本發明涉及環境生態凈化領域，更具體涉及用于初期雨水收集回用的隱形生態濾池系統。還涉及用于初期雨水收集回用的方法。
背景技術：
雨水作為一種優質的自然資源，收集和利用方便，對調節、補充城市水資源及改善城市自然生態系統具有重要的作用。雨水生態化處理對補充城市用水意義重大，我國99％的城市建設采取的都是快排模式，雨水落到硬化地面需要通過管道排掉超過80％的總雨量。這種建設模式，容易造成逢雨必澇，現在，國家為改善這種傳統的雨水處理方式，提出了“海綿城市”建設的目標，“海綿城市”是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。經過處理后的雨水資源可廣泛應用于城市景觀當中，如園林綠化灌溉，城市景觀用水補充等，也可用于消防、沖廁、洗車等城市居民生活的方方面面。然而，初期雨水的污染問題在國內外逐漸受到廣泛的關注。初期雨水具有沖刷效應，城市的空氣和地面中都含有大量污染物，降雨初期，雨水中溶解了空氣中大量的污染性氣體，降落到地面后，由于沖刷瀝青油氈屋面、瀝青混凝土道路、建筑工地等，使得前期雨水中含有大量的有機物、病原體、重金屬、油脂、懸浮固體等污染物質。隨著雨水徑流的運動，也造成了雨水徑流污染，導致城市水環境逐漸惡化，城市雨水生態化利用的必要性更加突出。為了更好的處理初期雨水的污染問題，生態濾池技術應運而生。該技術是由水、永久性或間歇性處于水飽和狀態下的基質以及水生生物所組成的一種具有獨特結構和強大功能的生態系統，它對于保護生物多樣性，改善自然環境，保護和凈化水源具有重要作用。
技術實現要素：
本發明的目的是在于針對現有技術存在的上述問題，提供用于初期雨水收集回用的隱形生態濾池系統。還提供用于初期雨水收集回用的方法。本發明的上述目的通過以下技術方案實現：用于初期雨水收集回用的隱形生態濾池系統，包括集水井，還包括蓄水井和生態濾池，集水井、蓄水井和生態濾池在護坡上從上至下依次設置，集水井的底部設置有與蓄水井底部連通的進水口，蓄水井中設置有曝氣裝置，生態濾池內從下至上設置有碎石填料層、沸石填料層、細礫石填料層和砂土層，砂土層上設置有護坡植物，砂土層內設置有與蓄水井連通的布水管，生態濾池上設置有與碎石填料層連通的出水口。如上所述的集水井的底部設置有沉降層，集水井的頂部設置有活塞式過濾網，集水井的側壁設置有與蓄水井連通的溢流口，活塞式過濾網為不銹鋼網箱，不銹鋼網箱通過鋼絲繩懸掛在集水井中，不銹鋼網箱的底部高于溢流口。如上所述的沉降層為蛭石和沸石的混合填料，蛭石和沸石的粒徑均選擇直徑在5-10mm之間。如上所述的布水管的進水端高于進水口的出水端，布水管的進水端低于溢流口。如上所述的集水井、蓄水井和生態濾池下均設置有防滲層。如上所述的曝氣裝置設置在蓄水井的內壁。如上所述的布水管距離細礫石填料層表層10-20cm。如上所述的細礫石填料層的粒徑為5-10mm；沸石填料層的粒徑為10-16mm；碎石填料層的粒徑為16-30mm。如上所述的護坡植物為黑麥草、蘆葦、香蒲、水蔥、美人蕉中的一種或者多種。用于初期雨水收集回用的方法，包括以下步驟：步驟1、在護坡上進行集水井、蓄水井和生態濾池的土方挖掘施工，完成土方挖掘后，在集水井、蓄水井和生態濾池所在位置的底部鋪設防滲層，防滲層包括依次設置的第一層長纖土工布和防滲膜及第二層長纖土工布；步驟2、用混凝土施工集水井、蓄水井和生態濾池，蓄水井的儲水能力大于集水井的儲水能力；步驟3、在集水井上設置進水口和溢流口，進水口位于距離集水井底部10-20cm處；步驟4、在集水井底部鋪設沉降層，沉降層為蛭石和沸石的混合填料，蛭石和沸石的粒徑均為5-10mm之間，沉將層高度為集水井高度的30％-40％，蛭石和沸石的質量比為1:1；步驟5、在集水井內設置活塞式過濾網，活塞式過濾網為無蓋的不銹鋼網箱，不銹鋼網箱的網格直徑為0.3mm，不銹鋼網箱通過鋼絲繩懸掛在集水井中，不銹鋼網箱底部高于溢流口；步驟6、在蓄水井的側壁設置曝氣裝置；步驟7、在生態濾池內鋪設填料層，填料層包括由上至下設置的細礫石填料層、沸石填料層和碎石填料層，細礫石填料層、沸石填料層和碎石填料層的厚度比為2:3:5，細礫石填料層的粒徑為5-10mm，沸石填料層的粒徑為10-16mm，碎石填料層的粒徑為16-30mm；步驟8、將布水管設置在距離細礫石填料層表面10-20cm處，在布水管上朝向細礫石填料層的一側設置有均勻的布水孔，布水管的進水端與蓄水井連通，布水管用砂土層進行覆蓋；步驟9、在砂土層上種植護坡植物，護坡植物為黑麥草、蘆葦、香蒲、水蔥、美人蕉中的一種或者多種；步驟10、在生態濾池上設置出水口，出水口的高度為碎石填料層高度的30％。本發明與現有技術相比，具有以下優點：主要針對初期雨水污染物質含量較高而進行設計，解決以往要對初期雨水進行棄流處理的非環保方式；合理利用人工護坡，有效避免土地資源的限制，具有一定的景觀效應；利用生態濾池技術可以有效的凈化雨水，無二次污染；整個生態濾池系統運行簡便，后期維護操作方便，有效減輕人工維護的負擔；在與湖泊較近的地方選址，可以將凈化后的雨水直接與湖泊水環境相融合，在非汛期可以將湖水利用水泵提升到生態濾池系統中進行異位凈化處理。附圖說明圖1本生態濾池系統的剖面圖；圖2布水管示意圖。圖中：1-集水井，2-活塞式過濾網，3-沉降層，4-進水口，5-防滲層，6-蓄水井，7-溢流口，8-曝氣裝置，9-布水孔，10-布水管，11-砂土層，12-護坡植物，13-細礫石填料層，14-沸石填料層，15-碎石填料層，16-阻水墻，17-出水口，18-生態濾池。具體實施方式以下結合附圖對本發明的技術方案作進一步詳細描述。如圖1所示，本發明是建立在人工護坡之下的，用于處理初期雨水的隱形式生態濾池系統，本生態濾池首先要選擇自然湖泊的護坡進行土方挖掘，完成土方挖掘后，首先鋪設防滲層5，防滲層5采用兩層長纖土工布和設置兩層長纖土工布之間的防滲膜，防滲膜可選用長沙建益新材料有限公司的高密度聚乙烯防滲膜。防滲膜設置在兩層長纖土工布之間，可有效防止滲透，建設集水井1和蓄水井6，均采用混凝土材料，集水井1和蓄水井6的尺寸應根據當地的降雨量進行設置，初期雨水一般指降雨前15min的降雨量，蓄水井6的儲水能力應高于集水井1，集水井1中包含活塞式過濾網2和沉降層3，活塞式過濾網2可以為無蓋的不銹鋼網箱，不銹鋼網箱尺寸可依據集水井1的直徑進行設計，不銹鋼網箱的網格直徑設計為0.3mm，精密度較高，可以有效攔截初期雨水沖刷所攜帶的垃圾和細小的顆粒，用鋼絲繩將本活塞式過濾網2懸掛在集水井1中，活塞式過濾網2底部要高于溢流口7，在需要進行清理時，將鋼絲繩收緊，活塞式過濾網2上提至集水井口，即可將其中攔截的物質進行清理，方便后期處理，有效減輕后期人工維護的負擔。沉降層3為蛭石和沸石的混合填料，其中，蛭石和沸石的粒徑為5-10mm之間，按質量比1:1的比例進行混合；沉降層3的高度為集水井1高度的30％-40％，沉降層3可以對初期雨水進行初級凈化；生態濾池的填料層包括在垂直方向上由上到下設置的細礫石填料層13、沸石填料層14和碎石填料層15，細礫石填料層13、沸石填料層14和碎石填料層15按照厚度比為2:3:5的比例依次排列組成的，其中，細礫石填料層13中細礫石的粒徑為5-10mm之間，沸石填料層14中的沸石的粒徑為10-16mm之間，碎石填料層15中的碎石的粒徑為16-30mm之間。填料層上方鋪設砂土層11，砂土層11為細砂和土壤的混合物，能為植物提供良好的生存環境，然后種植護坡植物12，護坡植物采用多種適用的植物進行混合種植，既美化環境又能防止護坡水土流失，護坡植物為黑麥草、蘆葦、香蒲、水蔥、美人蕉等多種植物混合搭配種植。阻水墻16均為混凝土結構，可以防止雨水滲透和固定人工護坡。在人工護坡的最下端建立阻水墻16，用于防止砂石滑落和凈化后的雨水滲透。布水管10設置在砂土層11的下部，距離細礫石填料層13表層10-20cm(優選15cm處)，在垂直面向細礫石填料層13的方向上設置有均勻的布水孔，布水孔直徑可按照降雨量進行適當的設置，保持雨水垂直下降，布水管10的進水端要高于進水口4的出水端。本生態濾池系統選擇距離湖泊水域較近的位置，有利于減少入湖的面源污染，有利于處理后的雨水排放，同時在非汛期可以利用水泵將湖水抽至生態濾池進行凈化處理。雨水通過集雨渠進入集水井1，流過活塞式過濾網2，去除掉其中細小的砂礫和垃圾，然后進入沉降層3接受初級凈化，待降雨持續一段時間后，集水井1中的雨水會達到溢流口7的高度，雨水會通過溢流口7直接進入蓄水井6，通過沉降層3的初期雨水通過進水口4進入到蓄水井6，當儲水量達到布水管10的位置時，雨水開始進入布水管，并通過布水管上均勻分布的布水口9(如圖2所示)進入生態濾池系統，在一定的水力停留時間后，經出水口17排放至自然湖泊水體；在非汛期時，可以利用水泵將湖泊內的水抽至蓄水井6，使其通過生態濾池系統，可以達到凈化水體的目標。用于初期雨水收集回用的隱形生態濾池系統建造的方法：1、選取人工護坡，最優選擇為與湖泊水域較近的位置；2、建立生態濾池系統；按照以下順序進行：步驟1、在護坡上進行集水井1、蓄水井6和生態濾池18的土方挖掘施工，完成土方挖掘后，在集水井1、蓄水井6和生態濾池18所在位置的底部鋪設防滲層5，防滲層5包括依次設置的第一層長纖土工布和防滲膜及第二層長纖土工布；步驟2、用混凝土施工集水井1、蓄水井6和生態濾池18，蓄水井6的儲水能力要大于集水井1的儲水能力；集水井1和蓄水井6的容積可以根據建設本生態濾池的地區的降雨量進行相應的設計；步驟3、在集水井1上設置進水口4和溢流口7，進水口4位于距離集水井底部10-20cm處；溢流口7的設置可以根據當地降雨量的實際情況進行設計；步驟4、在集水井1底部鋪設沉降層3，沉降層3為蛭石和沸石的混合填料，蛭石和沸石的粒徑均為5-10mm之間，沉將層3高度為集水井1高度的30％-40％，蛭石和沸石的質量比為1:1；步驟5、在集水井1內設置活塞式過濾網2，活塞式過濾網2為無蓋的不銹鋼網箱，不銹鋼網箱的網格直徑為0.3mm，不銹鋼網箱通過鋼絲繩懸掛在集水井1中，不銹鋼網箱底部要高于溢流口7，不銹鋼網箱尺寸可依據集水井1的直徑進行設計；步驟6、在蓄水井6的側壁設置曝氣裝置8，保證雨水能夠充分與空氣接觸；步驟7、在生態濾池18內鋪設填料層，填料層包括由上至下設置的細礫石填料層13、沸石填料層14和碎石填料層15，細礫石填料層13、沸石填料層14和碎石填料層15的厚度比為2:3:5，其中，細礫石填料層13的粒徑為5-10mm，沸石填料層14的粒徑為10-16mm，碎石填料層15的粒徑為16-30mm；步驟8、將布水管10設置在距離細礫石填料層13表面10-20cm處，在布水管10上朝向細礫石填料層13的一側設置有均勻的布水孔，布水管10的進水端與蓄水井6連通，布水管10用砂土層11進行覆蓋；布水孔直徑可按照降雨量進行適當的設置，砂土層11可以為細砂和土壤的混合物，能為植物提供良好的生存環境；步驟9、在砂土層11上種植護坡植物，護坡植物12為黑麥草、蘆葦、香蒲、水蔥、美人蕉中的一種或者多種，護坡植物采用多種適用的植物進行混合種植，既美化環境又能防止護坡水土流失。步驟10、在生態濾池18上設置出水口17，出水口17的高度為碎石填料層15高度的30％。按照上述步驟，選定合適的區域，建立用于初期雨水收集回用的隱形生態濾池系統，對建設區域進行為期3個月的初期雨水數據監測，具體采樣過程為：每次開始形成初期雨水路面徑流時，用聚乙烯瓶收集一定量的雨水水樣，在實驗室進行各項指標的檢測，同時收集通過本系統的初期雨水進行各項指標監測，具體處理效果見下表：本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。