本实用新型属于河道治理技术领域，具体涉及一种用于河道治理的模块化曝气人工湿地。
背景技术：
在我国工业化和城镇化的过程中，工业废水、生活污水和垃圾进入河流，加之农业开发中使用大量农药和化肥等也导致河流污染，河流水质严重恶化，河道淤塞，许多河道水体甚至出现黑臭现象，严重影响城市容貌。城市水环境质量是人居环境的重要内容，城市黑臭水体仅靠人体感官性指标即可识别。近年来，虽然我国加大了水污染治理力度，但河流黑臭问题普遍存在，水体污染问题仍然十分严峻，水环境修复已成为环境治理的焦点之一迫切需要治理。根据目前现状，国务院印发实施的《水污染防治行动计划》，其中明确提出“到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10％以内”的整治目标。
生物生态方法治理黑臭河道是目前最常用方法，通过生物制剂治理，生态手段养护来构建小型的生态系统，从而保证水体中生态系统平衡，水质改善，达到黑臭治理的目的，与此同时也可以有效改善水质，但是这是一种需要长期进行的方法，从而恢复好生态系统及水体自净能力，生物制剂的合理量难以有效控制，且起效较慢。
河道最主要的氨氮、总磷和COD污染源为生活污水及初期雨水。生活污水是水环境污染的重要因素。有研究表明，雨污混接所产生的污染占生活污水污染的80％左右，生活污水通过管道排口进入河道。在河道治理过程中，虽然利用人工湿地治理黑臭水体是常用的方法，但是现有的人工湿地对于项目的实施具有一定的难度，无法克服在如下四个方面遇到的障碍：1.在岸上截污总管及相关设施没有实施空间，沿河驳岸很多都为混凝土驳岸；2.河道内截污管难以保证施工质量、维护困难；3.管网复杂，排口众多且河道两侧都是硬质驳岸；4.老旧小区改造需要大量的资金投入，且需要一定的时间和无法保障老旧小区内部再行私接，导致雨污混流。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种用于河道治理的模块化曝气人工湿地，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于河道治理的模块化曝气人工湿地，包括高分子模块骨架、土工布包裹层、碎石基层、卵石基层、底部污水布水管道、曝气系统、排放口和人工湿地，所述土工布包裹层、碎石基层、卵石基层、底部污水布水管道、曝气系统、人工湿地设置于在高分子模块骨架的内部，所述卵石基层设置在高分子模块骨架的底部，所述卵石基层的上方设置有碎石基层，所述碎石基层的上方设置有曝气系统，所述曝气系统的上方设置有人工湿地，所述人工湿地的一侧底部设置有底部污水布水管道，所述底部污水布水管道中设置有排放管，所述排放管的排放口连通到人工湿地中，所述卵石基层、碎石基层、曝气系统和人工湿地靠近底部污水布水管道设置有土工布包裹层。
所述高分子模块骨架为梯形、长方形、圆柱形或其他不规则形状的拼接，材质为不锈钢或有机玻璃，壁厚为3-10mm。
所述土工布包裹层的高度为200-800mm，且土工布包裹层中装填的为 300g/m的填料，填料为磁性填料。
所述碎石基层的高度为300-800mm，选用级配碎石；所述卵石基层的高度为50-1000mm，选用天然鹅卵石或级配砂卵石。
所述底部污水布水管道的直径为100-200mm。
所述曝气系统采用曝气穿孔管外套穿孔管的曝气排泥系统，所述外套穿孔管的直径为100-200mm，曝气穿孔管的直径为10-20mm，同时具备曝气和排泥作用。
所述的排放管的直径为100-200mm，所述排放管通过增加底部污水布水管道，将排口的污水直接引入人工湿地的内部，经人工湿地曝气、排泥、生态处理后的水从人工湿地的另一侧出口排出，出口采用三角堰。
所述人工湿地由土工布包裹层、底部污水布水管道、曝气系统、排放管、植物等组成，所述人工湿地中设置有模块填料，所述模块填料为吸附性填料，且人工湿地中所种植的植物为挺水植物，所述人工湿地进水口设置溢流管，上部设灌溉系统，每隔一段设置积泥井。
所述底部污水布水管道露出高分子模块骨架的长度为20-50mm，所述排放管露出高分子模块骨架的长度为4-10mm，所述底部污水布水管道和排放管材质均为PVC或PE，壁厚均为1-2mm，所述底部污水布水管道和排放管均设有根据水量可自动调节的阀门。
所述模块化曝气人工湿地采用三种不同的运行模式，低水位污水浇灌，中水位处理，高水位溢流，间歇性将污水通过水泵提升排出，既保证湿地内的微生物和植物的正常生长，又可保证湿地内的溶氧量，系统同时具有截污、调蓄和处理功能。
所述模块化曝气人工湿地采用三种不同的运行模式，低水位污水浇灌、中水位处理、高水位溢流，间歇性将污水通过水泵提升排出。
进一步的，系统在底部设置卵石叠层和碎石基层使得基层稳定，其上敷设曝气系统和模块，在模块内装入填料，四周设置防渗，污水和雨水由排口进入此廊道，在植物、微生物、填料吸附过滤等生物、物理、化学作用下，对水体中的污染物进行强化处理和高效处理。
进一步地，在污染河道内设置曝气生物滤池LABF，实现污水的调蓄、截留及处理功能。
进一步地，设计尺寸可根据具体情况进行调整，常用的尺寸为4.0km×2 ×1.5m(宽)×1.5m(高)＝12000m3，设计处理能力为8000m3吨/天生活污水。
模块化曝气人工湿地工作时，运行工况以处理能力6000m3/d进行旱季、雨季和远期雨污分流以后的运行工况分析。
旱季截流污水量3000m3/d，系统半水位、低负荷运行，预留9000m3作为初雨调蓄；
雨季9000m3/d，污染雨水滞留滤池内部处理后排放，超量雨水溢流至河道；
远期雨污分流以后，可全部用于处理初期雨水的污染，处理量可达 18000m3/d。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.采用高分子模块作为骨架，内部建立填料作为处理本体，用于模块化曝气人工湿地中，制作成本低，处理效率高；
2.所用植物同时具有景观和净化功能，可根据处理水质的不同采用不同的植物，植物根系与填料微生物构成生态降解系统，
3.生物滤池廊道兼做截污干管，同时具备截污、调蓄、导水、处理功能；
4.生物处理而非生态治理，生态措施主要为景观提升、降低异味；
5.生物滤池廊道与河道隔离，污水清水分离，降低处理量和处理难度。
6.通过在人工湿地中设置曝气系统，提升处理负荷，使滤池处于好氧环境的运行中，处理负荷100gCOD/m2·d，相当于传统水平流湿地5-10倍的处理能力。
7.通过增加污水布水管，将排口的污水直接引入湿地内部，隔绝恶臭气体直接扩散到周边空气中。
8.通过间歇性将污水通过水泵提升排出，既保证湿地内的微生物和植物的正常生长，又可保证湿地内的溶氧量，同时具有截污、调蓄和处理功能。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型旱季模块化曝气人工湿地运行示意图；
图3为本实用新型雨季模块化曝气人工湿地运行示意图；
图4为本实用新型远期雨污分流以后模块化曝气人工湿地运行示意图；
图1中：1、高分子模块骨架；2、土工布包裹层；3、碎石基层；4、卵石基层；5、底部污水布水管道；6、曝气系统；7、排放管；8、人工湿地。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
一种用于河道治理的模块化曝气人工湿地，包括高分子模块骨架1、土工布包裹层2、碎石基层3、卵石基层4、底部污水布水管道5、曝气系统6、排放口7和人工湿地8，土工布包裹层2、碎石基层3、卵石基层4、底部污水布水管道5、曝气系统6、人工湿地8设置于在高分子模块骨架1的内部，卵石基层4设置在高分子模块骨架1的底部，卵石基层4的上方设置有碎石基层3，碎石基层3的上方设置有曝气系统6，曝气系统6的上方设置有人工湿地8，人工湿地8的一侧底部设置有底部污水布水管道5，底部污水布水管道 5中设置有排放管7，排放管7的排放口连通到人工湿地8中，卵石基层4、碎石基层3、曝气系统6和人工湿地8靠近底部污水布水管道5设置有土工布包裹层2。
本实用新型中进一步的，高分子模块骨架1为梯形、长方形、圆柱形或其他不规则形状的拼接，材质为不锈钢或有机玻璃，壁厚为5mm。
本实用新型中进一步的，土工布包裹层2的高度为500mm，且土工布包裹层2中装填的为300g/m2的填料，填料为磁性填料。
本实用新型中进一步的，碎石基层3的高度为500mm，选用级配碎石，经过开山块石、天然卵石或砂砾石经破碎筛选，由大小不同粒级的碎石组配而成，排水性能良好；卵石基层4的高度为800mm，选用天然鹅卵石或级配砂卵石，卵石表面杂质冲洗干净并晒干，排水性能良好。
本实用新型中进一步的，底部污水布水管道5的直径为110mm，为了保证污水能够快速排布。
本实用新型中进一步的，曝气系统6采用曝气穿孔管外套穿孔管的曝气排泥系统，外套穿孔管的直径为110mm，曝气穿孔管的直径为15mm，同时具备曝气和排泥作用。
本实用新型中进一步的，排放管7的直径为100-200mm，排放管7通过增加底部污水布水管道5，将排口的污水直接引入人工湿地8的内部，经人工湿地8曝气、排泥、生态处理后的水从人工湿地8的另一侧出口排出，出口采用三角堰。
本实用新型中进一步的，人工湿地8由土工布包裹层2、底部污水布水管道5、曝气系统6、排放管7、植物等组成，人工湿地8中设置有模块填料，模块填料为吸附性填料，且人工湿地8中所种植的植物为挺水植物，该植物可选用芦苇，每隔300mm设置积泥井。
本实用新型中进一步的，底部污水布水管道5露出高分子模块骨架1的长度为30mm，排放管7露出高分子模块骨架1的长度为10mm，底部污水布水管道5和排放管7材质均为PVC或PE，壁厚均为1mm，底部污水布水管道5 和排放管7均设有根据水量可自动调节的阀门。
本实用新型中进一步的，模块化曝气人工湿地采用三种不同的运行模式，低水位污水浇灌，中水位处理，高水位溢流，间歇性(6h)将污水通过水泵提升排出，既保证湿地内的微生物和植物的正常生长，又可保证湿地内的溶氧量。
处理旱季排入河道的城市生活污水，曝气量0.1m3/h，进水pH＝7.3，温度20℃，水力停留时间24h，挂膜并稳定运行15天后，模块化曝气人工湿地中COD的去除率能达到91.6％，NH4+-N的去除率能达到89.5％，处理效果良好。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。