生物強(qiáng)化自凈水質(zhì)技術(shù)在萌山水庫(kù)中的應(yīng)用

孟永國(guó)，孟慶剛

（1.淄博市萌山水庫(kù)管理中心，山東 淄博255318；2.淄博齊龍水利建筑工程有限公司，山東 淄博255318）

水生態(tài)綜合治理技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)一些污染嚴(yán)重的河流、湖泊、水庫(kù)等水域中得到了廣泛應(yīng)用，在改善水環(huán)境質(zhì)量方面發(fā)揮著重要的作用。結(jié)合水庫(kù)水生態(tài)實(shí)際，萌山水庫(kù)根據(jù)山東省水利廳、財(cái)政廳的有關(guān)通知要求，運(yùn)用《全省水利科技項(xiàng)目指導(dǎo)目錄（2015—2017）》中的第45項(xiàng)“生物強(qiáng)化自凈改善景觀水體水質(zhì)集成技術(shù)示范研究”，積極開(kāi)展了水庫(kù)水源地修復(fù)和保護(hù)技術(shù)研究與示范項(xiàng)目。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

萌山水庫(kù)位于淄博市文昌湖區(qū)萌水鎮(zhèn)夏侯村南，孝婦河一級(jí)支流范陽(yáng)河中游段，1958年11月動(dòng)工興建，1966年7月全部竣工，主體工程有大壩、溢洪道、輸水洞等。水庫(kù)總庫(kù)容約9 993萬(wàn)m3，興利庫(kù)容約5 840萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積0.65萬(wàn)hm2，年供水量約10萬(wàn)m3，是一座以防洪、灌溉、工業(yè)供水為主，兼作生態(tài)旅游、養(yǎng)殖等功能的綜合性重點(diǎn)中型水庫(kù)，是淄博市重要的水源地，也是張店、周村、淄川3城區(qū)的重要生態(tài)屏障，更是文昌湖旅游度假區(qū)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的基礎(chǔ)保障，但是，水庫(kù)水體的日益惡化制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

萌山水庫(kù)由于曾大面積網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)導(dǎo)致魚(yú)類糞便、殘餌等在水庫(kù)底部沉積、腐敗成為耗氧因子，導(dǎo)致水庫(kù)底部長(zhǎng)期缺氧，滋生出大量的病原體，造成水體氨氮、亞硝酸鹽氮等濃度過(guò)高，每年7~9月份隨著氣溫逐步升高，水域環(huán)境進(jìn)一步發(fā)生惡化。

2 水庫(kù)水源地修復(fù)和保護(hù)技術(shù)

萌山水庫(kù)水源地修復(fù)和保護(hù)技術(shù)研究與示范項(xiàng)目主要使用生態(tài)凈水船對(duì)水庫(kù)底層水進(jìn)行修復(fù)。生態(tài)凈水船可在不影響正常漁業(yè)養(yǎng)殖的情況下對(duì)水庫(kù)底泥及水庫(kù)底層水進(jìn)行凈化。其作用原理是將庫(kù)底沉積物提升至水面進(jìn)行氧化、分解，同時(shí)將水庫(kù)底泥中不易釋放的可溶性營(yíng)養(yǎng)鹽釋放至水體供菌藻再利用，從而使庫(kù)底沉積的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)重新參與到養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境循環(huán)系統(tǒng)中，即通過(guò)生態(tài)循環(huán)途徑來(lái)加強(qiáng)沉積營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的二次利用，最終達(dá)到改良水庫(kù)漁業(yè)生態(tài)環(huán)境和凈化水質(zhì)目的。

2.1 項(xiàng)目準(zhǔn)備工作

根據(jù)萌山水庫(kù)地形、水質(zhì)凈化需求以及凈水船作業(yè)條件等因素，對(duì)萌山水庫(kù)進(jìn)行了區(qū)域劃分，共分為5大區(qū)域，分別為放水洞區(qū)、庫(kù)東岸南唐家村區(qū)、西南侯區(qū)、水庫(kù)上游區(qū)和庫(kù)西岸張家村區(qū)。需進(jìn)行水體置換的區(qū)域面積約為41萬(wàn)m2，每50 m×50 m設(shè)置1個(gè)單元，共約165個(gè)單元；每10 m設(shè)置1個(gè)點(diǎn)位，每個(gè)單元共設(shè)置30個(gè)點(diǎn)位。生態(tài)凈水穿每周可進(jìn)行1個(gè)單元的水體凈化工作。

2.2 項(xiàng)目實(shí)施方法

1）設(shè)備的構(gòu)造。生態(tài)凈水船長(zhǎng)13 m，寬5 m，高4 m，吃水深度30 cm，抽水管長(zhǎng)20 m。主要配備2臺(tái)WP4C82-15型號(hào)柴油機(jī)（功率范圍為35~150 kW，轉(zhuǎn)速范圍為1 500~2 500 r/min，最低燃油耗為198 g/kW·h）、1臺(tái)50 kW TFS-50-4交流同步發(fā)電機(jī)、1臺(tái)ZSH船用泥沙泵（流量36-5 040 m3/h，揚(yáng)程3~80 m）、1臺(tái)IS150-125-315A型號(hào)離心式清水泵（流量224 m3/h）、2臺(tái)YX3-160M-4和1臺(tái)YX3-180M-4三相異步電動(dòng)機(jī)。

2）實(shí)施過(guò)程。工作人員將凈水船駛?cè)胫付▎卧?，拋錨固定船只，測(cè)量水深后開(kāi)始下放吸水導(dǎo)管.管頭須采用鋼絲濾網(wǎng)包裹，以防止吸入異物阻塞導(dǎo)管。導(dǎo)管下放位置不宜過(guò)高或過(guò)低，過(guò)高則將抽取水質(zhì)較好的表層水，達(dá)不到水質(zhì)凈化的目的；過(guò)低則因水庫(kù)庫(kù)底不平坦，容易扎入淤泥后引起堵塞。一般采用的深度為距離庫(kù)底1 m的位置。吸水導(dǎo)管下方就位后，啟動(dòng)泥沙泵，開(kāi)始抽水曝氣。一開(kāi)始抽取的水體為烏黑色，10~20 min后，水體逐漸變清，則表明該點(diǎn)位水體已經(jīng)置換曝氣完成，被溫躍層分開(kāi)的上下水體產(chǎn)生了對(duì)流運(yùn)動(dòng)，庫(kù)表氧氣通過(guò)溫躍層進(jìn)入庫(kù)底，達(dá)到了預(yù)期凈化效果。此時(shí)，移動(dòng)凈水船就可以前往下一個(gè)點(diǎn)位再次啟動(dòng)泥沙泵凈化水質(zhì)。在1個(gè)單元區(qū)域內(nèi)，凈水船凈水路線要按照蛇形方式行進(jìn)，防止遺漏點(diǎn)位。

3）實(shí)施時(shí)間。萌山水庫(kù)自2018年4月購(gòu)置生態(tài)凈水船開(kāi)始生物強(qiáng)化自凈水質(zhì)技術(shù)以來(lái)，凈水船每周運(yùn)行3~4 d，每天運(yùn)行6 h，冬天暫不運(yùn)行。截至2021年底，已累計(jì)運(yùn)行28個(gè)月，有效改善了水庫(kù)底層水質(zhì)。

3 效益分析

3.1 示范效應(yīng)

山東省現(xiàn)有大中型水庫(kù)250余座，大多數(shù)水庫(kù)實(shí)施網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)。網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)造成的水庫(kù)底層淤積物污染問(wèn)題已成為各水庫(kù)漁業(yè)生態(tài)治理的重要難題。萌山水庫(kù)生物強(qiáng)化自凈水質(zhì)技術(shù)項(xiàng)目的實(shí)施，可為山東省庫(kù)漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境治理探索出一條有效途徑。且在生物強(qiáng)化自凈水質(zhì)技術(shù)的推廣過(guò)程中，可為有效解決具體施工工藝、設(shè)備參數(shù)、控制流程等問(wèn)題提供良好的示范樣本，具有重要的示范意義。

3.2 漁業(yè)效益

實(shí)施治理工程后可明顯改善水庫(kù)水質(zhì)，從而促進(jìn)漁業(yè)增產(chǎn)。生物強(qiáng)化自凈水質(zhì)技術(shù)應(yīng)用后，萌山水庫(kù)每年漁業(yè)產(chǎn)量可提升至1.5萬(wàn)kg左右。同時(shí)清理出來(lái)的淤泥經(jīng)過(guò)處理后可作為優(yōu)質(zhì)的生物肥料，提升水庫(kù)周邊土地的肥力，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。

3.3 水質(zhì)效益

淄博市水文局定期對(duì)區(qū)域內(nèi)大中型水庫(kù)開(kāi)展市級(jí)水功能水質(zhì)檢測(cè)工作，每季度對(duì)萌山水庫(kù)進(jìn)行2次水質(zhì)檢測(cè)。水庫(kù)水源地生態(tài)修復(fù)和保護(hù)項(xiàng)目自2018年開(kāi)始實(shí)施，至2022年結(jié)束。通過(guò)對(duì)比《淄博市水功能區(qū)水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告》的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以看出：2017年萌山水庫(kù)水質(zhì)有3次達(dá)到III類水標(biāo)準(zhǔn)，5次達(dá)到IV類水標(biāo)準(zhǔn)；2021年，萌山水庫(kù)水質(zhì)全年均達(dá)到III類水標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)2017年與2021年的水質(zhì)對(duì)比可以得出，通過(guò)實(shí)施修復(fù)工程有效改善了水庫(kù)水質(zhì)，達(dá)到了項(xiàng)目預(yù)期的效果。

3.4 經(jīng)濟(jì)效益

萌山水庫(kù)水庫(kù)水源地生態(tài)修復(fù)和保護(hù)項(xiàng)目總投資為65萬(wàn)余元，實(shí)施后可有效降低用水企業(yè)的水質(zhì)凈化成本，大大推動(dòng)了提質(zhì)增效。用水企業(yè)。萌山水庫(kù)目前年供水量為1 000萬(wàn)m3，根據(jù)不同企業(yè)的需水要求，凈水成本約為0.1~0.5元/m3，按最低0.1元/m3計(jì)算，每年可給用水企業(yè)降低水質(zhì)凈化成本約100萬(wàn)元。與項(xiàng)目投資相比，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

4 結(jié)語(yǔ)

生物強(qiáng)化自凈水質(zhì)技術(shù)克服了化學(xué)方法凈化污水易造成的二次污染，具有投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用及運(yùn)行耗能低和污水處理效果好的優(yōu)勢(shì)。該項(xiàng)目完成后，能夠依靠生態(tài)凈化能力恢復(fù)水體本來(lái)面貌，同時(shí)融合了自然凈化和生物凈化優(yōu)點(diǎn)，使水庫(kù)水質(zhì)得到很好的改善，水體的透明度進(jìn)一步得到提高。且能涵養(yǎng)水源，改善區(qū)域內(nèi)小氣候，從而逐步提升水庫(kù)的生態(tài)環(huán)境，進(jìn)一步促進(jìn)水庫(kù)生態(tài)旅游和漁業(yè)養(yǎng)殖的發(fā)展。