一种循环处理的营养型屋顶湿地系统的制作方法

1.本实用新型属于人工湿地技术领域，具体涉及用于雨水处理、利用以及营养补充的一种循环处理的营养型屋顶湿地系统。


背景技术：

2.作为世界人口大国，我国人均水资源量仅为世界人均水平的1/4，水资源严重缺乏，雨水资源化利用成为缓解水资源危机的重要对策。人工湿地作为一种生态处理技术，兼具净化及景观功能，能有效削减雨水径流污染，增加城市景观风貌及绿化面积，是雨水处理及资源化利用的优先选择。然而，天然降雨中n、p等污染物浓度较低，阻碍了人工湿地植物及微生物的生长繁育，影响湿地的稳定运行。因此，急需一种屋顶湿地技术，对雨水进行处理的同时，能够及时补充湿地植物及微生物生长所需的营养物质，解决因雨水营养不足导致湿地运行效果不佳的问题，实现雨水资源化利用的同时增加城市绿化面积，调节城市小气候。
3.目前，已有的屋顶湿地技术主要有：1.适用于南方的屋顶湿地结构，在储水箱顶部设置滑盖，雨天开启滑盖收集雨水，干旱天关闭滑盖，减少水分蒸发，收集的雨水供箱体表面的湿地植物生长，该技术以收集雨水为主，雨水处理与利用功能弱；2.雨水利用与空气净化生态屋顶，采用过滤材料对雨水进行过滤，过滤层种植植物阻断电磁辐射、改善空气质量，该技术仅能去除雨水中的颗粒杂质，且净化方法不生态，雨水利用率低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述的问题，提出了一种循环处理的营养型屋顶湿地系统。
5.为实现上述目的，可通过下列技术方案来实现，一种循环处理的营养型屋顶湿地系统，包括有依次连接的均质箱、屋顶湿地、消毒模块、监测模块、清水箱以及建筑区，所述建筑区与均质箱连接；所述屋顶湿地包括有外框以及设置在外框内从上至下依次设置的种植沟、滤料层和清水层，所述种植沟间隔设置，在所述滤料层上还设置有用于给屋顶湿地补充营养及水分的滴灌网。
6.进一步具体的，所述滴灌网包括有与所述种植沟交替设置的滴灌沟以及固定所述滴灌沟的加强板。
7.进一步具体的，所述滴灌沟包括有从上至下依次设置的溢流层、滴灌层，所述滴灌层设置为三角形槽且槽尖端朝下，在所述滴灌层中设置分流组件，在所述三角形槽的两侧面设置等距分布的滴灌孔。
8.进一步具体的，在所述滴灌沟中部设置进水管，所述进水管一端连通均质箱，另一端连通滴灌沟；在所述均质箱与滴灌沟之间的进水管上设置第三阀门。
9.进一步具体的，在所述清水层内设置清水管，所述清水管与所述消毒模块连通，在所述清水管上设置第四阀门。
10.进一步具体的，所述监测模块分别与清水箱及均质箱连接，在所述监测模块和清水箱之间设置第八阀门；在所述监测模块和均质箱之间设置第九阀门。
11.进一步具体的，在所述清水箱内设置水泵，在所述清水箱与建筑区之间设置第五阀门。
12.进一步具体的，所述湿地系统还包括有市政雨水井及除砂装置，所述市政雨水井、除砂装置与均质箱依次连通。
13.进一步具体的，在所述屋顶湿地上部设置至少两根溢流管，所述溢流管一端连接屋顶湿地，另一端分别连接均质箱和市政雨水井；所述屋顶湿地与均质箱之间的溢流管上设置第六阀门；所述屋顶湿地与市政雨水井之间的溢流管上设置第七阀门。
14.进一步具体的，在所述除砂装置内设置格栅，在所述除砂装置与均质箱之间设置第二阀门。
15.本实用新型一种循环处理的营养型屋顶湿地系统，可以实现如下技术效果：一种循环处理的营养型屋顶湿地系统，将湿地设置在屋顶上，利用湿地中的植物、滤料及微生物协同净化雨水，增加建筑物景观特色；在湿地表面设置滴灌网对雨水均质，为湿地植物及微生物补充营养物质及水分，延长湿地系统运行寿命；设置消毒模块和监测模块，保证湿地系统出水水质达到回用标准，实现雨水资源化目的，成功构建一个雨水处理、回用与营养补充的循环湿地系统。
附图说明
16.图1是本实用新型一种循环处理的营养型屋顶湿地系统运行流程图；
17.图2是带控制点的屋顶湿地系统工艺流程图；
18.图3是屋顶湿地平面示意图；
19.图4是屋顶湿地剖面示意图；
20.图5是滴灌沟剖面示意图；
21.图6是滴灌层平面展开示意图；
22.图中：1、屋顶湿地；11、外框；12、进水管；13、种植沟；14、湿地植物；15、滤料层；16、清水层；17、清水管；171、第四阀门；18、清水箱；181、第五阀门；19、建筑屋顶；2、滴灌网；21、滴灌沟；22、滴灌层；221、滴灌孔；23、溢流层；24、分流组件；25、加强板；251、第一加强板；252、第二加强板；3、市政雨水井；4、除砂装置；5、外控箱；6、溢流管；61、第六阀门；62、第七阀门；7、消毒模块；71、第八阀门；8、监测模块；81、第九阀门；9、均质箱；91、第一阀门；92、第二阀门；93、第三阀门；10、建筑区；
→
水流方向。
具体实施方式
23.为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。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。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
25.一种循环处理的营养型屋顶湿地系统，如图1、图2所示，包括有依次连接的市政雨水井3、除砂装置4、均质箱9、屋顶湿地1、消毒模块7、监测模块8、清水箱18以及建筑区10，所述建筑区10与均质箱9连接。所述屋顶湿地1包括有从上至下依次设置的种植沟13、滤料层15以及清水层16，所述种植沟13间隔设置，在所述滤料层15上还设置有用于给屋顶湿地1补充水分的滴灌网2。降雨时，雨水直接进入屋顶湿地1被处理；晴天时，建筑区10生活污水、雨天收集的过量雨水以及经除砂装置4预处理的市政雨水，在均质箱9内进行水质调节，再经滴灌网2输送至屋顶湿地1，为湿地植物14及微生物生长繁育补充n、p等营养物质及水分。雨水经屋顶湿地1净化、消毒模块7灭菌后，由监测模块8进行水质判断，出水进入清水箱18供建筑区10回用或返回屋顶湿地1再净化。
26.所述市政雨水井3与除砂装置4连接，所述除砂装置4设置在市政雨水井3之后，在所述除砂装置4内部安装拦截杂物的格栅。降雨时，市政雨水井3将路面雨水进行收集，收集的雨水进入除砂装置4，雨水中的枯枝树叶等大体积垃圾被除砂装置4中的格栅拦截在外，雨水中混杂的沙石则在重力作用下沉降在除砂装置4底部，雨水经除砂装置4拦截及沉淀后，进入均质箱9。
27.如图1、图2所示，所述均质箱9设置在除砂装置4之后，所述均质箱9用于储存来水，并对来水水质进行均和与调节，所述均质箱9一端与除砂装置4连接，另一端与屋顶湿地1连接，所述均质箱9将经过除砂装置4拦截与沉淀的市政雨水进行储存，用于晴天为屋顶湿地1补水，所述均质箱9的尺寸根据当地降雨量及屋顶湿地1设计负荷进行确定。在所述均质箱9与除砂装置4之间设置第二阀门92，所述第二阀门92控制除砂装置4到均质箱9的进水。所述均质箱9根据实际情况可设置在建筑物上或地面。
28.如图1、图2、图3及图4所示，所述屋顶湿地1设置在均质箱9之后，所述屋顶湿地1设置在建筑屋顶19上，所述屋顶湿地1外部结构为轻质、耐腐蚀的环保材料制成的外框11，对所述外框11底部及四周均采取防水措施，所述防水措施包括但不限于铺设防渗膜。在所述外框11内从上至下依次设置种植沟13、滤料层15及清水层16，所述种植沟13设置在滤料层15之上，所述种植沟13设置若干，并按照均等距离间隔布置，在所述种植沟13上按照科学配置原则种植一种或多种湿地植物14；所述滤料层15采用专业生态滤料进行填充。所述屋顶湿地1通过湿地植物14、滤料及微生物对来水进行协同净化，净化后的水进入清水层16，在所述清水层16设置清水管17，所述清水管17将清水层16的水输送至下一处理模块。
29.如图1、图3、图4、图5及图6所示，在所述屋顶湿地1上设置用于补充营养物质及水分的滴灌网2，所述滴灌网2设置在滤料层15之上，包括有滴灌沟21及加强板25。所述滴灌沟21设置若干，若干所述滴灌沟21按照均等距离间隔设置在种植沟13的空隙中，所述滴灌沟21与种植沟13交替布置，防止滴灌沟21遮挡种植沟13阳光，影响湿地植物14光合作用。所述滴灌沟21包括有滴灌层22、溢流层23，所述滴灌层22为下层，所述滴灌层22为三角形槽，三
角形槽尖端朝下，在所述滴灌层22中设置分流组件24对雨水及营养物质进行分流，在所述滴灌层22表面设置若干滴灌孔221，所述滴灌孔221等距分布在三角形槽的左右两侧斜面上，所述滴灌孔221孔距适中，使雨水及营养物质在自重水压力作用下斜向流入种植沟13，为湿地植物14及微生物所吸收；设置所述分流组件24起到水力平衡作用，增加水流阻力，防止雨水在水压作用下从滴灌孔221喷射而出，破坏种植沟13及滤料层15结构，影响湿地植物14生长；所述溢流层23为上层，所述溢流层23为矩形槽，当滴灌沟21内的水位高于溢流层23高度时，由溢流层23将滴灌沟21内的过量雨水溢出，溢出的过量雨水直接进入屋顶湿地1。所述加强板25将滴灌沟21固定在屋顶湿地1的外框11上，包括有设置在滴灌层22左右两侧并对滴灌沟21起横向固定作用的第一加强板251以及设置在滴灌层22底部对滴灌沟21起纵向固定作用的第二加强板252，所述加强板25设置两组，分别设置在所述滴灌沟21两端。
30.如图3、图4、图5所示，在所述滴灌沟21中部设置进水管12，所述进水管12一端与均质箱9连接，另一端与滴灌沟21连接，若干所述滴灌沟21之间通过进水管12相连通，使得营养物质及雨水通过滴灌沟21均衡输送至屋顶湿地1各方位。在所述均质箱9及滴灌沟21之间的进水管12上设置第三阀门93，所述第三阀门93控制均质箱9为屋顶湿地1补充营养物质及水分。
31.如图1、图2及图3所示，在所述屋顶湿地1上部设置两根及以上溢流管6，所述溢流管6一端连接屋顶湿地1，另一端分别与均质箱9及市政雨水井3连接，当屋顶湿地1内水位过高时，过量雨水通过溢流管6进入均质箱9储存，若均质箱9储存容量已满，则进入市政雨水井3，防止过量雨水溢出破坏屋顶湿地1及建筑物结构。在所述屋顶湿地1与均质箱9之间设置第六阀门61，在所述屋顶湿地1与市政雨水井3之间设置第七阀门62，所述第六阀门61及第七阀门62用于控制溢流管6中雨水的去向。
32.如图1、图2所示，在所述屋顶湿地1之后设置消毒模块7，所述消毒模块7与清水管17连接，所述清水管17将消毒模块7与屋顶湿地1的清水层16连通，所述清水管17将清水层16收集的水输送至消毒模块7，所述消毒模块7对屋顶湿地1的出水进行灭菌处理，在所述清水管17上设置第四阀门171，所述第四阀门171控制屋顶湿地1的出水量。
33.如图1、图2所示，在所述消毒模块7之后设置用于监测出水水质的监测模块8，所述监测模块8由多参数水质传感器、控制器及供电设备组成，所述监测模块8分别与清水箱18及均质箱9连接，在所述监测模块8与清水箱18之间设置第八阀门71，在所述监测模块8与均质箱9之间设置第九阀门81，所述监测模块8对消毒模块7的出水进行水质检测：当监测模块8检测到出水达到回用标准时，出水进入清水箱18，由清水箱18内的水泵输送至建筑区10回用；当监测模块8检测到出水未达到回用标准时，出水则进入均质箱9，通过与均质箱9连接的滴灌沟21再次返回至屋顶湿地1净化。在所述清水箱18与建筑区10之间设置第五阀门181，所述第五阀门181控制清水箱18至建筑区10回用水的输送进程。所述清水箱18容积根据当地降雨情况及屋顶湿地1设计负荷确定，所述清水箱18可根据实际情况设置在建筑物上或地面。
34.如图1、图2所示，所示建筑区10还与均质箱9连接，在所述建筑区10与均质箱9之间设置第一阀门91，所述建筑区10产生的生活污水进入均质箱9进行储存及水质调和，再经进水管12进入滴灌网2，由滴灌网2中的滴灌沟21投至屋顶湿地1，生活污水中富含的n、p等元素可为湿地植物14及微生物生长提供充分的营养，提高屋顶湿地1景观效果，防止屋顶湿地
1在处理雨水时出现因营养摄入不足导致湿地植物14生长不佳的问题，使屋顶湿地系统能够长期、稳定运行。
35.如图2所示，在所述屋顶湿地1外设置外控箱5，所述外控箱5内含plc控制系统，所述外控箱5与屋顶湿地系统监测模块8、水泵及各阀门连接，所述外控箱5对接收的数据进行判断及处理，将处理结果反馈至各连接端，从而控制屋顶湿地系统监测模块8、水泵及各阀门的运行工况。
36.一种循环处理的营养型屋顶湿地系统，其净化方法如下；
37.所述屋顶湿地1来水包括天然降雨、市政雨水及建筑区10生活污水。
38.降雨情况下，当降雨量低于16mm/h时，雨水直接进入屋顶湿地1，被湿地植物14、滤料及微生物三者协同净化。
39.当降雨量大于16mm/h时，屋顶湿地1过量的雨水先经溢流管6进入均质箱9内，直至均质箱9无法再容纳雨水，此时，过量雨水从溢流管6进入市政雨水井3，减少屋顶湿地系统所承担的负荷，保护建筑结构不被破坏，剩余雨水则保留在湿地内供湿地植物14、微生物生长。
40.无降雨出现时，建筑区10的生活污水、雨天收集的雨水以及除砂装置4预处理后的市政雨水在均质箱9内进行水质均和调节后，经进水管12输送至滴灌网2，先经滴灌沟21内的分流组件24进行分流，再从滴灌孔221进入屋顶湿地1，为湿地植物14及微生物生长繁育补充n、p等营养物质及水分，保证屋顶湿地系统长期稳定运行。
41.雨水经屋顶湿地1净化后，进入消毒模块7进行灭菌处理，再由监测模块8对灭菌处理后的来水进行水质监测，判断其是否达到回用水水质标准，若水质达标，来水进入清水箱18储存，再根据回用需求输送至建筑区10供其使用；若水质不达标，则返回至屋顶湿地1进行再次处理，直至出水达到回用标准。
42.通过上述屋顶湿地系统，可对雨水进行收集、处理与回用，为湿地植物及微生物生长繁育补充营养，解决其在处理雨水时营养摄入不足的问题，提升湿地景观效果，促进湿地系统良好、稳定运行，实现雨水资源化及污水零排放目的，为建筑区域增加绿化面积、调节小气候。
43.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
44.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
45.此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。