一种自动补光的立体漂浮湿地及其构建方法

1.本发明涉及漂浮湿地技术领域，尤其涉及一种自动补光的立体漂浮湿地及其构建方法。


背景技术：

2.漂浮人工湿地灵活、高效、可更换且占地面积小，对污水量少、污染程度较轻的污水处理效果好，已经得到广泛研究和推广利用。然而，目前由于漂浮人工湿地普遍由挺水植物(或湿生植物)和固定用的浮垫组成，主要通过植物的吸收作用去除废水中的污染物质，只能采用较浅的装置，污水停留时间也比较长。富营养化水体中沉水植物恢复治理，已经成为污水治理的重要举措。光合作用是沉水植物主要的代谢活动，由于沉水植物生长在水中，光照不足，限制了沉水植物正常生长。
3.现有技术中专利申请号为cn202210552546.2的发明专利涉及一种组合型立体漂浮湿地，包括外围框架，以及外围框架下部设置固定墩，所述外围框架内设置有漂浮床基，所述漂浮床基由多个单体浮盘拼接而成，所述单体浮盘下部设置有阿克曼生物膜载体，单体浮盘与阿克曼生物膜载体一对一配置，所述单体浮盘内设置有种植孔，所述种植孔内设置有种植钵，所述种植钵内种植有挺水植物。该发明水生植物和微生物提供良好生存环境的组合型立体漂浮结构体，可利用漂浮床基的遮光作用抑制藻类生长与繁殖，通过挺水植物的生长吸收水体中的污染物，并在种植基中形成微生物群落对水体中的氮、磷进行降解。该专利由不同挺水植物的搭配形成水面类自然景观，并不能实现挺水植物和沉水植物的自然结合等。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种自动补光的立体漂浮湿地及其构建方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种自动补光的立体漂浮湿地，包括漂浮湿地池，漂浮湿地池上端侧部设有入水管，下部设有出水管，漂浮湿地池上部设有能量采集装置，能量采集装置包括太阳能采集装置或风能采集装置，漂浮湿地池内设有防水日光灯管和感光控制器，能量采集装置采集的太阳能转化为电能储存在蓄电池内，防水日光灯管与蓄电池连接，蓄电池为防水日光灯管供电，靠近出水管处设有水质检测器和循环泵，循环泵另一端和入水管通，漂浮湿地池底部铺设可更换沉水植物草毯，漂浮湿地池上部构建可更换挺水植物草垫。
7.优选的是，所述漂浮湿地池为圆形空心结构采用透明有机玻璃或玻璃钢材质制成。
8.上述任一方案中优选的是，所述能量采集装置设置在漂浮湿地池上端边沿处，能量采集装置首选太阳能采集装置，风较多区域也可使用风能采集装置。
9.上述任一方案中优选的是，所述太阳能采集装置包括太阳能采集板，太阳能采集
板为宽度≥10cm的环形单晶硅光伏板。
10.上述任一方案中优选的是，所述太阳能采集装置由多块可更换太阳能采集板首尾排列构成，所蓄积的太阳能储存在防水锂电池材料的蓄电池中，蓄电池固定在漂浮湿地池的外壁上，漂浮湿地池上端设有l形角度调节组件，l形角度调节组件由两个铰接连接的调节杆构成，调节杆的下部固定在漂浮湿地池上端，调节杆的上部与太阳能采集板活动连接，从而方便调节太阳能采集板的倾斜角度，倾斜角度范围在20-45
°
范围内，以使太阳能电池单位容量的发电量最大。
11.上述任一方案中优选的是，防水日光灯管悬垂在漂浮湿地池中间，防水日光灯管为条状结构，数量为多条且间隔设置。
12.上述任一方案中优选的是，防水日光灯管为螺旋状结构，围绕漂浮湿地池内壁环绕设置。
13.上述任一方案中优选的是，所述可更换挺水植物草垫和可更换沉水植物草毯均设有上下两层植物种植垫，上下两层植物种植垫间距为10-20cm，由生物材料(植物纤维)编织成网状，位于下层的植物种植垫用于植物根系缠绕，位于上层的植物种植垫用于固定植物，支撑植物挺立；每层植物种植垫均通过4-6个不锈钢挂钩固定在漂浮湿地池内壁，植物种植垫内分布有多个种植孔，所述种植孔为圆形、三角形、方形、星形中的至少一种，种植孔直径不超过5cm。
14.上述任一方案中优选的是，所述可更换沉水植物草毯内种植有多种沉水植物，沉水植物包括苦草、黑藻、狐尾藻、竹叶眼子菜、微齿眼子菜、篦齿眼子菜等中的一种或几种。
15.上述任一方案中优选的是，所述可更换挺水植物草垫内种植有多种挺水植物，挺水植物包括芦苇、藨草、菖蒲、莎草、香蒲、灯芯草、再力花、海芋、花叶美人蕉、花叶芦竹、翠芦莉、风车草中的一种或几种。
16.上述任一方案中优选的是，所述漂浮湿地池内设有至少一层可更换沉水植物草毯。
17.上述任一方案中优选的是，所述漂浮湿地池内设有多层可更换沉水植物草毯，多层可更换沉水植物草毯上下间隔设置。
18.上述任一方案中优选的是，所述漂浮湿地池内靠近出水口处设有水质检测器和循环泵，循环泵另一端和入水管连通。
19.上述任一方案中优选的是，所述防水日光灯管为防水led灯管，通过防水电线与感光控制器连接，感光控制器与蓄电池电连接。当水下光照不足入射光照的50％时，防水日光灯管打开，为沉水植物补充光源。
20.上述任一方案中优选的是，所述水质检测器为实时水质监测装置，包括基于光学吸收方式快速测量水中硝态氮、cod、toc和浊度的传感器探头，当传感器探头检测到的数据指标超过水质控制目标时，报警器发出警报，声控开关打开。所述水质检测器和声控开关由蓄电池提供能源。
21.上述任一方案中优选的是，所述漂浮湿地池上部设有控制器，水质检测器检测到水体的数据反馈给控制器，若低于标准值则控制器控制循环泵启动。
22.上述任一方案中优选的是，所述循环泵为自吸离心防水泵，循环泵位于出水口附近，通过防水电线与声控开关和蓄电池电连接，当报警器发出警报后，声控开关打开，循环
泵自动将出水口附近的水泵入入水口，使超标污水再次循环净化。
23.本发明还提供一种自动补光的立体漂浮湿地的构建方法，采用上述所述的装置进行，具体包括如下步骤：
24.步骤(1)、构建漂浮湿地池，在漂浮湿地池上部，沿水平方向布设入水管，用于将污水均匀引入漂浮湿地池中，下部设有出水管，用于排除净化后的水体，安装太阳能采集装置并连接漂浮湿地池内的防水日光灯管，利用太阳能采集装置蓄积的电能给防水日光灯管供电，从而给沉水植物补光；
25.步骤(2)、漂浮湿地池内从下往上依次设置可更换沉水植物草毯和可更换挺水植物草垫，可更换沉水植物草毯内种植有多种沉水植物，可更换挺水植物草垫内种植有多种挺水植物；
26.步骤(3)、漂浮湿地池内靠近出水口处设有水质检测器和循环泵，循环泵另一端和入水管连通，漂浮湿地池上部设有控制器，水质检测器检测到水体的数据反馈给控制器，若低于标准值(水质不达标)则控制器控制循环泵启动，将出水口附近的水重新抽入入水管后进入漂浮湿地池内，使水再次净化；若达到标准值(水质达标)，则控制器打开出水口处阀门，水体从出水管排出；
27.步骤(4)、定期管理可更换沉水植物草毯和可更换挺水植物草垫内的植物，定期维护漂浮湿地池。
28.本发明具有以下有益效果：
29.(1)、与现有技术相比，本发明的自动补光的立体漂浮湿地，提高了漂浮人工湿地净化效率，降低了污水滞留时间，采用漂浮湿地池，并在漂浮湿地池中种植沉水植物，配合挺水植物(或湿生植物)共同吸收污水中的富营养物质，达到快速和深度净化的目的。
30.(2)、能量采集装置采集的太阳能转化为电能储存在蓄电池内为防水日光灯管供电，通过防水日光灯给沉水植物补光，延长照射时间，更利于沉水植物的生长，通过角度调节组件调节太阳能采集板的倾斜角度，从而实现最大的利用太阳光实现较大发电量。
附图说明
31.图1为本发明提出的一种自动补光的立体漂浮湿地的一优选实施例的整体结构示意图；
32.图2为图1的局部结构示意图；
33.图3为图1的另一局部结构示意图；
34.图4为本发明提出的一种自动补光的立体漂浮湿地的另一优选实施例的局部结构示意图。
35.图中：1漂浮湿地池、2入水管、3出水管、4太阳能采集装置、41太阳能采集板、42蓄电池、5防水日光灯管、51感光控制器、6可更换沉水植物草毯、7可更换挺水植物草垫、8水质检测器、81声控开关、9调节组件、91调节杆、10循环泵、11植物种植垫、111种植孔、12支撑板。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述。
37.实施例1
38.参照图1-2，一种自动补光的立体漂浮湿地，包括漂浮湿地池1，漂浮湿地池1上端侧部设有入水管2，下部设有出水管3，入水管2接富含营养污染物的废水，净化后的水通过出水管3排出漂浮湿地池1。漂浮湿地池1上部设有能量采集装置，具体设置时，能量采集装置可以为太阳能采集装置4，设置在漂浮湿地池1上端边沿处。
39.漂浮湿地池1内设有防水日光灯管5和感光控制器51，能量采集装置采集的太阳能转化为电能储存在蓄电池42内，防水日光灯管5与蓄电池42连接，蓄电池42为防水日光灯管5供电，靠近出水管3处设有水质检测器8和循环泵10，循环泵10另一端和入水管2连通，漂浮湿地池1底部铺设可更换沉水植物草毯6，漂浮湿地池1上部构建可更换挺水植物草垫7。
40.具体设置时，漂浮湿地池1为直径1.5m-2m深的透明漂浮湿地池，圆形空心结构，采用透明玻璃或玻璃钢材质制成。
41.本实施例进一步优化的技术方案是，所述太阳能采集装置4包括太阳能采集板41，太阳能采集板41为宽度≥10cm的环形单晶硅光伏板。
42.本实施例进一步优化的技术方案是，如图2所示，太阳能采集装置4由多块太阳能采集板41首尾排列构成，从而能够根据对单块的太阳能采集板41分别进行调节，使太阳能采集板41的倾斜角度在20-45
°
之间，最大程度的利用太阳光能。为了进一步方便调节太阳能采集板41的角度，漂浮湿地池1上端设有l形角度调节组件9，l形角度调节组件9由两个铰接连接的调节杆91构成，调节杆91的下部固定在漂浮湿地池1上端，调节杆91的上部与太阳能采集板41活动连接，这里也可以是铰接连接等连接方式。
43.防水日光灯管5悬垂在漂浮湿地池1中间，防水日光灯管5的数量为多条且间隔设置。防水日光灯管5为防水led灯管，通过防水电线与感光控制器51(或光感控制器)连接，感光控制器51与蓄电池42电连接(控制原理为光敏电阻采集光照信号，内部的集成比较器比较光敏电阻上的压降，将比较结果送到防水led灯管的驱动电路，控制led灯管的开闭)。当水下光照不足时，如不足入射光照的50％时，防水日光灯管5打开，为沉水植物补充光源。
44.可更换沉水植物草毯6内种植有多种沉水植物，沉水植物包括苦草、黑藻、狐尾藻、竹叶眼子菜、微齿眼子菜、篦齿眼子菜中的一种或几种。可更换挺水植物草垫7内种植有多种挺水植物，挺水植物包括芦苇、藨草、菖蒲、莎草、香蒲、灯芯草、再力花、海芋、花叶美人蕉、花叶芦竹、翠芦莉、风车草中的多种，根据生长季节选择种植时，可以在种植垫上排列成w形、z形、l形等形状，进一步增强观赏性。
45.本实施例进一步优化的技术方案是，如图3所示，可更换挺水植物草垫7和可更换沉水植物草毯6均设有上下两层植物种植垫11。上下两层植物种植垫11间距为10-20cm，由生物材料编织成网状，位于下层的植物种植垫11用于植物根系缠绕，位于上层的植物种植垫11用于固定植物，支撑植物挺立；每层植物种植垫11均通过4-6个不锈钢挂钩固定在漂浮湿地池1内壁，植物种植垫11内分布有多个种植孔111，所述种植孔111为圆形、三角形、方形、星形中的至少一种，种植孔111直径不超过5cm。
46.本实施例进一步优化的技术方案是，如图4所示，漂浮湿地池1内壁铰接连接有支撑板14，植物种植垫11的外径小于漂浮湿地池1的内径，打开支撑板14，植物种植垫11能够放置于支撑板14上部。上下两层植物种植垫11依靠支撑板14间隔开。
47.本实施例进一步优化的技术方案是，漂浮湿地池1内设有至少一层可更换沉水植物草毯6。具体设置时，漂浮湿地池1内可以设置多层可更换沉水植物草毯6，多层可更换沉水植物草毯6上下间隔设置，从而增加沉水植物的种植面积，进一步加快水体净化效果。漂浮湿地池1内壁设有不锈钢挂钩，多个不锈钢挂钩呈环形设置，可更换沉水植物草毯6和更换挺水植物草垫7均通过4-6个不锈钢挂钩固定在漂浮湿地池1内壁。
48.本实施例进一步优化的技术方案是，漂浮湿地池1内靠近出水口处设有水质检测器8和循环泵10，循环泵10另一端和入水管连通。水质检测器8为实时水质监测装置，包括基于光学吸收方式快速测量水中硝态氮、cod、toc和浊度的传感器探头，漂浮湿地池1上部设有控制器，水质检测器8检测到水体的数据反馈给控制器，若不达标则控制器控制循环泵启动。当达到排放标准时，将信号反馈给控制器，控制器控制出水管阀门开启，对水体进行排放。
49.本实施例进一步优化的技术方案是，当传感器探头检测到的数据指标超过水质控制目标时，报警器发出警报，声控开关81打开。水质检测器8和声控开关81由蓄电池42提供能源。
50.本实施例进一步优化的技术方案是，所述循环泵10为自吸离心防水泵，循环泵10位于出水口3附近，通过防水电线与声控开关81和蓄电池42电连接，当报警器发出警报后，声控开关81打开，循环泵10自动将出水口3附近的水泵入入水口1，使超标污水再次循环净化。
51.本实施例进一步优化的技术方案是，可更换挺水植物草垫7和可更换沉水植物草毯6在更换时，可从上往下，逐次将植物和草垫/草毯一起去除，重新铺设新的草垫/草毯。
52.本发明的自动补光的立体漂浮湿地的工作方法如下：污水经过入水管2引入漂浮湿地池1中，漂浮湿地池1下部设有出水管3，用于排除净化后的水体，漂浮湿地池1内从下往上依次设置可更换沉水植物草毯6和可更换挺水植物草垫7，可更换沉水植物草毯6可以设置为上下多层并间隔设置，从而增加种植量，间接提高净化能力，可更换沉水植物草毯6内种植有多种沉水植物，可更换挺水植物草垫7内种植有多种挺水植物。太阳能采集装置将收集的太阳能转化为电能给防水日光灯管5供电，从而给沉水植物补光，延长照射时间。
53.实施例2
54.一种自动补光的立体漂浮湿地的构建方法，采用实施例1的自动补光的立体漂浮湿地结构进行构建，具体包括如下步骤：
55.步骤(1)、构建漂浮湿地池1，在漂浮湿地池1上部，沿水平方向布设入水管2，用于将污水均匀引入漂浮湿地池1中，漂浮湿地池1下部设有出水管3，用于排除净化后的水体，安装太阳能采集装置并连接漂浮湿地池1内的防水日光灯管5，利用太阳能采集装置蓄积的电能给防水日光灯管5供电，从而给沉水植物补光，延长照射时间；
56.步骤(2)、漂浮湿地池1内从下往上依次设置可更换沉水植物草毯6和可更换挺水植物草垫7，可更换沉水植物草毯6可以设置为上下多层并间隔设置，从而增加种植量，间接提高净化能力，可更换沉水植物草毯6内种植有多种沉水植物，可更换挺水植物草垫7内种植有多种挺水植物，可更换挺水植物草垫7和可更换沉水植物草毯6均设有上下两层植物种植垫11，下层植物种植垫11供植物根部缠绕，上层植物种植垫11用于固定植物，使其直立不倒伏；
57.步骤(3)、漂浮湿地池1内靠近出水口处设有水质检测器8和循环泵10，循环泵10另一端和入水管2连通，漂浮湿地池1上部设有控制器，水质检测器8检测到水体的数据反馈给控制器，若低于标准值则报警器发出警报，打开声控开关81，控制器控制循环泵10启动，将出水口附近的水重新抽入入水管2后进入漂浮湿地池1内，使水再次净化；若达到标准值，则控制器打开出水口处阀门，水体从出水管3排出；
58.步骤(4)、定期管理可更换沉水植物草毯和可更换挺水植物草垫内的植物，定期维护漂浮湿地池。
59.实施例3
60.一种自动补光的立体漂浮湿地，和实施例1相似，不同的是，能量采集装置可以为风能采集装置(风能采集装置即利用风能发电，详细设置方式为现有技术，在此不再赘述)，能量采集装置采集的风能转化为电能储存在存储器内为防水日光灯管5供电。防水日光灯管5可以具体设置为同心螺旋状结构，围绕漂浮湿地池内壁环绕设置，且外部材质采用防水塑料材质，具有一定的可塑性，从而能够根据立体漂浮湿地的深度，进行上下拉伸，实现照射的均匀性和全面性。
61.实施例4
62.一种自动补光的立体漂浮湿地，和实施例1相似，不同的是，漂浮湿地池1上端外圈设有平衡板，平衡板延伸至漂浮湿地池1外侧，即有利于整体立体漂浮湿地的稳定性，对太阳能采集板41也能够起到一定的保护作用，防止太阳能采集板41长期浸泡在水中影响性能。
63.实施例5
64.一种自动补光的立体漂浮湿地，和实施例1相似，不同的是，可更换挺水植物草垫7上部的挺水植物植物种植垫10上设有初步过滤组件，逐步过滤组件包括初滤棉和活性炭过滤层，能够对污水中的较大固体颗粒物进行初步过滤，防止颗粒物较多对种植孔造成堵塞。
65.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。