草3株，海寿花模块中含海寿花2株，睡莲模块中含睡莲1株。彩叶草、海寿花、和睡莲景观植物预先在培育结构中水培成活后，移入景观池；所述生态沉淀模块为PP塑料材质，形状为敞口的方形，生态沉淀模块上部设置进水口，孔径为1cm，底部设置出水口，孔径为1cm，高度50cm，底面面积即长宽乘积的值为 0. 3m2,长 20cm,宽为 15cm ；所述生态除氨模块为PP塑料材质，形状为敞口的方形，内部填充沸石填料，沸石粒径2-5cm。底部设置微孔曝气头。曝气头与曝气管道连接，曝气管道出口伸出生态除氨模块，通过软管与充氧器连接。充氧器为市售产品，选择功率为10w，充气量为lOL/min，生态除氨模块底部设置进水口，上部设置出水口，高度45cm，底面面积即长宽乘积的值为0. 3m2， 长 20cm,宽为 15cm ；所述生态除藻脱硝模块为PP塑料材质，形状为敞口的方形，内部填充陶粒，粒径 24cm，并放入10袋袋装丝瓜络，每袋30克。生态除藻脱硝模块上部设置进水口，底部设置出水口，高度42cm，底面面积即长宽乘积的值为0. 3m2，长20cm，宽为15cm。本发明的系统的具体构建方法为将水池模块、景观植物模块、生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块等运至实施现场，先将水池模块平放于地面，并热熔焊接成水池池体，为防止漏水在池体内部铺设高密度聚乙烯隔水布，随后加入自来水，至水深40cm，分别放入景观植物模块、生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块、潜水泵。其中景观植物模块数量可根据造景需要投放3个，即彩叶草模块，海寿花模块和睡莲模块各一个；生态沉淀模块、生态除氨模块、 生态除藻脱硝模块、潜水泵各投加一个。其中潜水泵功率为5w，水量为100L/h。同时投加金鱼、锦鲤等观赏鱼，所投加的鱼的平均体长控制在20cm以下，共投加40条。在生态沉淀模块中栽植聚草4株，生态除氨模块上部栽植观音草2丛，在生态除藻脱硝模块上部载植香蒲1丛。在潜水泵与生态沉淀模块进水口之间、生态沉淀模块出水口与生态除氨模块进水口之间、生态除氨模块出水口与生态除藻脱硝模块进水口之间，分别用PVC相连接，运行时水流由潜水泵提升，从生态沉淀模块上部进入，由生态沉淀模块下部
6流出，并进入生态除氨模块，再由生态除氨模块上部流出，进入生态除藻脱硝模块，最终出水从生态除藻脱硝模块底部流出。 本小型水景建成后，运行结果显示，由生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块组合形成的生态净化系统对于COD、TN、TP、藻类有较好的去除效果，去除率分别为 44. 00%,78. 41%,33. 26%,90% ；在每天投饵20-30克的情况下，连续运行3个月，水质维持在COD为10-30mg/L, TN为0. 3-0. 7mg/L, TP在0. 03-0. 05mg/L的水平，藻类生物量低于 5X104cells/mL。
权利要求
1.一种小型水景湿地系统，其特征在于，该系统包括水池池体模块、景观植物模块、生态沉淀模块、生态除氨模块及生态除藻脱硝模块，所述的水池池体模块根据水景的总水量要求拼搭成景观水池，所述的生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块顺序串联排布于景观水池中，并于景观水池局部妆点景观植物模块，并利用水下管道、水泵等促使水体形成内循环流动，不断流经各水质净化模块得 到净化更新。
2.根据权利要求1所述的一种小型水景湿地系统，其特征在于，所述的水池池体模块为PVC或PP塑料材质，形状为方形、盆状、或其他规则、不规则的敞口、平底的立体结构，在模具中注塑成型，形成的水池池体面积为2m2以上，深度为30-50cm。
3.根据权利要求1所述的一种小型水景湿地系统，其特征在于，所述的水池池体模块可以由侧面部分及底面部分焊接成型。
4.根据权利要求1所述的一种小型水景湿地系统，其特征在于，所述的景观植物模块包括景观植物和培育结构，景观植物主要为具有观赏性的草本陆生植物、挺水植物及浮叶植物，所述的草本陆生植物包括彩叶草或羽衣甘蓝，所述的挺水植物包括鸢尾或海寿花，所述的浮叶植物包括睡莲或红掌；所述的培育结构为PVC或PP塑料材质，形状为敞口的正方形或圆柱形，高度40-60cm，采用方形时边长为20-30cm，采用圆柱形时，直径为20-35cm，培育结构内腔分两层，上层充填市售陶粒或卵石，深度为15-20cm，颗粒大小为l-2cm下层充填市售营养土，深度为25-40cm，两层之间采用孔径大于20目的市售塑料网分隔。
5.根据权利要求1所述的一种小型水景湿地系统，其特征在于，所述的生态沉淀模块为PVC或PP塑料材质，形状为敞口的方形，生态沉淀模块上部设置进水口，孔径为l-3cm，底部设置出水口，孔径为l_3cm，高度40-65cm，底面面积为水池池体模块构成的景观水池池体总面积的1/30-1/20，长宽比为1. 2 1-2 1。
6.根据权利要求1所述的一种小型水景湿地系统，其特征在于，所述的生态除氨模块为PVC或PP塑料材质，形状为敞口的方形或圆柱形，内部填充沸石、蛭石等具有吸附氨氮效果的填料，底部设置微孔曝气头，曝气头与曝气管道连接，曝气管道出口伸出生态除氨模块，通过软管与充氧器连接，生态除氨模块底部设置进水口，孔径为l-3cm，上部设置出水口，孔径为l_3cm，高度40-60cm，底面面积为水池池体模块构成的景观水池池体总面积的 1/30-1/20，长宽比为 1. 2 1-2 1。
7.根据权利要求1所述的一种小型水景湿地系统，其特征在于，所述的生态除藻脱硝模块为PVC或PP塑料材质，形状为敞口的方形或圆柱形，内部填充陶粒、砾石等填料，并放入袋装生物质缓释碳源，包括丝瓜络或泥炭土，生态除藻脱硝模块上部设置进水口，孔径为 l-3cm,底部设置出水口，孔径为l-3cm，高度40-55cm，底面面积为水池池体模块构成的景观水池池体总面积的1/30-1/20，长宽比为1. 2 1-2 1。
8.—种如权利要求1所述的小型水景湿地系统的构建方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)将水池模块平放于地面，为防止漏水在池体内部铺设高密度聚乙烯隔水布，随后加入湖水、自来水或其他水源水，至水深30-50cm，分别放入景观植物模块、生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块、潜水泵，其中景观植物模块数量可根据造景需要投放1-10 个，生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块、潜水泵各投加一个；(2)在生态沉淀模块中栽植沉水植物3-5株，生态除氨模块上部栽植湿生草本植物1-2丛，在生态除藻脱硝模块上部载植挺水植物，在潜水泵与生态沉淀模块进水口之间、生态沉淀模块出水口与生态除氨模块进水口之间、生态除氨模块出水口与生态除藻脱硝模块进水口之间，分别用PVC或PP管道相连接，运行时水流由潜水泵提升，从生态沉淀模块上部进入，由生态沉淀模块下部流出，并进入生态除氨模块，再由生态除氨模块上部流出，进入生态除藻脱硝模块，最终出水从生态除藻脱硝模块底部流出，即完成系统的构建。
9.根据权利要求8所述的一种小型水景湿地系统的构建方法，其特征在于，所述的水池模块中还可以投加观赏鱼金鱼、锦鲤，所投加的鱼的平均体长控制在20cm以下，密度控制在每平方米20条以内。
10.根据权利要求8所述的一种小型水景湿地系统的构建方法，其特征在于，所述的沉水植物包括聚草或伊乐藻，所述的湿生草本植物包括铜钱草、观音草或黑麦草，所述的挺水植物包括香蒲、菖蒲或鸢尾。
全文摘要
本发明涉及一种小型水景湿地系统及其构建方法，由预先制成的水池池体模块、景观植物模块、生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块组合而成。使用时将水池模块拼搭成景观水池，将各水质净化模块按生态沉淀模块、生态除氨模块、生态除藻脱硝模块顺序串联排布于景观水池中，并于景观水池局部妆点景观植物模块，并利用水下管道、水泵等促使水体形成内循环流动，不断流经各水质净化模块得到净化更新，从而形成“鲜活”的水景湿地生态系统。
文档编号C02F9/14GK102351385SQ20111027200
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者何圣兵, 孔海南, 安阳, 巫娟, 王鑫永, 陈雪初 申请人:上海交通大学