本发明涉及人工湿地领域，具体涉及一种隐形水平流式人工湿地系统。
背景技术：
人工湿地是一种综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生的原理，不仅可促进废水中污染物质的良性循环，还可以充分发挥废弃资源的生产潜力，并防止环境的再污染。与传统的污水处理厂相比，其优点集中表现在以下几个方面：（1）建造运行费用低；（2）易于维护；（3）废水处理有效可靠；（4）可缓冲对水力和污染负荷的冲击；（5）在水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、娱乐和教育等方面提供或间接提供效益。
然而，现有的人工湿地在实际使用中的缺点也非常明显：
（1）占地面积大，不适用于土地紧张的区域：
目前，绝大多数的湿地是仿造自然湿地的形式来建造的。为达到较好的水体净化效果，自然湿地须具有能使水流缓慢流淌的较大的面积。因此，按自然湿地形式营造的人工湿地只适合在用地较易获取，且自身地势较低的地区建造。在地价高昂的城市中，尤其是大中型城市中，难以找到合适的地方建造这种人工湿地。
（2）水面大面积暴露在大气环境中，容易有水体异味、蚊虫孳生等问题：
人工湿地通过水的流动使水中的污染物能被氧化或被周边植物吸收固定，因此需要具有较大的水面面积。但开阔的水面与较多的植物容易导致水体异味和蚊虫孳生。
（3）营造技术复杂，造价高昂：
为防止受污染水体流失导致二次污染，人工湿地在建造时需要对场地进行较大的改造，使水流路线尽可能地长；同时，还需要在水底建造防水工程。这些工程技术复杂，对施工者的要求较高，且整体造价高。
（4）易发生人员踏入事故，威胁人身安全：
由于水体大面积裸露在外，容易发生不慎踏入的事故，威胁人身安全，尤其是在人口稠密的城市地区。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种隐形水平流式人工湿地系统，其占地面积小，不易产生水体异味、蚊虫孽生的问题，不会发生人员踏入事故，且造价低廉，适合建于用地紧张、人口稠密的城市地区。
为达到上述的发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种隐形水平流式人工湿地系统，其特征在于：包括过滤层、位于所述的过滤层上方的植物种植层和位于所述的过滤层下方的基础防水层或渗水层；所述的过滤层由若干块多边形空心砖拼合而成；所述的多边形空心砖的每一侧壁的外表面上沿砖体高边方向开有竖向凹槽，空心砖之间经侧壁的竖向凹槽相拼接，每个所述的凹槽上均开有一个水流进出口，各个相拼接凹槽上的水流进出口构成空心砖之间的流道；所述的空心砖的内部还填有粗砂。
本发明的人工湿地系统的过滤层由多块内含粗砂的多边形空心砖拼合而成。过滤层为污水处理的主要发生地，空心砖内部填充的粗砂主要起过滤污水、固定种植层植物根系的作用。在拼合时，相邻空心砖的外壁相抵接，保证其不会产生位移；由于外壁上开有凹槽，故相抵接的两壁之间形成允许水流通过的空隙，污水在一个空心砖内过滤后可流入相邻的空心砖进行再次过滤。过滤层的上方为植物种植层，在美化环境的同时可以净化污水。过滤层的下方为基础防水层或渗水层：当水体污染程度较重时，设置基础防水层以避免因污染水体流失而导致二次污染；当水体污染程度较轻或当经处理后达到相关要求后，设置渗水层以进行地下水的补充渗透，使其可经回灌槽等直接回灌地下水或经雨水暗管等排入自然水体。
优选地，所述的多边形空心砖为正六边形空心砖，所述水流进出口设于正六边形空心砖侧壁竖向凹槽的上部、中部或下部，分别构成上进出口、中进出口和下进出口。
更优选地，所述正六边形空心砖拼合成蜂窝状的过滤层，其中任一正六边形空心砖的六个侧壁与周围相抵接的其他六块正六边形空心砖拼合关系为：位于中心的正六边形空心砖开有上进出口的侧壁与相邻的正六边形空心砖开有下进出口的侧壁相抵接；开有中进出口的侧壁 与相邻的正六边形空心砖开有中出口的侧壁相抵接；开有下进出口的侧壁与相邻的正六边形空心砖开有上进出口的侧壁相抵接。
空心砖体模仿蜂窝结构，采用正六边形平面。根据材料学等专业以往的测算，相较于其他可重复的形状，正六边形的平面空间结构可使空心砖之间的密合度最高、所需材料最少、可使用空间最大。
在进行污水处理时，污水通过上进出口进入过滤层的空心砖；进入空心砖内部后，污水基于重力作用向下流，水中的污染物和杂质被植物根系和粗砂净化；被净化的水流由空心砖的下进出口流出，并进入空心砖之间的空隙。随着污水不断流入空心砖中，空隙内的水位不断升高，最后由相邻的空心砖的上进出口进入空心砖，被再次过滤净化。通过对每一块空心砖的上进出口与下进出口之间相对位置的设计，可以引导水流的走向。空心砖开有中进出口的侧壁与相邻的空心砖开有中进出口的侧壁相抵接，便于相邻的空心砖之间进行水流交换，防止某些区域水流过于集中。
在一个优选的实施方案中，每个所述的正六边形空心砖上共开有两个所述的上进出口、两个所述的中进出口以及两个所述的下进出口；开有所述的上进出口的两个侧壁分别位于开有所述的下进出口的两个侧壁的正对面。
当上进出口、中进出口和下进出口的数量相等时，进入空心砖的水流流量约等于离开空心砖的水流流量，避免水流集中在空心砖内部，保证良好的过滤效果。当开有下进出口的侧壁位于开有上进出口的侧壁的正对面时，可以保证水流在每个空心砖中得到最大程度的过滤。
优选地，所述的竖向凹槽的深度为所述的多边形空心砖外壁厚度的1/3~2/3。
厚度根据六边形空心砖的主体材料和尺寸，通过强度实验来进行确定 。例如，当选用MU15的烧结黏土作为砖体材料时，所述的正六边形空心砖的边长为25cm，外壁为3cm，竖向凹槽的深度为1.5cm。
具体而言，所述的植物种植层由种植土层和植物层组成。
种植土的厚度根据实际需要选择，只要能够保证植物的正常生长及维持地面平整即可。植物层所种植的植物应选用能有效净化水体、生长迅速、根系发达的多年生草本植物。
具体而言，所述的基础防水层由防水层与素土层组成。
防水层可使用目前常用的人工湿地防水层，如防水卷或钢筋混凝土防水层；在保证防水效果与六边形砖稳定安放，并且后期不会因过水使用产生过度变形的前提下，根据场地实际情况确定。
优选地，所述的基础防水层或渗水层的坡度大于或等于1%且小于或等于5%。
如基础防水层或渗水层的坡度过小，则污水难以在过滤层的空心砖内流动，无法得到有效过滤；如坡度过大，污水容易从植物种植层表面直接流走，也无法得到有效过滤。
本发明还可以作以下改进：所述的人工湿地系统的污水入水处设有雨水沟或暗沟。
可以根据实际情况在本发明的人工湿地系统的污水入水处设置雨水沟或暗沟等，以使污水能够高效地流入人工湿地系统的过滤层。
本发明具有以下有益效果：
1. 由于污水被直接输入空心砖的内部，并在粗砂和植物根系的共同作用下进行多次过滤和净化，故本发明的污水净化效果好，达到同样净化效果所需的占地面积小于现有的人工湿地；
2. 水体被限制在空心砖内部，不暴露在大气环境中，不会产生湿地常见的臭水异味、蚊虫孳生、踏入危险等问题，适合建造在居住区层人口密集的区域；
3.发明的湿地能够有效积存雨水，减少雨水地表径流，所存蓄雨水可缓慢进行释放，改善无雨水情况下的土壤墒情。
附图说明
下文将结合说明书和附图，对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的多边形空心砖的结构示意图；
图2为本发明的人工湿地的俯视图（省略植物种植层）；
图3为图2的1-1剖视图；
图4为图2的2-2剖视图；
图5为图2的3-3剖视图。
附图标记：1-外壁；2-凹槽；3-上进出口 ；4-中进出口 ；5-下进出口 ；6-粗砂 ；7-种植土层；8-防水层；9-素土层；10-植物层。
具体实施方式
如图1~5所示，在一个具体的实施方式中，本发明的隐形水平流式人工湿地系统包括由若干正六边形空心砖拼合而成的过滤层、位于该过滤层下方的基础防水层和位于该过滤层上方的植物种植层。六边形空心砖每一侧壁的外表面均沿砖体高边方向在正中开有竖向凹槽2，凹槽2的深度为六边形空心砖外壁厚度的1/3。每个凹槽2的底面上均开有一个水流进出口，该水流进出口可位于所述的凹槽底面的上部（即上进出口3）、中部（即中进出口4）或下部（即下进出口5）。在每一六边形空心砖中，上进出口3、中进出口4和下进出口5分别有两个，且两个下进出口5分别位于两个上进出口3的对壁上。空心砖的内部填有粗砂6，以固定植物种植层的植物根系，并和植物根系一起净化污水。位于过滤层上方的植物种植层包括种植土层7和位于种植土层7上方的植物层10。植物层10种植的植物可为能有效净化水体、生长迅速、根系发达的蕨类植物。种植土层7的厚度根据植物层10所种植的植物进行调整。位于过滤层下方的基础防水层的坡度为2%，包括防水层8和位于防水层8下方的素土层9。
本发明的人工湿地系统过滤层由若干个单元结构拼合而成，每个单元结构包括一块中心正六边形空心砖和与该中心正六边形空心砖的六个侧壁相抵接的六块正六边形空心砖；中心正六边形空心砖开有上进出口3的侧壁与相邻的正六边形空心砖开有下进出口5的侧壁相抵接；开有中进出口4的侧壁与相邻的正六边形空心砖开有中出口4的侧壁相抵接；开有下进出口5的侧壁与相邻的正六边形空心砖开有上进出口3的侧壁相抵接。在利用本发明的人工湿地系统进行净水时，污水由靠近污水入水处的六边形空心砖（如图2的A砖）的上进出口3进入空心砖中，并在空心砖内粗砂6的作用下进行第一次过滤。然后如图3所示，污水由这些空心砖的下进出口5进入与相邻空心砖（即B砖）之间的空隙中。随着空隙内的水位不断升高，经第一次过滤的污水通过上进出口3进入空心砖B中，并进行第二次过滤。如图5所示，污水由空心砖B的下进出口进入与相邻空心砖（即D砖）之间的空隙中；随着空隙内的水位不断升高，经第二次过滤的污水通过上进出口3进入空心砖D中，并进行第三次过滤。经三次过滤、达到排放要求的污水由空心砖D的下进出口5排出，并回灌地下水或排入自然水体。图2的B砖与C砖开有中进出口4的一面相抵接，便于其进行如图4所示的水流交换。
本发明的主要应用地点为人流密集的城市绿地中，可单独设置，也可结合其他绿地、水体、河流、地下水回灌井等一起设置。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或者对其中部分技术特征进行等同替换，例如可根据具体的过滤需要设置四次、五次甚至更多次的过滤，或根据水流流向的控制需要改变上进出口、中进出口与下进出口之间的位置关系，或根据实际环境需要选择其它形状的空心砖。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。