平潭縣三十六腳湖水環境問題及周邊工程治理對策淺析

翁彩云

平潭縣三十六腳湖水環境問題及周邊工程治理對策淺析

翁彩云

福州市環境科學研究所

平潭三十六腳湖是平潭縣唯一的飲用水源地。介紹三十六腳湖飲用水源地水環境現狀，針對水質日益惡化的情況，提出定時清淤、周邊生態氧化塘工程治理等有效措施。

水庫淤積 生活污染 農業污染 定時清淤 周邊生態塘系統工程 治理對策

1 三十六腳湖概況及水環境現狀

平潭三十六腳湖是福建省最大的天然淡水湖,位于海壇島中部的北厝鄉東北，距縣城3.7km，湖泊面積2.1km2，流域面積13.4 km2，正常庫容量1290萬m3(高程16m)。自1975年以來，三十六腳湖一直是平潭縣唯一的飲用水源地，有平潭縣的“生命湖”之稱，功能區劃執行地面水Ⅱ類水標準。三十六腳湖水庫多年來平均來水補給量為720萬m3，但湖水有效供給量年僅366.64~468.38萬m3。由于近年來連續干旱，三十六腳湖水庫的來水量已遠不能滿足城區擴大、人口增加和國民經濟發展的需要，水的供需矛盾日益突出。

截止至2008年底，三十六腳湖水庫周邊人口6800人，包括8個行政村、19個自然村。據調查，水庫水體氮、磷來源主要包括：北厝鎮和嵐城鄉城鎮居民的生活污水的直接排入；流域內養殖業（西樓部隊養雞場等）廢水糞便堆場滲淅水等隨降水徑流入庫；農田施用過量農藥、化肥隨農田排水和降雨徑流入庫；山林山地土壤中氮、磷隨徑流入庫。

據平潭縣環保監測站近三年（2004年~2006年）的監測資料，參照GB3838-2002地表水環境質量標準，監測的各項指標基本上符合GB3838-2002Ⅱ類水標準，但生化需氧量、總磷偶有超標。據現有的數據，三十六腳湖的富營養化總評分值為32，屬中營養。

1.1 水庫淤積及其危害

自1996年以來，在全部停止農業用水的同時，三十六腳湖還一直處在死水位10.10米，在庫容 350萬m3以上，現已面臨枯竭的境地。目前各處淤積厚度在0.18-1.52m之間。淤積各點庫盆底部淤積量最大，淤積厚度達1.52m，相當于年淤積厚度58.4mm、其次是自來水廠取水口附近，淤積厚度達1.24m，相當于年淤積厚度47.7mm；庫灣湖尾處淤積量最小，實測淤積厚度僅0.18m，相當于年淤積厚度6.9mm；其余各處較均衡。水庫淤積將影響水庫庫容和使用壽命。

水庫氮、磷來源主要是淤積物和底泥中氮、磷元素向水體的釋放，藻類死亡殘骸腐敗分解，肌體中氮、磷的回歸，以及水體中各級營養者以分泌物、排泄物等形式向水體釋放。夏季高溫時，淤積物和底泥的釋放作用加劇，三十六腳湖偶有大量死魚浮出水面現象發生。

1.2 生活污染源

三十六腳湖流域面積13.4 km2，流域內包括院厝邊、北洋、湖西、湖南、東盛、華光、六樓等八個行政村，流域內現有人口約6800人，按每人每日產生COD 0.10kg，BOD50.08kg、總磷0.001kg，則該流域每日生活污染源產生量為COD 680kg，BOD5 544kg、總磷6.8kg。

院厝邊等四個行政村生活污染源預測結果見表1。

表1 院厝邊等四個行政村生活污染源預測結果

1.3 農業污染源

農田排水、地表逕流以及畜牧糞便產生的非點源是流域中主要的污染源。

溪流域內林地、荒地等山地所占比例很大。據有關資料，三十六腳湖流域內林地、荒地約占土地面積的65%，耕地面積占13%，則林業、荒地面積8.71 km2，耕地面積約1.61 km2。有關資料表明，山地、森林的土壤磷流失量為0.05～0.25 kg / km2·d，計算中取0.14 kg/ km2·d。另外土壤流失中CODmn負荷量約3.58 kg/ km2·d。根據平潭縣施用化肥統計資料分析，每畝施用磷肥15kg，農田施用肥流失量約10%計。流域內（中南村）圈養蛋雞1.1萬頭，家禽生豬約250頭，每頭雞每日產生CODmn 10g/頭.日、總磷1g/頭.日，每頭豬每日產生CODmn 200g/頭.日、總磷20.5g/頭.日，經過近年的努力，現蛋雞場已搬遷。

根據以上的有關參數預測，流域中農田等非點源污染源預測結果見表2。

表2 農業污染源 單位:kg/日

1.4 污水量預測

進入三十六腳湖的COD來源于生活污染源和農業污染源，總磷主要來源農業污染源。其中，流域中院厝邊等四個行政村生活污水及周邊農田施肥對三十六腳湖自來水取水口會造成直接的影響。

三十六腳湖周邊的研斗村、西樓村、北洋村、湖尾村等4個村莊的生活污水相對集中，并均經地表水溝集中排放到三十六腳湖。因此，應主要針對上述4個村莊的生活污水和初期雨水進行治理，污水設計水量應綜合考慮村莊的生活污水和初期雨量，具體見表3。

表3 三十六腳湖周邊的4個村莊的污水量預測結果

2 治理對策

2.1 庫區治理

水體富營養化的本質是水體接納了過量的營養物質，尤其是接納了過量的氮磷物質，造成藻類及其它水生生物異常繁殖，水體透明度下降，水庫深層缺氧，水質惡化，同時淤積物釋放物污染水體水質也加劇水體深層缺氧。湖庫在夏秋季節發生藍藻“水華”現象則是水體富營養化的典型特征。水體一旦富營養化，將給人民生活、工農業生產、水產業等造成巨大的損失，因此定時清淤、疏浚、沖污是庫區治理的常規方法。

2.2 庫區周邊工程治理

水體富營養化的發展是非常迅速的，一旦進入富營養化，治理工作將變得非常困難。因此，重要的是應防范于未然。既然富營養化的本質在于水體中氮磷物質的過量積累，那么，無論是防范還是治理富營養化，其基本手段都在于減少水庫中的氮磷物質。

針對三十六腳湖的環境特點，并經實地勘測，我認為在對庫區本身定時進行清淤的同時, 控制庫區周邊和上游來水的磷、氮污染源對控制水庫的富營養化程度是至關重要的。建議對三十六腳湖周邊的主要村落逐個實行生態塘系統工程治理，以減輕三十六腳湖的總泥沙量和污染負荷。

鑒于傳統的塘系統占地面積大、處理效率低、產生藻類等缺點，特推薦生態塘系統。生態塘系統通過在塘系統中人為地建立起穩定的食物鏈網，使塘本身既是污水處理單元又是利用單元，在污水處理的同時實現了污水資源化。生態濾床核心技術EPS工藝（污水處理與利用生態塘，專利號200620014590.4），由王寶貞院士研發，主要應用于污水處理廠尾水的資源化利用和小型湖泊水質改善工程，出水水質可達到地表水Ⅳ類標準。王寶貞從七十年代起，研究開發并逐漸完善了EPS工藝，它以太陽能為初始能源通過凈化塘、曝氣塘、水生植物塘、水產、水禽養殖塘和人工濕地等形成了由多條食物鏈構成的人工生態系統，實現了污水資源化的處理技術。他在國際上首先開發的這種經濟、節能的生態系統(EWTUS)和生態塘(Eco-pond)的污水處理技術，引起了國際污水處理界的高度重視與好評。

根據王寶貞院士研發，主要應用于污水處理廠尾水的資源化利用和小型湖泊水質改善工程的污水處理技術的總體思路,我們對三十六腳湖的重要村點研斗村、西樓村、湖尾村和北洋村提出了生態治理主要方案設計。

2.2.1研斗村污水處理方案設計

研斗村地處三十六腳湖取水口周邊，現有人口205人，每天約排放生活污水10t，按照現有的研斗村及周邊匯水區集水面積計算20分鐘暴雨量為150t，擬定設計水量為100t/天，利用該村現有一口池塘作為生活污水和初期雨水的匯水池，再利用入庫河道建設一個預處理水池，建設一個日處理100t/天的生態濾床處理系統（詳見圖1）。通過對匯水池的改造、清淤，水面種植合適的水生植物等，達到研斗村生活污水和初期雨水的有效收集；進而，在河道的入湖口建設一個攔水壩，基本上能夠達到上述污水的二次有效攔截和沉淀，攔水壩采取跨流式設計，當暴雨時節水量暴漲時，能實現地面徑流沉淀后，跨越攔水壩直接匯入三十六腳湖。正常氣候條件情況下，攔水壩里的沉淀后污水將通過提升進入配套過濾池和生態濾床處理系統，得到有效的處理。鑒于收集到的雨水和地面徑流屬農村點源和面源形成的，因而生態濾床將不再采取防滲處理，即正常氣候條件下，可實現污水的零排放，不會造成對三十六腳湖的直接影響。研斗村生態治理主要工程項目投資預算為52.25萬元。詳見表4。

圖1 研斗村污水處理方案示意圖

表4 研斗村生態治理主要工程項目及投資預算

2.2.2西樓村污水處理方案設計

西樓村地處三十六腳湖周邊，約距離取水口500m，現有人口305人，每天約排放生活污水15t，按照現有的西樓村及周邊匯水區集水面積計算20分鐘暴雨量為200t，擬定設計水量為150t/天，利用該村現有納水河道入湖口建設一個攔水壩，建成一個生態塘處理系統（水面75m×20m）。詳見圖2。通過對生態塘的改造、清淤、坡岸維修、安裝曝氣設備，水面種植合適的水生植物等，達到西樓村生活污水和初期雨水的有效收集、沉淀和生態治理；攔水壩采取跨流式設計，當暴雨時節水量暴漲時，能實現地面徑流沉淀后，跨越攔水壩直接匯入三十六腳湖。正常氣候條件情況下，攔水壩里的污水將在曝氣好氧環境下，通過生態塘中水生植物和微生物的綜合處理，污水得到有效的凈化。西樓村生態治理主要工程項目投資預算為49.1萬元。詳見表5。

表5 西樓村生態治理主要工程項目及投資預算

圖2 西樓村污水處理方案示意圖

2.2.3湖尾村污水處理方案設計

湖尾村地處三十六腳湖周邊，目前污水尚未得到有效處理，已構成對水源地的污染影響。該村現有人口291人，每天約排放生活污水15t，按照現有的湖尾村及周邊匯水區集水面積計算20分鐘暴雨量為200t，擬定設計水量為150t/天。利用該村現有300米左右排污河道入湖口建設四個攔水壩，建成一個集水沉淀池（80m×4.5m）和三級（70m×4.5m、70m×4.5m、70m×4.5m）生態塘處理系統。詳見圖3。通過對生態塘的改造、清淤、坡岸維修、安裝曝氣設備，水面種植合適的水生植物和適當養殖水生動物等，達到湖尾村生活污水和初期雨水的有效收集、沉淀和生態治理；攔水壩采取跨流式設計，當暴雨時節水量暴漲時，能實現地面徑流沉淀后，跨越攔水壩直接匯入三十六腳湖。正常氣候條件情況下，集水池內的污水將依次流入生態塘，在曝氣好氧環境下，通過生態塘中水生植物和微生物的綜合處理，污水得到有效的凈化，處理達到地表水Ⅳ、Ⅴ類水質標準匯入三十六腳湖。湖尾村生態治理主要工程項目投資預算為67.8萬元。詳見表6。

表6 湖尾村生態治理主要工程項目及投資預算

圖3 湖尾村污水處理方案示意圖

2.2.4北洋村污水處理方案設計

北洋村地處三十六腳湖周邊，目前污水尚未得到有效處理，已構成對水源地的污染影響。該村現有人口267人，每天約排放生活污水14t，按照現有的北洋村及周邊匯水區集水面積計算20分鐘暴雨量為200t，擬定設計水量為150t/天。利用該村現有納水100m×80m左右的魚塘進行生態塘改造，排污河道入池塘段建設一道攔水壩，在魚塘中部建設一道攔水壩，魚塘末端入湖口再建一道攔水壩，建成一個集水沉淀池和二級生態塘處理系統。詳見圖4。通過對生態塘的改造、清淤、坡岸維修、安裝曝氣設備，水面種植合適的水生植物和養殖水生動物等，達到北洋村生活污水和初期雨水的有效收集、沉淀和生態治理；攔水壩采取跨流式設計，當暴雨時節水量暴漲時，能實現地面徑流沉淀后，跨越攔水壩直接匯入三十六腳湖。正常氣候條件情況下，集水池內的污水將依次流入生態塘（集水沉淀池和一、二級生態塘），在曝氣好氧環境下，通過生態塘中水生植物、水生動物和微生物的綜合處理，污水得到有效的凈化，處理達到地表水Ⅳ、Ⅴ類水質標準匯入三十六腳湖。北洋村生態治理主要工程項目投資預算為191.1萬元。詳見表7。

表7 北洋村生態治理主要工程項目及投資預算

圖4 北洋村污水處理方案示意圖

3 生態治理投資預算

從表4、5、6、7中可知，生態治理主要工程項目一般包括匯水口和入湖口格柵、匯水池（包括清淤、改造和曝氣設備）、水泵（一備一用）、過濾池及配套管件、生態濾床（濾池，包括布水管、濾料、面層綠化）、拱形攔水壩（高2~4m，厚度從側面看基本上為上邊1m下邊1.5 m的梯形, 跨度寬依照實際地形為8~100 m不等）、坡岸維修、系統配電和用地補償費。經初步估算，研斗村和西樓村的生態塘面積均約為1500 m2，工程費用大約都在50萬元左右；而湖尾村因要建四個小攔水壩，所以造價要高些，約達68萬元；北洋村生態塘面積高達8000 m2左右，要設三個攔水壩，因此工程造價將高達190萬元。

4 結語

長期以來，平潭縣人民政府為三十六腳湖的治理做了大量的工作，已逐步建立起政府負責、部門配合、上下聯動、協同長效的聯動機制。

但是在加強管理的同時，開展與飲用水源保護密切相關的循環經濟、水生態修復、水污染治理、污染預警預報、水資源節約和循環利用等重要技術的研究、開發及應用將是未來水庫綜合整治的必經之路。政府部門除了關注庫區本身的治理工作外，還應縱深推進周邊環境的專項整治行動，把深化專項整治作為一項長期工作抓實抓好，實施流域統一管理、全面治理。

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