人工湿地系统的制作方法

1.本公开涉及湿地技术领域，尤其涉及一种人工湿地系统。


背景技术：

2.人工湿地具有净化污水效果好、运营成本低等优点，同时具有景观效果，因此，人工湿地被广泛推广，用于受污染水体治理，尤其在净化受污染地表水或低污染水领域有着广泛应用。
3.但是，人工湿地系统占地面积大，现有工艺一般是利用电能将河道中受污染水体抽到湿地中，经过处理后再引流回到河道。这不仅需要大量的土地资源，而且耗能巨大。如果将人工湿地建设在河道中，不仅解决了湿地的占地问题，而且减少了能量消耗，有望实现低能耗的原位处理。但是，河道的主要功能之一为泄洪，若将湿地直接建立在河道内，泄洪时期将影响河道发挥泄洪功能，对河道周边建设设施构成威胁。为了解决上述问题，本发明人设计了一种河道型人工湿地，在非泄洪时期该湿地位于河水中起到净化水质的效果；当需要泄洪时，该湿地将自动升起，实现河道顺利完成泄洪功能。本发明可有效减少人工湿地对于土地资源的需求，同时对于河道受污染水体起到良好的净化效果。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种人工湿地系统。
5.本公开提供了一种人工湿地系统，所述人工湿地系统部分设于河道内，包括：
6.底座，固定于所述河道的河岸上；
7.支撑台，所述支撑台沿垂直于所述底座的方向延伸，且所述支撑台的一端固定于所述底座远离所述河岸的一侧；
8.水上湿地净化单元，所述水上湿地净化单元铰接于所述支撑台远离所述底座的一端，用于净化引流至所述水上湿地净化单元内的污水；以及
9.升降机构，所述升降机构的一端设于所述底座远离所述河道的一侧，另一端与所述水上湿地净化单元铰接，用于在河道泄洪时驱动所述水上湿地净化单元相对于所述底座上升，使得所述水上湿地净化单元位于所述河道的河水的上方，以及在河道非泄洪时驱动所述水上湿地净化单元相对于所述底座下降，以使所述水上湿地净化单元处于所述河道的河水内。
10.根据本公开的一种实施例，所述升降机构包括：
11.驱动部；
12.供能部，所述供能部与所述驱动部动力连接；以及
13.伸缩杆，所述驱动部与所述伸缩杆传动连接，所述伸缩杆的一端连接于所述底座上，另一端与所述水上湿地净化单元铰接；所述驱动部用于在所述供能部提供动力时驱动所述伸缩杆伸长以带动所述水上湿地净化单元相对于所述底座上升，以及驱动所述伸缩杆
收缩以带动所述水上湿地净化单元相对于所述底座下降。
14.根据本公开的一种实施例，所述供能部包括太阳能电池板，所述太阳能电池板设于所述底座上且与所述驱动部电连接，所述太阳能电池板用于向所述驱动部供电；
15.或，所述供能部包括水轮、与所述水轮连接的水力发电机以及电能存储装置，所述水力发电机分别与所述驱动部、所述电能存储装置电连接，所述水轮设于河道的河水内，所述水力发电机用于将所述水轮转动产生的水能转化为电能，以向所述驱动部供电；且所述电能存储装置用于存储所述电能；
16.或，所述供能部包括风轮、与所述风轮连接的风力发电机以及电能存储装置，所述风力发电机分别与所述驱动部、所述电能存储装置电连接，所述风轮设于所述底座上，所述风力发电机用于将所述风轮转动产生的风能转化为电能，以向所述驱动部供电；且所述电能存储装置用于存储所述电能。
17.根据本公开的一种实施例，所述水上湿地净化单元与所述支撑台的上端之间通过转动件转动连接，以使得所述水上湿地净化单元可通过所述转动件转动至处于所述河道的上方或处于所述河岸的上方；所述水上湿地净化单元的外壁上缠绕有金属丝。
18.根据本公开的一种实施例，所述升降机构包括连杆机构，所连杆机构的一端连接于所述底座上，另一端与所述水上湿地净化单元铰接；所述连杆机构用于带动所述水上湿地净化单元相对于所述底座上升或带动所述水上湿地净化单元相对于所述底座下降。
19.根据本公开的一种实施例，所述水上湿地净化单元包括盒体以及设于所述盒体内的轻质填料，所述盒体的顶部以及侧壁上均设有孔洞用于进水及出水，所述轻质填料用于微生物挂膜，对所述盒体内的污水进行净化；盒体上端种植黄花鸢尾等典型湿地植物。
20.根据本公开的一种实施例，所述伸缩杆为两个，两个所述伸缩杆分设在所述盒体的两侧，且所述伸缩杆的另一端与所述盒体的侧壁铰接。
21.根据本公开的一种实施例，所述人工湿地系统包括多个所述水上湿地净化单元，多个所述水上湿地净化单元依次连接；所有所述水上湿地净化单元中，靠近所述底座的所述水上湿地净化单元分别与所述支撑台、所述升降机构连接。
22.根据本公开的一种实施例，所述人工湿地系统还包括液位感应系统，所述液位流速感应系统设于所述水上湿地净化单元的上表面且与所述升降系统通信连接，所述液位流速感应系统用于检测所述水上湿地净化单元与所述河道的水面之间的淹没深度和/或所述河道的水流速度，并基于所述淹没深度和/或所述水流速度控制所述升降系统使得所述水上湿地净化单元相对于所述河道上升或下降。
23.根据本公开的一种实施例，当所述淹没深度大于0.5m时，所述升降系统控制所述水上湿地净化单元上升0.5m以此完成一次控制上升动作；且当所述控制上升动作执行三次后，所述升降系统控制所述水上湿地净化单元上升至其底部高于所述河道的水面且与所述水面之间的距离为0.1m；当所述液位流速感应系统检测到所述河道的水位小于水位最高阈值时，所述升降系统控制所述水上湿地净化单元下降并处于所述河道内；
24.或当所述水流速度大于3m/s时，所述所述升降系统控制所述水上湿地净化单元上升至其底部高于所述河道的水面且与所述水面之间的距离为0.1m。
25.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
26.本公开实施例提供一种人工湿地系统，可以与河道相结合，即人工湿地系统至少
部分地位于河道内，从而节省土地资源。具体的，该人工湿地系统包括底座、支撑台、水上湿地净化单元以及升降机构。其中，底座固定于河道的河岸上，支撑台沿垂直于底座的方向延伸，且支撑台的一端固定于底座远离河岸的一侧，水上湿地净化单元连接在支撑台远离河岸的一端用于净化引流至水上湿地净化单元内的污水，从而起到人工湿地系统用于净化污水的作用。另外，由于河道的主要作用是泄洪，因此为避免在河道处于泄洪时期内位于河道内的水上湿地净化单元对泄洪起到干扰阻碍作用，导致河道泄洪不畅有可能引起河道周围安全隐患的问题，本实施例中设置升降机构，该升降机构的一端设于底座远离河道的一侧，另一端与水上湿地净化单元铰接，用于在河道泄洪时驱动水上湿地净化单元相对于底座上升，使得水上湿地净化单元位于河道的河水的上方以避免对河道的泄洪造成干扰，以及在河道非泄洪时驱动水上湿地净化单元相对于底座下降，以使水上湿地净化单元处于河道的河水内，对引流到水上湿地净化单元中的污水进行污水净化。
附图说明
27.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
28.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本公开实施例的人工湿地系统的第一种结构示意图；
30.图2为本公开实施例的人工湿地系统的水上湿地净化单元外壁缠绕金属丝的结构示意图；
31.图3为本公开实施例的人工湿地系统的第二种结构示意图；
32.图4为本公开实施例的人工湿地系统的第三种结构示意图；
33.图5为本公开实施例的人工湿地系统的电路控制示意图。
34.其中，1、底座；2、支撑台；21、定位件；3、水上湿地净化单元；31、盒体；311、孔洞；312、内腔；32、金属丝；33、轻质填料；34、隔板；4、升降机构；41、驱动部；42、供能部；43、伸缩杆；44、连杆机构；5、转动件。
具体实施方式
35.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
37.本公开提供了一种人工湿地系统，该人工湿地系统部分设于河道内从而与河道空间相结合形成河道人工湿地系统，从而节省土地资源。
38.如图1、图2所示，本公开实施例的人工湿地系统包括底座1、支撑台2、水上湿地净化单元3以及升降机构4，其中底座1设置在河道的河岸上，从而起到支撑或固定人工湿地系
统的其他部件的作用，支撑台2的一端与底座1连接，另一端与水上湿地净化单元3铰接，用于支撑水上湿地净化单元3。升降机构4的一端与底座1连接，另一端用于与水上湿地净化单元3铰接，用于驱动水上湿地净化单元3上升或下降以适应河道的汛期，即当河道处于汛期需要进行泄洪时，可以通过升降机构4驱动水上湿地净化单元3相对于底座1上升从而使得水上湿地净化单元3处于河道的上方，即不处于河道内，以此避免河道泄洪时水上湿地净化单元3对河道的泄洪造成影响，而当河道不处于泄洪时期时，则可以通过升降机构4驱动水上湿地净化单元3相对于底座1下降使得水上湿地净化单元3处于河道内，进而对进入到水上湿地净化单元3内的污水进行净化。
39.因此可以理解，底座1设置在河岸上，而水上湿地净化单元3在下降到一定程度后可以沉入河道的河水内，因此，水上湿地净化单元3在河道上的投影与河道重合，也就是说无论水上湿地净化单元3相对于底座1上升或下降到任意位置，水上湿地净化单元3始终处于河道的上方空间或河道的河水内，因此本公开的人工湿地系统部分设于河道内，此处的部分即指的是底座1是设于河道的河岸上的，支撑台2可以完全位于河岸上，也可以部分位于河岸上且部分位于河道内，而水上湿地净化单元3则完全位于河道上方或河道内。
40.如图1、图2所示，本实施例中的底座1可以为方形底座，也可以为圆形底座，底座1的一端可以通过固定件固定在河道的河岸上，比如通过螺杆等固定在河岸上，另一端作为连接人工湿地系统的其他部件的连接端，即底座1的上端与人工湿地系统的其他部件连接。底座可以1为金属、合金等制成的实心结构或者金属、合金等制成的内部水泥浇筑的空心结构，以增大底座1的重量从而确保底座对其他部件的支撑稳定性。
41.如图1、图2所示，支撑台2沿垂直于底座1的方向延伸，也就是说支撑台2的设置方向为其长度延伸方向垂直于底座1所在的平面，在其他实施方式中，也可以是支撑台2的延伸方向与底座1的长度延伸方向呈一定锐角设置，支撑台2的一端固定于底座1远离河岸的一侧，即支撑台2的一端连接固定在底座1的上端，具体的连接方式可以为紧固件连接或者焊接固定。
42.对于支撑台2的形状，比如可以为方形或者可以为l形，也可以为实心结构以增强其强度或者也可以为空心结构以降低其重量。支撑台2的一端与底座1连接，比如为紧固件连接或者焊接或者一体成型，支撑台2的另一端可以与水上湿地净化单元3铰接或者通过转轴等实现转动连接，以满足升降机构4驱动水上湿地净化单元3相对于支撑台2转动从而实现相对于底座1的上升或者下降。
43.本公开实施例中，水上湿地净化单元3相对于底座2的上升或下降的具体结构或过程可以为：升降机构4本身可以具有电动伸缩性，且由于水上湿地净化单元3既与升降机构4铰接且还与支撑台2的一端铰接，从而使得升降机构4伸长时驱动水上湿地净化单元3相对于底座1或支撑台2向上转动倾斜实现上升目的，同理，升降机构4收缩时则带动水上湿地净化单元3相对于底座1或支撑台2向下转动倾斜实现下降目的。
44.另外，水上湿地净化单元3的侧壁上沿其延伸方向设置有多个限位孔，限位件21的一端与支撑台2之间固定连接，另一端可以设于不同的限位孔内，以使得升降机构4驱动水上湿地净化单元3上升或者下降至任意位置时通过将限位件21设于不同的限位孔内实现固定水上湿地净化单元3稳定处于预设高度。
45.如图1、图2、图5所示，对于升降机构4的具体结构为：升降机构4包括驱动部41、与
驱动部41电连接的供能部42以及与驱动部41动力连接的伸缩杆43。伸缩杆43的一端与底座1连接，另一端与水上湿地净化单元3铰接，使得供能部42向驱动部41提供电源支持时，驱动部41启动并驱使伸缩杆43伸长实现水上湿地净化单元3的上升操作或驱动伸缩杆43收缩实现水上湿地净化单元3的下降操作。
46.伸缩杆43可以为多节依次套设的电动杆，电动杆的设置长度、设置数目决定电动杆的伸长时的最长长度以及收缩的最短长度，从而决定水上湿地净化单元3的上升高度或下降高度。因此，电动杆的长度以及设置数目根据水上湿地净化单元3需要上升或下降的高度而定。
47.如图3所示，水上湿地净化单元3与支撑台2的上端之间通过转动件5转动连接，以使得水上湿地净化单元3可通过转动件5转动至处于河道的上方或处于河岸的上方。比如，在非泄洪时期，水上湿地净化单元3可以通过转动件5向如图4所示的右下方转动，使得水上湿地净化单元3相对于底座1下降并处于河水内，反之，在泄洪时期，水上湿地净化单元3可以通过转动件5向如图4所示的左上方转动，使得水上湿地净化单元3相对于底座1上升使其处于河岸的上方以避免其影响泄洪。转动件5可以为转轴或如图3所示的转动合页。
48.另外，如图4所示，除了采用伸缩杆43实现在驱动部41的驱动下进行驱动一向上抬升水上湿地净化单元3或者降低水上湿地净化单元3以外，还可以采用连杆机构44，连杆机构44比如多个依次相连的连杆，从而通过连杆之间的铰接转动实现抬升水上湿地净化单元3或者降低水上湿地净化单元3。
49.另外，如图1、图4所示，水上湿地净化单元3的侧壁上沿其长度延伸方向(比如图1、图4中的左右方向)设置有多个限位孔(图中未示出)，限位件21的一端与支撑台2之间固定连接，另一端可以设于不同的限位孔内，以使得升降机构4驱动水上湿地净化单元3上升或者下降至任意位置时通过将限位件21设于不同的限位孔内实现固定水上湿地净化单元3稳定处于预设高度，对于图3所示的实施方式中，限位件21进行了省略，可参照图1、图4中的限位件21。
50.对于供能部42的结构或者其能源供给方式，一种实施例中，供能部42可以为蓄电池或者外部电源，驱动部41电连接蓄电池或者通过驱动部41上设置的电接口电连接外部电源实现能源供给。
51.另一种实施例中，供能部42包括太阳能电池板，太阳能电池板设于底座1上且与驱动部41电连接，太阳能电池板用于向驱动部41供电，太阳能电池板可以将太阳的热辐射直接转换为电能从而向驱动部41供电，驱动部41在太阳能电池板的电能供给下驱动水上湿地净化单元3相对于底座1上升或者下降，且采用太阳能电池板为驱动部41供电也可以节省能源并降低能源污染。
52.再一种实施例中，供能部42包括水轮、与水轮连接的水力发电机以及电能存储装置，水力发电机与驱动部41电连接，水轮设于河道的河水内从而利用水流形成水能，水力发电机用于将水轮转动产生的水能转化为电能，以向驱动部41供电，驱动部41在水力发电机的电能供给下驱动水上湿地净化单元3相对于底座1上升或者下降，且采用水力发电机为驱动部41供电可以充分利用河道内的河水的流动并转化为电能以节省能源并降低能源污染。电能存储装置还用于存储水力发电机产生的电能。
53.再一种实施例中，供能部42包括风轮、与水轮连接的风力发电机以及电能存储装
置，风力发电机与驱动部41电连接，风轮设于底座1上从而利用风流形成风能，风力发电机用于将风轮转动产生的风能转化为电能，以向驱动部41供电，驱动部41在风力发电机的电能供给下驱动水上湿地净化单元3相对于底座1上升或者下降，且采用风力发电机为驱动部41供电可以充分利用风的流动并转化为电能以节省能源并降低能源污染。电能存储装置还用于存储风力发电机产生的电能。
54.如图2所示，水上湿地净化单元3包括盒体31以及设于盒体31内的轻质填料33，盒体31可以形成内腔，用于盛放污水进行净化。盒体31的顶部以及侧壁上均形成有孔洞处于进水和出水，轻质填料33用于微生物挂膜，对盒体31内的污水进行净化；盒体31上端种植黄花鸢尾等典型湿地植物。且轻质填料33的粒径大于盒体31的侧壁上形成的孔洞的孔径，可以避免轻质填料33流出。盒体31作为水上湿地净化单元3的主体，上面种植黄花鸢尾等湿地植物，对水质起到一定的净化效果，同时具有景观效果。并且水上湿地净化单元3的长宽高根据河道大小选择，高度建议不小于0.5m，不大于1.3m。
55.具体的，盒体31的顶部以及侧壁设有孔洞311用于通过该孔洞311向盒体31的内腔312内引流进污水或用于将净化后的水从该孔洞排出，轻质填料33设于盒体31内用于对盒体31内的污水进行净化。轻质材料的填料可以便于水上湿地净化单元3在升降机构4的驱动下相对于底座1上升或者下降。另外，为了避免河道中大量的泥沙，塑料等废弃物进入到水上湿地净化单元3内，使得水上湿地净化单元3产生堵塞，可以在孔洞311处设置筛网，筛网的孔径设置为小于泥沙的颗粒尺寸，从而能够有效阻挡泥沙或者其他废弃物进入到水上湿地净化单元3内造成其堵塞。
56.此外，盒体31内还设置有交错设置的隔板34，用于在盒体31内形成导流通道，以增加水流在盒体31内的流通距离，从而使得水流充分与盒体31内设置的轻质填料33接触，以使得轻质填料33对水流进行净化，从而提高净化效果。
57.另外，水上湿地净化单元3的外壁上还缠绕有金属丝32，用于对水上湿地净化单元3的盒体31进行固定。金属丝32比如可以为铁丝、钢丝等。
58.为了使得升降机构4驱动水上湿地净化单元3的上升或下降更为平稳，本实施例中，可以设置升降机构4包括两个，两个升降机构4分设于水上湿地净化单元3的相对的两侧。如图1、图2所示，升降机构4的伸缩杆43为两个，两个伸缩杆43分设在盒体31的两侧，且伸缩杆43的另一端与盒体31的侧壁铰接，用于驱动盒体31相对于底座1上升或下降。此外，伸缩杆43的另一端还可以与盒体31的底部铰接。具体的伸缩杆43与盒体31的铰接位置可以不限于上述示例。
59.另外，为了提高污水净化效率，本实施例中，如图1、图2、图3所示，人工湿地系统包括多个水上湿地净化单元3，多个水上湿地净化单元3可以通过铁丝依次连接；由于水上湿地净化单元3的一端与支撑台2连接，且支撑台2与底座1的一端连接，底座1设置在河岸上，因此，所有水上湿地净化单元3中，靠近底座1的水上湿地净化单元3分别与支撑台2、升降机构4连接，示例性的，如图1所示的，最左边的水上湿地净化单元3的侧壁或者最左边的水上湿地净化单元3与升降机构4的伸缩杆43铰接，最左边的水上湿地净化单元3的左侧与支撑台2的一端铰接。多个水上湿地净化单元3的结构和尺寸可以设置为一致，也可以根据实际需要设定多个水上湿地净化单元3具有不同的尺寸规格。
60.进一步的，人工湿地系统还包括液位感应系统，液位流速感应系统设于水上湿地
净化单元3的上表面且与升降系统4通信连接，液位流速感应系统用于检测水上湿地净化单元3与河道的水面之间的淹没深度和/或河道的水流速度，并基于淹没深度和/或水流速度控制升降系统4使得水上湿地净化单元3相对于河道上升或下降。
61.具体的，当淹没深度大于0.5m时，升降系统4控制水上湿地净化单元3上升0.5m以此完成一次控制上升动作；且当控制上升动作执行三次后，升降系统4控制水上湿地净化单元3上升至其底部高于河道的水面且与水面之间的距离为0.1m；也就是说，当河水水位淹没水上湿地净化单元3上端0.5m深时，液位流速感应系统自动启动升降系统4，将水上湿地净化单元升高0.5m；当水上湿地净化单元3再次被淹没0.5m时，液位流速感应系统再次升高0.5m；当水上湿地净化单元3第三次被淹没0.5m时，液位流速感应系统启动将水上湿地净化单元3上升至最大高度，水上湿地净化单元3的下端高于河岸0.1m。在泄洪完成后或者当液位流速感应系统检测到河道的水位小于水位最高阈值时或者在下雨结束5小时后，控制水上湿地净化单元3下降并处于河道内。
62.或当水流速度大于3m/s时或者下雨时，一方面为了不影响泄洪，另一方面避免过多的沙子等进入水上湿地净化单元3导致堵塞，升降系统4启动使得水上湿地净化单元3上升至其底部高于河道的水面且与水面之间的距离为0.1m，当水位达到设计水位高度时，预示警戒解除，泄洪功能完成，则升降系统4控制水上湿地净化单元3自动归位。
63.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
64.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。