本实用新型涉及湿地系统领域，具体涉及一种雨洪利用生物净化循环湿地系统。
背景技术：
人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。
一、传统人工湿地具有以下的缺点及不足：
①占地面积大，需要有足够的土地面积。
②易受病虫害影响，夏季水面容易滋生大量蚊蝇。
③长期运行易堵塞。
④表面一般有积水，只能种植水生植物。
⑤功能单一，只有水质净化和水生植物景观功能。
二、传统雨洪利用系统具有以下的缺点及不足：
①混凝土结构或模块式结构投资巨大。
②塑料模块式结构强度差，地表承载力有限，易塌陷。
③长期运行易堵塞。
④施工要求高，工程长。
⑤水质净化功能弱，初期雨水需弃流。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种雨洪利用生物净化循环湿地系统，具有出水水质可以稳定达到地表水IV类标准，不受季节和植物生长的限制、工程投资极低，施工简单方便，工期短等优点的雨洪利用生物净化循环湿地系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：
一种雨洪利用生物净化循环湿地系统，包括基坑，所述基坑内从下到上依次设有防渗层、集水管道层、滤料填充层、种植土层，所述滤料填充层内埋设沉淀过滤装置及一体化泵站，所述滤料填充层内填充生物骨料，所述生物骨料包括建筑垃圾骨料及附着其外侧的由微生物菌剂形成的生物膜，所述集水管道层内水平铺设若干与所述一体化泵站相连接的集水管道，所述一体化泵站的上部连接具有若干出水孔的循环水管，所述循环水管水平埋设在所述滤料填充层内。
在优选的实施方案中，所述沉淀过滤装置包括滤水罐，所述滤水罐的顶部开口设置在所述滤料填充层的顶部，所述滤水罐的侧壁上设有滤掉固体颗粒的过滤孔。
在优选的实施方案中，所述一体化泵站包括连接所述集水管道的集水罐，所述集水罐内设有排水泵，所述排水泵连接上水管，所述上水管通过分液装置分别连接循环水管与排水管，所述排水管连接城市地表水用水设施。
在优选的实施方案中，所述滤料填充层从上到下依次分为细滤料层、中滤料层及粗滤料层，所述细滤料层内填充粒径范围为1-30mm的所述生物骨料，所述中滤料层内填充粒径范围为30-60mm的所述生物骨料，所述粗滤料层内均填充粒径范围为60-80mm的所述生物骨料。
在优选的实施方案中，所述生物膜包括至少一种能够去除水中有机物的微生物生物膜，所述能够去除水中有机物的微生物生物膜为：
球衣菌属生物膜、贝氏硫菌属生物膜等丝状体结构细菌生物膜；
红假单胞菌属生物膜、红螺菌属生物膜等光合细菌生物膜；
酵母菌生物膜、青霉生物膜、毛霉生物膜、地霉生物膜等真菌生物膜；
轮虫生物膜、线虫生物膜等后生动物生物膜；
纤维素酶生物膜、蛋白酶生物膜、淀粉酶生物膜等生物酶生物膜；以及，
芽孢杆菌属生物膜。
在优选的实施方案中，所述生物膜包括硝化细菌生物膜、变形杆菌生物膜、假单胞菌生物膜等至少一种能够去除水中氮素的微生物生物膜，所述去除水中氮素的微生物生物膜附着在建筑垃圾骨料的外表，得到能够去除水中氮素的生物骨料。
在优选的实施方案中，所述生物膜包括不动杆菌生物膜、假单胞菌生物膜、气单胞菌生物膜等至少一种能够通过吸附方式去除水中磷素的微生物生物膜，所述去除水中磷素的微生物生物膜附着在建筑垃圾骨料的外表，得到能够去除水中磷素的生物骨料。
在优选的实施方案中，所述生物膜包括丝芽孢杆菌生物膜、多种酵母菌生物膜、脱硫弧菌生物膜等至少一种能够通过吸附方式去除水中金属元素的微生物生物膜，所述去除水中金属元素的微生物生物膜附着在建筑垃圾骨料的外表，得到能够去除水中金属元素的生物骨料。
在优选的实施方案中，所述建筑垃圾骨料包括碎石、块石、角砾、圆砾、石英砂、活性炭、陶粒、火山岩、锰砂、海绵铁、无烟煤、鹅卵石、纤维球、硅藻土、多孔玻璃、沸石、新砖、新混凝土、中砂、粗砂及废弃建筑垃圾中的至少一种，所述建筑垃圾骨料经过分选、破碎、筛分后形成颗粒状结构，所述建筑垃圾骨料的粒径范围为1-80mm。
一种实施所述雨洪利用生物净化循环湿地系统施工方法，包括以下步骤：
a、挖设基坑：基坑的边坡坡度为1∶1～1∶2自然放坡，采用喷锚、挡土墙、铅丝石笼中的任意一种护坡方式；
b、铺设防渗膜：在所述基坑的坑底内壁铺设防渗膜，然后回填素土0.5米后夯实，形成底板，然后在底板上浇筑20cm----30cm的混凝土垫层，最后在所述基坑的边坡上铺设防渗膜；
c、搭建设备：在混凝土垫层上安装所述沉淀过滤装置、铺设集水管道、搭建一体化泵站及循环水管；
d、装填滤料填充层：清洗所述建筑垃圾骨料，清洗后在所述建筑垃圾骨料的表面喷洒生物菌剂，得到生物骨料，在基坑内填充所述生物骨料，所述生物骨料的填充高度与基坑上口之间的距离为0.5m～1.0m，在所述生物骨料的顶部铺设无纺布及种植土。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型综合人工湿地和生物处理工艺优点的雨污水蓄滞和净化回用系统，该系统综合了接触氧化和人工湿地的净化优点，利用湿地介质中约40％～50％的孔隙率，将收集到的雨污水首先蓄滞在湿地介质中，降雨结束后充分利用介质表面生长的高效好氧微生物、厌氧微生物、除磷菌、亚硝化细菌和硝化细菌等微生物的作用净化雨污水，同时辅助以植物根系的吸收作用和富氧作用，将收集到的雨水水进行有效净化，满足回用水质要求。
本实用新型具有地下微生物处理污水或雨水，地上多种生态种植美化环境的特点，集合了雨水蓄滞、水质净化、景观绿化等三大功能，可以结合阶梯花坛、公园绿地和小区绿地进行共同建设，从根本上解决了工程占地问题，蓄滞雨水可就地原位回用于表层的绿化植物，从而实现了——“湿地无处不在，湿地无所不能”。
本实用新型的出水水质可以稳定达到地表水IV类标准，不受季节和植物生长的限制，采用底层微曝气和表层生物根系自然复氧的双供氧模式，具有节能、生态，环境适用性好的优点，无永久占地，绿地、林地、坑塘均可以利用，地表可种植草坪、灌木、经济作物、蔬菜等，也可以局部修建停车场，不改变原土地用途，具有极好的景观效果和水质净化效果，可无人值守和远程监控，基本无运行管理费用，工程投资极低，施工简单方便，工期短。
附图说明
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例所述的雨洪利用生物净化循环湿地系统的外部结构图。
图中：
1、防渗层；2、集水管道层；3、种植土层；4、细滤料层；5、中滤料层；6、粗滤料层；7、滤水罐；8、污水集水装置；9、集水罐；10、排水泵；11、上水管；12、分液装置；13、循环水管；14、排水管。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、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清楚、完整地描述，显然，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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其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。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。
下面将参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型实施例的一种雨洪利用生物净化循环湿地系统，包括基坑，基坑内从下到上依次设有防渗层1、集水管道层2、滤料填充层、种植土层3，防渗层1从上到下依次为混凝土垫层、回填土层及防渗膜，滤料填充层从上到下依次分为厚度为0.5m-2m的细滤料层4、厚度为0.5m-2m的中滤料层5及厚度为0.5m-3m的粗滤料层6，细滤料层4内填充粒径范围为1-30mm的生物骨料，中滤料层5内填充粒径范围为30-60mm的生物骨料，粗滤料层6内均填充粒径范围为60-80mm的生物骨料，滤料填充层从上到下逐渐增大的粒径范围，即孔隙率逐渐增大，可增加储水量及水流速度，从而提高生物骨料净化水的效率，同时粒径范围大的生物骨料成本相对较低，可降低施工成本。
滤料填充层内埋设沉淀过滤装置，沉淀过滤装置包括滤水罐7，滤水罐7竖直设置在滤料填充层内，滤水罐7的顶部开口设置在滤料填充层的顶部，滤水罐7的侧壁上设有滤掉固体颗粒的过滤孔，滤水罐7的侧壁上连接污水集水装置8，污水集水装置8为植草沟、排水沟、集水罐9等用于收集并引导雨洪的装置，若雨洪量过大，可打开滤水罐7的顶部开口，使地表污水直接流入到滤水罐7内，并过滤掉地表污水中的固体物质(石子、树枝、植物、塑料、路面垃圾等)。过滤罐采用玻璃钢材质，过滤罐的上半部分为开孔桶身，雨污水通过过滤孔均匀进入滤料填充层，同时将杂质截留在滤水罐7内，过滤罐的下半部分为封闭结构，用于沉淀初期雨水中的泥沙，防治堵塞滤料填充层。
污水通过过滤孔流入到滤料填充层内，污水通过与滤料填充层中的生物骨料接触进行过滤，生物骨料过滤掉污水中的氮素化合物、磷素化合物、有机化合物、金属化合物，然后经过生物骨料净化的水流入集水管道层2，集水管道层2内的集水管道引导净化水流入与集水管道相连接的一体化泵站，根据使用需要随时取用，简单方便，一体化泵站包括连接集水管道的集水罐9，集水罐9内设有排水泵10，排水泵10连接上水管11，上水管11上设有止回阀，上水管11通过分液装置12(如三通阀、分液阀、电磁阀等能够将液路一分为二的装置)分别连接循环水管13与排水管14，排水管14连接城市地表水使用设施，集水管道收集经过滤料填充层净化的水，并引导水流入集水罐9，集水罐9内的水通过排水泵10向上打水，水通过上水管11来到分液装置12，分液装置12将水分为两股水流，一股水流进入循环水管13，并从出水孔重新进入滤料填充层，进一步过滤水中物质，另一股水流进入排水管14，最终流入城市地表水用水设施，例如护城河、公厕用水、人造瀑布、人造河湖、喷泉等。一体化泵站采用PLC自动控制，停止降雨后自动开启内循环模式，将收集到的雨污水定期进行内部循环，防治水质变臭、增强生物骨料的净化效果，内部循环完成后自动进入回用模式，可以随时回用。
生物骨料包括建筑垃圾骨料及附着其外侧的由微生物菌剂形成的生物膜，微生物菌剂为除有机物类微生物菌剂、除氮类微生物菌剂、除磷类微生物菌剂中的至少一种，在建筑垃圾骨料上加入的生物试剂并形成生物膜，生物膜中的微生物与建筑垃圾骨料之间通过物理吸附、离子结合、共价结合及生物特异性吸附等方式将微生物固定在建筑垃圾骨料上进行繁殖。
微生物菌剂中包括至少一种能够去除水中有机物的微生物，能够去除水中有机物的微生物在建筑垃圾骨料的外表形成除有机物生物膜，得到具有除水中有机物功能的生物骨料，能够去除水中有机物的微生物为：
球衣菌属、贝氏硫菌属等丝状体结构细菌，附着在建筑垃圾骨料的表面形成球衣菌属生物膜、贝氏硫菌属生物膜等丝状体结构细菌生物膜；
红假单胞菌属、红螺菌属等光合细菌，附着在建筑垃圾骨料的表面形成红假单胞菌属生物膜、红螺菌属生物膜等光合细菌生物膜；
酵母菌、青霉、毛霉、地霉等真菌，附着在建筑垃圾骨料的表面形成酵母菌生物膜、青霉生物膜、毛霉生物膜、地霉生物膜等真菌生物膜；
轮虫、线虫等后生动物，附着在建筑垃圾骨料的表面形成轮虫生物膜、线虫生物膜等后生动物生物膜；
纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶等生物酶，附着在建筑垃圾骨料的表面形成纤维素酶生物膜、蛋白酶生物膜、淀粉酶生物膜等生物酶生物膜；
芽孢杆菌属等能够去除水中有机物的微生物，附着在建筑垃圾骨料的表面形成芽孢杆菌属生物膜等能够去除水中有机物的微生物生物膜。
固定化微生物对有机物有较强的处理能力，其中不溶性有机物通过沉淀和生物过滤可以很快从废水中截流下来，被微生物加以利用；可溶性有机物则可通过骨料的吸附及微生物的代谢过程被去除，废水中大部分有机物的最终归宿是被异养型微生物转化为微生物细胞及CO2和H2O。
微生物菌剂包括硝化细菌、变形杆菌、假单胞菌等至少一种能够去除水中氮素的微生物，附着在建筑垃圾骨料的表面，形成硝化细菌生物膜、变形杆菌生物膜、假单胞菌生物膜等能够去除水中氮素的除氮素生物膜，得到能够去除水中氮素的生物骨料。
微生物菌剂中包括不动杆菌、假单胞菌、气单胞菌等至少一种能够通过吸附方式去除水中磷素的微生物，附着在建筑垃圾骨料的表面，形成不动杆菌生物膜、假单胞菌生物膜、气单胞菌生物膜等能够通过吸附方式去除水中磷素的除磷素生物膜，得到能够去除水中磷素的生物骨料。
微生物菌剂包括丝芽孢杆菌、多种酵母菌、脱硫弧菌等至少一种能够通过吸附方式去除水中金属元素的微生物，附着在建筑垃圾骨料上形成丝芽孢杆菌生物膜、多种酵母菌生物膜、脱硫弧菌生物膜等能够通过吸附方式去除水中金属元素的微生物生物膜，得到能够去除水中金属元素的生物骨料。
建筑垃圾骨料包括碎石、块石、角砾、圆砾、石英砂、活性炭、陶粒、火山岩、锰砂、海绵铁、无烟煤、鹅卵石、纤维球、硅藻土、多孔玻璃、沸石、新砖、新混凝土、中砂、粗砂及废弃建筑垃圾中的至少一种，建筑垃圾骨料经过分选、破碎、筛分后形成颗粒状结构，建筑垃圾骨料的粒径范围为1-80mm。一种实施雨洪利用生物净化循环湿地系统施工方法，包括以下步骤：
a、挖设基坑：基坑的边坡坡度为1∶1～1∶2自然放坡，采用喷锚、挡土墙、铅丝石笼中的任意一种护坡方式；
b、铺设防渗膜：在基坑的坑底内壁铺设防渗膜，然后回填素土0.5米后夯实，形成底板，然后在底板上浇筑20cm----30cm的混凝土垫层，最后在基坑的边坡上铺设防渗膜；
c、搭建设备：在混凝土垫层上安装沉淀过滤装置、铺设集水管道、搭建一体化泵站及循环水管13，其中一体化泵站在地面上组装，将排水泵10装入集水罐9内，并将上水管11的两端分别连接排水泵10与分液装置12，并将分液装置12固定在集水罐9的上部，将一体化泵站安装后铺设集水管道，将铺设好的集水管道的出水端与一体化泵站相连接；
d、装填滤料填充层：清洗建筑垃圾骨料，清洗后在建筑垃圾骨料的表面喷洒生物菌剂，得到生物骨料，在基坑内填充生物骨料，生物骨料的填充高度与基坑上口之间的距离为0.5m～1.0m，在生物骨料的顶部铺设无纺布及种植土，满足地表绿化和硬化要求，最后在种植土层3上进行绿化种植。
最后应说明的是：以上的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。