一种微型模块化人工湿地单元及应用的制作方法

本发明属于污水处理，具体涉及一种微型模块化人工湿地单元及应用。

背景技术：

1、为了更高效地处理污水，现常用人工湿地对农村生活污水进行深度净化，降低氮磷浓度。人工湿地利用基地、微生物、植物协同作用，通过吸附、沉淀、降解，来达到净化污水的目的，绿色环保。人工湿地作为一种环境友好的废水处理技术，得到了广泛的应用。传统的人工湿地设计通常采用自由生长植物和填料材料来处理废水中的有机和无机污染物。然而，传统的人工湿地单元的设计存在一些局限性，比如空间利用率低、装配和维护困难等。传统人工湿地往往依赖自由生长的湿地植物和填料材料来处理废水，在构建上需要较大的土地面积，且植物和填料材料自由生长导致空间利用率低下；传统人工湿地的运维和维护成本也较高，管理人员需要经常修剪和清理植物以保持湿地的运行效果。为了克服这些问题，模块化人工湿地系统的设计逐渐受到关注。

2、中国专利cn107416982a公开了模块化人工湿地装置，其由若干个独立的模块框体组合而成，模块框体内设置有至少两个填料单元，在每个填料单元之间设置有填料框架以及支撑填料框架的支撑板，模块框体的顶部设置有具有若干个用于放置花盆的通孔的浮床。模块框体的任意两个不对称的侧壁上均设置有至少两个卡柱，与设置有至少两个卡柱的两个侧壁对称的两个侧壁上均设置有与卡柱位置一一对应的至少两个卡槽；卡柱的宽度l1大于卡槽的宽度l2。该装置结构简单，拆装方便，便于安装和拆卸，可方便地组成各种形状的湿地装置，并且能够有效抑堵；在种植水生植物获取收益的同时，能够改善水质。

3、中国专利cn102603077a公开了模块化可拆卸式人工湿地，是由若干湿地模块组合而成，每一模块相对独立，模块中包含若干可拆卸的填料单元；填料单元由填料框架、网隔和填料层组成，填料层自上而下包括土壤层、隔土层、多孔轻质填料层。根据所处理污水的水质、水量和出水要求，可将湿地模块以串联、并联或复合连接组成人工湿地系统。

4、中国专利cn104743674b公开了模块化人工湿地处理装置，包括池体，池体内按水流依次流入方向隔开设置的预处理间、过滤和生物降解间、排水控制间三个部分，预处理间内设置有过滤装置、设置于上方的进水单元，该过滤装置的外壁具有过滤孔，过滤孔的孔径为0.5cm-2cm，过滤装置上设置有将经过过滤后的水输入过滤和生物降解间的预处理出水管，排水控制间的下部设置有出水单元。其是可移动的一体化污水处理器，安放布置不受场地限制。

5、但是现有的模块化人工湿地系统单元体积庞大运输、组装不便，模块化系统的设计、制造和安装成本相对较高，不易于进行功能插件的检修、维护、升级等工作。且单个湿地单元及功能插件的位置、功能固定，不能随着应用场景的变换而自由选择、组装和联结。同时，在应用过程中均置于地面上，不适用于农村偏远地区或山区不易接电地区的污水净化，管理维护不便也浪费地上空间，未能充分利用农村地形地势。因此有必要提供一种微型模块化人工湿地单元，在保证污水净化效率的同时提高空间利用率，将功能集约，便于多场景的自由组装。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种微型模块化人工湿地单元及应用，便于运输与组装，提高废水的净化效率和空间利用率。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种微型模块化人工湿地单元，包括湿地芯模块和集成蜂巢模块；所述湿地芯模块与集成蜂巢模块的模块壁上设有插接口且经插接口连接，插接口内设有密封圈。

3、优选的，所述湿地芯模块内可选配附件包含定位板、布水布气一体管、填料模块、水生植物栽种模块和漂浮式环状集水模块中的任意一种或多种；所述湿地芯模块具有水质在线监测系统。

4、进一步优选的，所述湿地芯模块为六边形筒体；所述集成蜂巢模块分别插接在六边形筒体的侧面，并形成蜂巢状结构。

5、进一步优选的，所述湿地芯模块的直径与高度的比例为1:1-3；所述集成蜂巢模块的高度与湿地芯模块高度比1:3-5。

6、优选的，所述定位板包括管线槽、突起部分和凹槽部分，所述定位板铺设在湿地芯模块底部。

7、优选的，所述漂浮式环状集水模块由环形软管和浮体组成；所述环形软管上设有孔洞和汇水口。

8、更进一步优选的，所述孔洞分布在环形软管的上下两侧，与水接触的一面具有流水功能，与空气接触的一面具有通气功能，且孔洞的孔径由近汇水口至远汇水口逐渐增大；所述汇水口与软管连接，将收集的水排出单元。

9、优选的，所述集成蜂巢模块包括顶盖、模块壁和透气底网和功能插件；所述顶盖为太阳能发电顶盖并兼有蓄电池；太阳能发电顶盖与功能插件连接，为功能插件供电。

10、进一步优选的，所述功能插件为冲洗插件、布水插件和曝气插件中的任一种，各个功能插件均配置远程操控系统。

11、更进一步优选的，所述冲洗插件上设有真空泵，真空泵与软管连接；所述布水插件两端与软管连接，用于湿地芯模块进水的软管与布水布气一体管连接；所述曝气插件一端与软管连接，用于湿地芯模块进气的软管与布水布气一体管连接。

12、更进一步的，所述布水布气一体管包括水管和套设在水管内部的气管，并分为穿孔部和非穿孔部；所述穿孔部的水管上设有水管孔，气管上设有气管孔；所述非穿孔部的水管经软管与布水插件连接，气管经软管与曝气插件连接。

13、优选的，所述定位板上的管线槽用于固定布水布气一体管，凹槽部分用于固定填料模块和水生植物栽种模块中的任意一种或多种；所述填料模块内设有多个小网面笼。

14、进一步优选的，所述小网面笼可装一种或多种填料，排布顺序任意可调，且可以自由拆装。

15、本发明还提供一种微型模块化人工湿地单元的应用，所述微型模块化人工湿地单元可放置在地面上或半埋于地下，多个微型模块化人工湿地单元之间可通过软管任意串、并连，应用于污水净化。

16、优选的，应用时，自由选择功能插件置于集成蜂巢模块中，然后通过插接口固定在湿地芯模块上，单个微型模块化人工湿地单元组装成微曝气垂直流湿地单元、水平潜流湿地单元和沉水植物氧化塘单元等各种人工湿地工艺类型中任意一种，然后将各个人工湿地单元按照工序进行串联，实现污水的净化处理。

17、本发明的有益效果在于：

18、1、将湿地芯模块、集成蜂巢模块组合构成微型模块化人工湿地单元的核心组件，并通过插接口可快速连接，可快速搭建不同净化工艺的人工湿地单元，在处理废水和污染物的同时提供了更高的净化效率和空间利用率，并具备远程操控系统和水质在线监测系统，具有广泛的应用场景。

19、2、在每个湿地芯模块外配置含6个通用插口的集成蜂巢模块，可选择多种功能插件组合插入，实现搭建不同的湿地运行工况与插件的有序收纳；还能在不影响湿地运行的情况下，随时开展某功能插件的检修、维护、升级等工作。此外两个模块侧壁面开有可封闭的插接口，接入管线可实现湿地芯与系统进水、湿地芯与集成蜂巢内的功能插件、不同湿地单元之间的连接；多个微型模块化人工湿地单元可串、并联使用；当串、并联使用的微型模块化人工湿地单元运行一段时间后某个单元的效率下降或不再适用于当前场景时，可以通过调整单元中的功能插件、附件和模块组成，调整其功能，避免了因为功能的调整而更换整个单元，提高了对场景、环境变化的适应力。

20、3、利用兼具固定管线槽口和固定功能组件槽口的定位板，组成布气布水模块，可快速布置不同形状的水气管线路，配合模块化布水布气一体管还能实现同时布水布气；定位板中的组件槽口可用于插接附加功能组件，便于快速搭建专属于湿地芯模块内部的湿地净化工序。

21、4、利用配套槽口插接固定的嵌套结构填料组件，可快速实现湿地反硝化填料、缓释固态菌剂、基质等多种功能填料及其组合的定位、定量布设，并能随时拆出或原位补充更换。

22、5、本发明中的湿地芯模块在应用时可以半埋于地下，只留出集成蜂巢模块和上半部的湿地芯模块，充分利用地形地势优势，使微型模块化人工湿地单元具有良好的固定效果的同时，又能保证具有不同功能插件的集成蜂巢模块的自由组装，提高了地上空间的利用率。

23、6、本发明中通过集成蜂巢模块中的太阳能发电板顶盖为单元内所有用电设备供电，且兼具蓄电池，保证夜间无光照时正常连续运作，可在农村偏远地区或山区不易接电地区的污水净化中推广应用，绿色节能且经济环保。