Tianjin Culture Park

Dieser See wird das ankommende Regenwasser, das nicht abfließen kann, aufnehmen und wieder abgeben. Durch den hohen Staubanteil im Regenwasser ist der organische Eintrag in das Wasser sehr hoch. Dadurch erhöht sich die Trophiestufe des Sees, und das Phytoplankton findet hervorragende Wachstumsbedingungen vor. Dies würde zu einem raschen Algenwachstum führen und das Erscheinungsbild des zentralen Systems verschlechtern, was im schlimmsten Fall dazu führen könnte, dass das Wasser überläuft und einen starken Geruch verursacht. Aus diesem Grund wurde ein Wasserplan ausgearbeitet, der eine gute Wasserqualität garantiert. Zum einen wird kontinuierlich Wasser aus dem See entnommen und aufbereitet, zum anderen wird das ankommende Regenwasser vor der Einleitung in den See aufbereitet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass so wenig Nährstoffe wie möglich in den Kreislauf gelangen. Das Phytoplankton ist stark auf diese Nährstoffe angewiesen, um zu wachsen und sich zu vermehren, wobei vor allem Phosphor die begrenzende Rolle spielt. Daher wird eine Phosphorkonzentration unter 0,03 mg P/l angestrebt. Der Regen enthält jedoch bereits 0,3 mg/l, was zeigt, wie wichtig es ist, ihn zu behandeln, bevor er in den See gelangt.

Die Niederschläge aus den angrenzenden Gebieten, die nicht direkt abgeleitet werden können, werden in Speicherkanälen rund um den See gesammelt. Während der Taifunsaison kann die Menge des ankommenden Regenwassers im nördlichen Feuchtgebiet auf 4.320 m³/h und im südlichen Feuchtgebiet auf 720 m³/h ansteigen. Neben den Regenwassersammelkanälen sind auch vier Skimmer an das nördliche und südliche Feuchtgebiet angeschlossen. Zwei Skimmer ziehen Wasser an der Nord-Ost-Ecke und zwei an der Süd-Ost-Ecke. Insgesamt können sie bis zu 400 m³/h fassen, wobei 200 m³/h in das nördliche Feuchtgebiet und ebenfalls 200 m³/h in das südliche Feuchtgebiet geleitet werden, um das Seewasser in einem permanenten Wasseraufbereitungskreislauf zu halten.

Die Kommunikation

Die Hauptelemente des Wasseraufbereitungskreislaufs sind Schächte mit Pumpen, über die das Wasser transportiert werden kann. In diesem Fall wird das Regenwasser sowie das Skimmerwasser hauptsächlich in das nördliche oder südliche Feuchtgebiet am westlichen Seeufer transportiert. Sollte ein Taifun einen größeren Niederschlag verursachen als die Wassermenge, die normalerweise von den Pumpen abtransportiert wird, steigt der Wasserstand in den Schächten an. Dies wird durch einen Drucksensor realisiert, der in jedem Schacht installiert werden muss. Sobald der Drucksensor einen Zufluss von Regenwasser registriert, werden die Pumpen proportional zur Höhe des Wasserstandes hochgefahren. Regenwassermengen bis zum dreijährigen Regenereignis können auf die Feuchtgebiete gepumpt werden und gelangen über den Bodenfilter in die Drainage, die zum See führt. Für den Fall größerer Regenereignisse sind die Stauraumkanäle mit Notüberläufen, auch in Seerichtung, ausgestattet.

Das Skimmer-System

Die Skimmer sind mit einer variablen Überlauflippe ausgestattet. Sie saugen damit das Oberflächenwasser ab, um den auf der Oberfläche schwimmenden Schmutz, Müll und Laub zu entfernen. Der Wasserzufluss aus den Skimmern kann individuell durch die Pumpen hinter den Skimmern gedrosselt werden, die insbesondere auch zum Absaugen des Oberflächenschmutzes in Betrieb genommen werden. Das Wasser aus den Skimmern wird in den Skimmerschächten gesammelt, wo der Schmutz durch ein Edelstahlrohr abgeschieden wird. Die Skimmerschächte müssen von Zeit zu Zeit durch ein Hochdruck-Saugfahrzeug gereinigt werden. Nach dem Passieren des Edelstahlrohrs wird das Wasser aus den Skimmerschächten durch die Skimmerrohre gepumpt: eines am nördlichen und eines am südlichen Rand des Sees, zu den jeweiligen Pflanzenkläranlagen. Jeweils zwei Skimmer sind mit einer Pumpe verbunden, die 200 m³/h fördern kann. Es gibt also zwei Pumpen für die vier Skimmer, eine auf der Nordseite und eine auf der Südseite des Sees.

Die Pflanzenkläranlagen

Innerhalb des Wasseraufbereitungssystems gibt es zwei Feuchtgebiete mit 1.911 m² (Norden) und 1.961 m² (Süden). Auf der Oberfläche der Pflanzenkläranlage wird das Wasser über das Filtermaterial durch mehrere Auslässe, 73 Wasserverteilungsplatten auf jedem Filter, verteilt. Sollte die Durchlässigkeit der oberen Filterschicht durch den Eintrag zu stark reduziert sein und sich das Wasser bei hohen Volumenströmen aufstauen, kann das Wasser direkt in einen Überlaufschacht des Feuchtgebietes abfließen. Dadurch gelangt jedoch wieder teilweise unreines Wasser in das System. Das Wasser rieselt in der Regel senkrecht durch den Filterkörper, wo es im Rahmen physikalischer und biochemischer Prozesse gereinigt wird. Im Boden des Filters sind Drainagerohre verlegt, die das Wasser auffangen und in den tiefer gelegenen See leiten.

Das Mischdüsensystem

In der Mitte des Sees befindet sich außerdem ein System von fünf Mischdüsen. Sie haben die Funktion eines Venturi-Injektors und dienen der Vermischung von Flüssigkeiten und Feststoffen. In diesem Fall dienen sie dazu, die Fällungsmittel in das Seewasser einzubringen.
Die Fällungsmittel Kalk und FeCl werden dem Skimmerwasser im Schacht 2.1 zugesetzt. Anschließend wird das Gemisch mit einem von der Pumpe 2.3 gesteuerten Zulauf zum Mischdüsenrohr unterhalb der Seeoberfläche zu diesen Düsen transportiert. Die Mischdüsen sind in der Lage, einen Volumenstrom von jeweils ca. 20 m³/h einzuleiten und die eingeleitete Flüssigkeit mit einer dreifach höheren Menge Seewasser an der Eintrittsstelle zu vermischen. Auf diese Weise werden die eintretenden Fällungsmittel hocheffizient im Seewasser verteilt.

Das Überlaufsystem des Filters

Sollte der Niederschlag höher ausfallen als das dreijährige Regenereignis, sind sowohl die Stauraumkanäle als auch die Regenwasserpumpen nicht in der Lage, das gesamte Regenwasser zu den Pflanzenkläranlagen zu transportieren. Aus diesem Grund gibt es Notüberläufe in Verbindung mit den Stauraumkanälen. Bei diesen Überläufen gelangt das Regenwasser von einem bestimmten Stauraumkanal-Wasserstand direkt in den See. Damit das Wasser vor dem Eintritt in den See gereinigt wird, passiert es so genannte Seitenfilter, eine Art Filterinseln, die in der Nähe des Seeufers liegen.

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This lake will collect and release the incoming rainwater that cannot run off. Due to the high dirt content in the rainwater, the organic input into the water is very high. This increases the trophic level of the lake, and these are the excellent conditions for phytoplankton growth. This would lead to rapid algae growth and deteriorate the appearance of the central system, which in the worst case could cause the water to overflow and create a strong odor. For this reason, a water plan has been developed to guarantee good water quality. On one hand, water is continuously taken from the lake and treated, and on the other hand, incoming rainwater is treated before being discharged into the lake. This ensures that as few nutrients as possible enter the cycle. Phytoplankton relies heavily on these nutrients to grow and reproduce, with phosphorus in particular playing the role of the limiting nutrient. Therefore, the targeted phosphorus concentration is below 0.03 mg P/l. However, the rain water already contains 0.3 mg/l phosphorus, which shows how important it is to treat the water before it enters the lake.

Precipitation from adjacent areas that cannot be directly discharged and is collected in storage channels around the lake. During typhoon season, the amount of incoming rainwater can increase to 4,320 m³/h in the northern wetland and 720 m³/h in the southern wetland. In addition to the stormwater collection channels, four skimmers are also connected to the north and south wetlands. Two skimmers draw water at the northeast corner and two at the southeast corner. In total, they can hold up to 400 m³/h, with 200 m³/h going to the northern wetland and 200 m³/h going to the southern wetland in order to keep the lake water in a permanent water treatment cycle.

The communication

The main elements of the water treatment circuit are shafts with pumps through which the water can be transported. In this case, stormwater, as well as skimmer water, is transported primarily to the northern wetland or southern wetland on the western shore of the lake. If a typhoon cause a greater rainfall than the amount of water normally removed by the pumps, the water level in the wells will rise. This is realized by a pressure sensor, which is installed in each of the shafts. As soon as the pressure sensor detects an inflow of rainwater, the pumps are started to operate in proportion to the water level. When the stormwater amounts reach the three-year rainfall level, it can be pumped onto the wetlands and enter the drainage system through the soil filter, which leads to the lake. In case of major storms, the storage channels are equipped with emergency overflows, in the direction of the lake.

The skimmer system

The skimmers are equipped with a variable overflow lip. These are used to vacuum surface water to remove dirt, trash and leaves floating on the surface. The water inflow from the skimmers can be individually throttled by the pumps behind the skimmers, which are put into operation especially for removal of the surface dirt. The water from the skimmers is collected in the skimmer shafts, where the dirt is separated by a stainless steel pipe. The skimmer shafts must be cleaned from time to time by a high-pressure suction cleaner. After passing through the stainless steel pipe, the water is pumped from the skimmer shafts through the skimmer pipes: one at the northern and one at the southern edge of the lake, to the respective constructed wetlands. Two skimmers are connected to a pump which can pump upto 200 m³/h respectively. So there are two pumps for the four skimmers, one on the north side and one on the south side of the lake.

The constructed wetlands

Within the water treatment system, there are two wetlands of 1,911 m² (north) and 1,961 m² (south). On the surface of the constructed wetland, the water is distributed over the filter material through several outlets, 73 water distribution plates on each filter. If the permeability of the upper filter layer is reduced too much by the input and the water builds up at high volume flows, the water can drain directly into a wetland overflow well. However, as a result, partially impure water enters the system again. The water usually trickles vertically through the filter body, where it is cleaned by physical and biochemical processes. Drainage pipes are laid in the bottom of the filter to collect the water and direct it to the deeper lake.

The mixing nozzle system

In the center of the lake there is also a system of five mixing nozzles. They have the function of a venturi injector and serve to mix liquids and solids. In this case, they serve to introduce the precipitants into the lake water.
The precipitants lime and FeCl are added to the skimmer water in shaft 2.1. Subsequently, the mixture is transported to the mixing nozzle pipe below the lake surface to these nozzles by an inlet controlled by pump 2.3. The mixing nozzles are capable of introducing a volume flow of approx. 20 m³/h each and mixing the introduced liquid with a threefold higher quantity of lake water at the point of entry. In this way, the incoming precipitants are highly efficiently distributed in the lake water.

The overflow system of the filter

If precipitation is higher than the three-year rainfall event, both, the storage sewers and the stormwater pumps will not be able to transport all the stormwater to the constructed wetlands. For this reason, there are emergency overflows in conjunction with the storage channels. In these overflows, stormwater enters the lake directly from a specific reservoir channel water level. In order for the water to be cleaned before entering the lake, it passes through so-called lateral filters, a type of filter islands located near the shore of the lake.

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