一种适用于污水厂雨水控污调蓄的自循环景观水池的制作方法

1.本发明涉及污水污泥处理技术领域，特别涉及一种适用于污水厂雨水控污调蓄的自循环景观水池,适用于污水处理厂初期雨水污染控制和调蓄，兼顾厂区景观功能。


背景技术：

2.景观水池，也称为水体景观人造池，在现代园林景观中是普遍存在的。景观水池的水体大多数为静止或流动性差的缓流水体，水体封闭，具有污染物累积，长时间后人造池中悬浮物较多，在一定的光照、气温等条件下会出现水中各种藻类生长旺盛，造成水体浑浊、出现异味，容易滋生蚊虫；水体溶氧量较低，易造成水体生物死亡现象；景观水体缺少必要的循环,而导致水体富营养化，造成水质恶化；春夏季节水色发绿，水藻生长旺盛，严重时发生水华等缺陷，因此，大部份景观水体均存在“死水”现象容易变质及恶化。目前常用的景观水处理技术主要有循环过滤法、化学药剂法、跌水曝气法和生物浮床法，其中，循环过滤法过滤出的垃圾需要经常清理，水体的藻类会造成过滤装置堵塞，需定期进行反冲洗，处理操作不便，运行成本高，维护难；化学药剂法由于化学药剂的投放产生沉淀堆积在池底，需要经常放水清理；夏季还需要专职人员对藻类打捞清理，且需要定期换水；生物浮床是以浮床为依托种植水生植物，通过物生吸收转换降解污染物，但效益低下。由上可知，现景观水体处理技术均难以形成可持续发展的状态，需要经常换水，运行费用高。
3.在海绵城市建设中需要人工修建具有储存雨水功能的钢筋混凝土池或模块池，临时性地把雨水储存起来，起到积极调度作用，类似于一种口袋型存水构筑物。调蓄池可把雨水径流的高峰流量暂存其内，待最大流量下降后再从调蓄池中将雨水慢慢地排出，既能规避雨水洪峰，实现雨水循环利用，又能避免初期雨水对承受水体的污染，还能对排水区域间的排水调度起到积极作用。目前，雨水调蓄池一般修建在道路广场、停车场、绿地、公园、城市水系等公共区域的下方，用来收集和储存雨水。通常调蓄池为全地下封闭式池体，地面上部做绿化，如何将景观水体与调蓄池有机结合亟待解决。
4.因此，亟需结合污水处理厂的特点，进行海绵和景观融合设计，在解决污水厂雨水污染和调蓄的同时，探寻景观水体的水质维护问题，寻找一种适用于污水厂雨水控污调蓄的自循环景观水池，主要解决以下问题：水体景观人造池的水体大多数为静止或流动性差的缓流水体，水体封闭，具有污染物累积，长时间后人造池中悬浮物较多，在一定的光照、气温等条件下会出现水中各种藻类生长旺盛，造成水体浑浊、出现异味，容易滋生蚊虫；水体溶氧量较低，易造成水体生物死亡现象；需要经常换水，运行费用高；污水厂的污泥处理处置作业区污染较严重，该区域的初期雨水污染严重，厂区内设置的雨水花园和植草沟等海绵设施极易堵塞，影响截污和调蓄；通常用于初期雨水控污和调蓄的调蓄池为全地下封闭式池体，地面上部做绿化，无法与景观水体相结合。调蓄池需要设置水力冲洗系统，定期清洗池底的沉积物，因此需要设置冲洗水，并考虑冲洗废水的处理。
5.在双碳背景下，提高再生水利用率成为污水处理厂碳减排的重要环节。目前污水厂尾水常用于绿化灌溉或景观补水。但污水厂处理后的尾水通常是加氯消毒的，含氯的出水如果长期用于绿化灌溉会造成植物死亡，长期用于景观补水会造成水生动植物死亡。
6.氮是引起水体富营养化的重要因素，随着污水排放标准日益严格，出水总氮要求也相应提高。目前，污水厂深度脱氮常采用反硝化深床滤池，但由于污水处理厂二级出水中可生物利用碳源较少，不能满足异养反硝化的需要，通常需要购买并投加外加碳源（如甲醇、乙醇、乙酸钠、葡萄糖等）以维持反硝化细菌正常生长，因此会大大增加运行成本。
7.本发明旨在解决上述问题，利用污水厂的现有污水处理设施，结合海绵建设和景观设计要求，发明一种适用于污水厂的雨水控污调蓄的自循环景观水池。


技术实现要素：

8.为了克服上述现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种适用于污水厂雨水控污调蓄的自循环景观水池，不仅可以解决现有景观水体处理技术存在的难以形成可持续发展状态，需经常换水，运行费用高的问题，同时，可以起到控制初雨污染和雨水调蓄的作用。
9.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于污水厂雨水控污调蓄的自循环景观水池，包括景观水池，其特征在于所述景观水池包括自然净化区、沉淀区和蓄水区；沉淀区设与雨水管连接的第一进水管、与污水厂反硝化滤池出水连接的第二进水管、以及与污水厂尾水连接的第三进水管；沉淀区和自然净化区设有第一隔墙，沉淀区溢流出水通过第一隔墙顶跌水落入自然净化区；自然净化区和蓄水区设有第二隔墙，第二隔墙高度低于第一隔墙；自然净化区设有由水生动植物和鱼类组成的自然水生生态系统；蓄水区底部安装水泵，蓄水区设出水管，分别连接市政雨水管、污水厂尾水收纳水体和绿化灌溉用水，自然净化区底部的污泥由污泥管输送至反硝化滤池。
10.进一步地，所述景观水池的长宽比不小于4，长度和有效水深比不小于8，其中沉淀区与自然净化区的体积比不大于1：3。这个池型和水深可保证雨水中悬浮污染物ss的沉淀去处效果。
11.进一步地，第一隔墙高度比景观水池外墙低0.4~0.6m；第二隔墙高度比第一隔墙低0.25~0.35m。
12.进一步地，所述的沉淀区第一进水管、第二进水管和第三进水管上均设阀门，阀门与污水厂区雨量计信号连接，当雨量计监测到降雨时，第一进水管阀门开启，第二进水管阀门和第三进水管阀门关闭；所述的沉淀区底部设出水管，出水管上设置沉淀区出水管阀门，沉淀区出水管阀门与雨量计信号相连，当雨量计读数在设定值以内时，沉淀区出水管阀门开启，初期污染雨水全部输送至污水厂沉淀池处理，当雨量计度数超过设定值时，沉淀区出水管阀门关闭；所述的沉淀区底部出水管设出水阀门，下雨初期，出水阀门开启，将初期雨水输送至沉淀池；下雨中后期，出水阀门关闭，雨水在沉淀区沉淀；当自然净化区的水位低于设定值时，第二进水管阀门开启，污水厂反硝化滤池出水进入景观水池进行补水；当自然净化区出现大量藻类异常生长，景观水池进入消毒模式，第三进水管阀门
开启，污水厂尾水进入景观水池，用以灭活藻类；景观水池水体全部更新后，第三进水管阀门关闭，第二进水管开启，进入正常补水模式。
13.当自然净化区的水质超过设定值时，第二进水管阀门开度加大；以加快自然净化区水体更换。
14.进一步地，所述的自然净化区底部设污泥管，当自然净化区的底泥高度超过设定值时，污泥管开启，自然净化区底泥通过污泥泵抽至污水厂反硝化滤池。
15.所述的自然净化区池深1/2~1/4处设连通管，与蓄水区相连通。
16.所述的第二进水阀门的进水水质要求为bod≤30mg/l，cod≤120mg/l，60mg/l≥ss≥30mg/l，溶解氧≥4mg/l，当水质满足要求时，阀门开启，当水质不满足要求时暂停进水，待水质回复后重新进水。
17.所述的自然净化区设液位监测仪，液位监测仪信号接入沉淀区第二进水阀门；所述的自然净化区底部设污泥监测仪，污泥监测仪信号接至污泥泵；所述的自然净化区设藻类监测仪，用于检测藻类生长情况。
18.所述的蓄水区设出水管，连接市政雨水管、污水厂尾水收纳水体和绿化灌溉用水。
19.所述的蓄水区第一出水管上设置自动阀门，自动阀门与自然净化区的液位监测仪信号相连，当液位超过设定值时，蓄水区第一出水管阀门开启，出水接至市政雨水管；所述的蓄水区第二出水管上设置自动阀门，自动阀门与沉淀区第二进水管阀门保持同步起闭和相同开启度；第二出水管出水接至自然水体或用于绿化灌溉。
20.一种适用于污水厂雨水控污调蓄的自循环景观水池的运行模式，其具体包括：1）雨天，第一进水管开启，雨水进入沉淀区，沉淀区底部阀门开启，初期雨水进入污水厂沉淀池处理，超过限定高度的降雨时，底部阀门关闭，雨水在沉淀区沉淀后溢流跌水进入自然净化区，自然净化区中的微生物对雨水中的污染物进行生物降解，水中的动植物以微生物为食，形成稳定的水生生态系统；超出自然净化区调蓄量的雨水进入蓄水区；蓄水区的得到净化的水排入市政雨水管网或再利用；2）晴天时，将自然净化区的水排出，液位保持为池深的1/2~1/4，将沉淀区和蓄水区的水排空至污水厂沉淀池；然后开启第二进水管，将反硝化滤池出水接至景观池的沉淀区，而后通过溢流跌水至自然净化区，自然净化区与蓄水区相连通，出水通过蓄水区出水管排出或再利用；3）当自然净化区的微生物产生的排泄物形成的底泥高度超过设定值时，污泥管开启，自然净化区底泥通过污泥泵抽至污水厂反硝化滤池，以此保证景观水池保持贫营养，避免微生物疯长，同时为污水厂反硝化滤池补充碳源；4）当景观水池出现水质异常或水生动植物过度生长时，景观水池的第三进水管开启，将加过消毒剂的污水厂尾水引入景观水池，对景观水池进行消毒。
21.本文明的主要创新点在于：1）将海绵理念与景观水池相结合，使景观水池不仅能美化环境，还能发挥海绵控污调蓄功能。将景观水池沉淀区截流的初期雨水排入污水厂沉淀池进行净化处理，中后期雨水进入自然净化区进行调蓄，使景观水池发挥雨水污染控制和调蓄功能；2）将景观水池与污水厂现状处理工艺相连接，利用污水厂现有处理设施出水对景观水池进行补水和活水，并补充自然净化区中微生物新陈代谢所需的营养物质。将污水厂
滤池的出水作为景观水池的补水，保证景观水池内水体流动性，同步为水生微生物提供营养，3）定期将景观水池自然净化区底部由微生物排泄物和水生植物残体组成的底泥排入反硝化滤池，为反硝化细菌补充碳源，强化反硝化滤池脱氮效果。
22.4）利用污水厂消毒后出水定期对景观水池进行消毒，防止病虫害。
23.相对于现有技术，本发明取得的有益技术效果为：响应海绵城市建设要求，利用污水厂现有设施处理初期雨水，并利用景观水池的水生生态系统对雨水进行进一步净化；下雨前放空沉淀区和蓄水区，预降自然净化区的水位，为雨水调蓄预留空间；响应双碳目标，充分利用污水处理厂现状工艺出水对景观水体进行补水，为景观水体的细菌和微生物等提供营养物质，保证其正常新陈代谢，保持水体流动性。利用消毒后的尾水对景观水池进行消毒，防止病虫害；定期将景观水体的底泥和微生物排泄物排至现状污水厂反硝化滤池，一方面保持景观水池的水质，实现景观水体的自循环；另一方面利用排泄物对反硝化滤池补碳，强化反硝化脱氮效果。
24.景观水池蓄水区的出水可用于绿化灌溉或其他设施补水等，实现了雨水和污水厂出水的再生利用。
附图说明
25.图1 为景观水池平面图。
26.图2为景观水池立面图。
具体实施方式
27.下面根据说明书附图和具体实施例，对本发明进行进一步阐述。
28.一种适用于污水厂雨水控污调蓄的自循环景观水池，所述景观水池包括沉淀区a、自然净化区b和蓄水区c。沉淀区的进水管有三根，分别连接污水厂区雨水管、反硝化滤池出水和出厂水；沉淀区和自然净化区有第一隔墙，沉淀区溢流出水通过隔墙顶跌水落入自然净化区；自然净化区设由水生动植物和鱼类组成的自然水生生态系统；蓄水区底部安装水泵，蓄水区有出水管，可连接市政雨水管、污水厂尾水收纳水体和绿化灌溉用水。自然净化区底部的微生物排泄物可以由污泥管输送至反硝化滤池。
29.所述景观水池的长宽比不小于4，长度和有效水深比不小于8，其中沉淀区与自然净化区的体积比不大于1：3；所述沉淀区与自然净化区设第一隔墙4，第一隔墙4高度比景观水池外墙低0.5m；所述自然净化区与蓄水区设第二隔墙5，第二隔墙5高度比第一隔墙4低0.3m；所述的沉淀区设三根进水管，第一进水管1连接污水厂区雨水管，第二进水管2连接反硝化滤池出水，第三污水管3连接污水厂尾水；所述的沉淀区第一进水管上设自动阀门，自动阀门与污水厂区雨量计信号连接。当雨量计监测到降雨时，第一进水管阀门开启，第二和第三进水管阀门关闭；所述的沉淀区底部设出水管6，出水管上设置自动阀门，自动阀门与雨量计信号相
连。当雨量计读数在设定值（5mm或12mm）以内时，沉淀区出水管阀门开启，初期污染雨水全部输送至污水厂沉淀池处理。当雨量计度数超过设定值时，沉淀区自动阀门关闭；所述的沉淀区底部出水管6的自动阀门，下雨初期，阀门开启，将初期5-12mm雨水输送至沉淀池；下雨中后期，阀门关闭，雨水在沉淀区沉淀；所述的沉淀区第二进水管上设自动阀门，当自然净化区的水位低于设定值时，第二进水管阀门开启，污水厂反硝化滤池出水进入景观水池进行补水，阀门开度控制在30%，保证景观水池中水体48h全部更新一次；当自然净化区的水质超过设定值时，第二进水管阀门开度控制在100%，保证景观池中水体16h全部更新一次。
30.所述的沉淀区第三进水管上设自动阀门，当自然净化区出现大量藻类异常生长，景观水池进入消毒模式，第三进水管阀门开启，污水厂尾水（消毒后出水）进入景观水池，阀门开度控制在100%，保证景观池中水体8h内全部更新，灭活藻类等。景观水池水体全部更新后，第三进水管阀门关闭，第二进水管开启，进入正常补水模式；所述的自然净化区底部设污泥管7，当自然净化区的底泥高度超过设定值时，污泥管开启，自然净化区底泥通过污泥泵抽至污水厂反硝化滤池；所述的自然净化区池深1/3处设连通管8，与蓄水区相连通；所述的沉淀区和自然净化区之间设隔墙，中后期雨水在沉淀区沉淀后通过隔墙跌水至自然净化区；所述的隔墙高度高于自然净化区的高度，沉淀区雨水通过跌水进入自然净化区，起到复氧和小瀑布的景观作用；所述的自然净化区种植水生植物，放养鱼类，通过食物链形成自然的水生生态系统；所述的第二进水阀门的进水水质要求为bod≤30mg/l，cod≤120mg/l，60mg/l≥ss≥30mg/l，溶解氧≥4mg/l。当水质满足要求时，阀门开启，当水质不满足要求时暂停进水，待水质回复后重新进水。
31.所述的自然净化区设液位监测仪，液位监测仪信号接入沉淀区第二进水阀门；所述的自然净化区底部设污泥监测仪，污泥监测仪信号接至污泥泵；所述的自然净化区设藻类监测仪，藻类监测仪信号接至沉淀区第三进水阀门；所述的蓄水区与自然净化区高度相同，蓄水池底部设水泵。
32.所述的蓄水区设两个出水管，分别连接市政雨水管、污水厂尾水收纳水体和绿化灌溉用水。
33.所述的蓄水区第一出水管9上设置自动阀门，自动阀门与自然净化区的液位监测仪信号相连，当液位超过设定值时，蓄水区第一出水管阀门开启，出水接至市政雨水管；所述的蓄水区第二出水管10上设置自动阀门，自动阀门与沉淀区第二进水管阀门保持同步起闭和相同开启度；第二出水管出水接至自然水体或用于绿化灌溉。
34.根据本发明的具体实施例，自循环景观水池的控制方法，其具体实施步骤包括：1）雨天，第一进水管开启，雨水进入沉淀区a，沉淀区底部阀门开启，初期雨水进入污水厂沉淀池处理。超过5-12mm的降雨时，底部阀门关闭，雨水在a区沉淀后溢流跌水进入自然净化区b，自然净化区中的微生物对雨水中的污染物进行生物降解，水中的动植物以微生物为食，形成稳定的水生生态系统。超出自然净化区b调蓄量的雨水进入蓄水区c；根据需
要，蓄水区的得到净化的水可以排入市政雨水管网或再利用；2）晴天时，将自然净化区的水排出，液位保持为池深的1/3，将沉淀区和蓄水区的水排空至污水厂沉淀池。然后开启第二进水管，将反硝化滤池出水接至景观池的沉淀区，而后通过溢流跌水至自然净化区，自然净化区与蓄水区相连通，出水通过蓄水区出水管排出或再利用。
35.3）晴天利用污水厂滤池出水对景观池进行补水，一方面使自然净化区水体保持流动性防止死水，另一方面滤池出水中的部分有机物可以作为食物供给自然净化区内微生物和动植物，保证它们的营养和新陈代谢。当自然净化区的微生物产生的排泄物形成的底泥高度超过设定值时，污泥管开启，自然净化区底泥通过污泥泵抽至污水厂反硝化滤池；以此保证景观水池保持贫营养，避免微生物疯长。
36.4）当景观水池出现水质异常或水生动植物过度生长时，景观水池的第三进水管开启，将加过消毒剂的污水厂尾水引入景观水池，对景观水池进行消毒。污水厂尾水的中消毒剂计量较低，远低于水生动植物的致死计量，仅会灭活或抑制细菌和病毒的生长，提高水体免疫力。
37.本发明的自循环景观水池，雨天，景观水池发挥控污和调蓄功能，初期污染雨水进入景观水池沉淀区，而后输送至污水厂现有沉淀池，对初期污染雨水进行混凝沉淀；中后期雨水通过沉淀区溢流至自然区，在自然净化区建立稳定的水生生态环境和微生物食物链，在进行雨水调蓄的同时，景观池内水生动植物对雨水进行净化，而后排入蓄水区进行再利用或就近排入河流；晴天，污水厂现有滤池出水为景观水池提供补水，补水中的少量有机物可以保证景观水池中细菌、微生物和水生动植物生长所需的营养物质；同时景观水池的底泥和生物的排泄物定期被清理并输送到现状污水厂沉淀池进行处理，使景观水体始终达到和趋于贫营养化状态；此外，定期利用污水厂现有消毒设施出水对景观水池进行消毒，最大限度提升景观水体免疫力和自净能力，防止病虫害。