岗南、黄壁庄水库及流域污染防治及生态修复

王琳

摘要：岗南、黄壁庄水库是石家庄市居民的主要生活饮用水源地，供应市区70%的生活用水，同时也作为首都北京的应急水源地，保护其水质至关重要。然而，岗南、黄壁庄水库随着人类活动的加剧，水体受污染程度越来越大，加强防护与生态修复迫在眉睫。为此本文介绍了岗南、黄壁庄水库的概况，并对其现状污染情况进行调查与分析，针对不同污染源提出污染防治对策，以及结合水库现状情况，提出生态修复建议。

Abstract： Gangnan Reservoir and Huangbizhuang Reservoir are the main drinking water source of Shijiazhuang， they supply 70% domestic water for city and also the emergency water source of Beijing. It is very important to protect their water quality. However， with the intensifies of human activity， the water pollution degree of Gangnan Reservoir and Huangbizhuang Reservoir is more and more serious. It is imminent to enhance the protection and ecological restoration. This paper introduces the overview of Gangnan Reservoir and Huangbizhuang Reservoir and investigates and analyzes its status quo of pollution. Aimed at the different sources of pollution， the control measures are put forward. Combined with the current situation of the reservoirs， the ecological restoration recommendations are put forward.

关键词：生活饮用水；水源地；污染防治；生态修复

Key words： drinking water；water source；pollution prevention and control；eco-restoration

中图分类号：X171.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）09-0180-03

0 引言

近年来，随着石家庄市环境形势的发展，水源保护的重要性日益突出。岗南、黄壁庄水库作为石家庄市的主要饮用水源地，于1996年开始向市区供水，到2011年供水量分别为岗南水库8000万m3，黄壁庄水库1300万m3，占市区总供水量的70%以上。同时，岗南、黄壁庄水库也是北京的备用水源地，于2008年开始供水，到2011年供水量已达到7000万m3，总供水量为5亿m3。

水资源危机目前已成为世界上一个十分尖锐的社会问题，不仅表现在水量不足，更反映在水质恶化。岗南、黄壁庄水库水环境也随着人类活动的加剧，水体受污染程度越来越大，水质指标的过高，直接影响石家庄市居民的饮用水安全、农副产品质量与食品安全等方面，更对社会可持续发展有着重要的影响。因此，需要对岗南、黄壁庄水库及流域污染进行防治并对其水库生态进行修复。

1 岗南、黄壁庄水库上游流域污染现状

岗南、黄壁庄水库上游污染源包括点源和非点源，点源主要包括各种工厂、企业等，根据2008年第十届全国人民代表大会常务委员会第三十二次会议修订《中华人民共和国水污染防治法》，以及2009年河北省第十一届人民代表大会常务委员会批准《石家庄市岗南黄壁庄水库饮用水水源污染防治条例》，石家庄市各级政府部门对岗南、黄壁庄水库及流域附近工业污染源进行了大力整顿有污染严重的企业通过各种措施实施了关停、整顿、搬迁和污染源治理，使一、二级保护区内无排放污染物项目，甚至准保护区内的工业企业数量大大减少，污染物排放量也随之大大减少。

随着上游流域点源污染治理力度的加强，非点源污染已逐步成为岗黄水库上游的主要污染源，这主要是由于上游流域地貌以丘陵、山地为主，坡耕地占了耕地面积很大比例，而且植被覆盖率低，上游广大农村基础设施薄弱，经济落后，生活污水、垃圾随意排放，一遇降雨，积存在土壤中的污染物随着降雨径流带入河流和库区，成为非点源污染物，严重影响库区水质，主要表现在汛期流入水库水体中氮、磷等营养物质浓度高于非汛期，库区水体TN、TP浓度较高。

非点源污染是指污染物在降水和径流冲刷作用下从整个集水面上汇入受纳水体而引起的水體污染。从广义上讲，除从明确排污口排出的工业废水、城市生活污水和城市污水处理厂出水外，其它能够造成水体污染的污染源都属于非点源污染。目前岗南、黄壁庄水库上游流域非点源污染主要包括村镇生活污染、农田化肥农药污染及水土流失等。

2 岗南、黄壁庄水库上游流域污染防治

控制对水库及上游流域的污染主要从两个方面：一是控制污染扩散源，即控制非点源污染的产生和排放；二是减少污染物向受纳水体的运移。具体内容主要包括：减少污染物的产生与排放，如统一收集与处理生活污水，生活垃圾的综合利用与无害化处理等；降低污染物的迁移能力，如利用农耕、水库滨带生态建设等。

2.1 生活污水污染防治

各县城的城镇污水处理厂及配套的污水管网建设比较完善，可以做到集中收集、统一处理，但远离县城的偏远农村区域，村镇分布相对分散，生活污水基本上没有经过任何处理便排放，对河流水质产生一定影响。

对此提出处理方案：对各村镇街道进行路面硬化，并加大力度建设排水管网系统，并根据当地情况和污水量建设适宜的污水处理（站）厂。对于这些比较分散的村镇，其废水宜采用合流制暗渠收集，收集后的生活污水要进行统一处理，污水处理工艺要因地制宜，根据各村镇经济水平和村镇规模大小，要充分考虑其投资、占地、运行维护、运行费用以及水质要求等方面因素，综合考虑后选择最适合的。经过集中收集处理后的生活污水，可用于灌溉农田、草坪、林地等，从既做到资源综合利用，又避免直接排入河流或水库中。

2.2 生活垃圾污染防治

人们在生活过程中会源源不断地产生各种生活垃圾，并存在于人们赖以生存的生活环境中，如不妥善处理不但污染居民的生活环境，还可防止垃圾中的氮、磷侵蚀土壤、污染水体。生活垃圾的随意堆放占用居民有限的生活空间，垃圾腐蚀后产生的恶臭气味以及滋生出的蚊虫鼠蝇等均对居民的生存环境造成污染和影响。此外，水库及上游支流周边农村生活区所产生的生活垃圾是其流域污染的重要来源之一。

河（库）岸边垃圾腐蚀后侵蚀土壤，再通过土壤流失污染水体；也可直接进入水体后，通过降解释放污染物质；即使在距水源较远的陆地上堆积，也可通过降雨腐化溶出，并通过雨水流入水体。此外，垃圾进入河道中堆积，影响水体的流动，降低河道自净容量。

解决垃圾问题首先就是选择合理的垃圾处理技术，其主要有四种：卫生填埋、堆肥（好氧发酵）、沼气（厌氧发酵）与焚烧。适用于农村地区的固体废弃物处理技术特征及使用范围见表1。垃圾卫生填埋作为垃圾处理的最终方式，因其处理成本低，比较适合农村情况，因而得到了广泛的应用。发展农村沼气对于解决山区农村能源短缺问题，解决农村固体废弃物污染具有显著的经济、社会和环境效益；利用人畜粪便、农田秸秆等生产沼气，解决了农村燃料来源；产生的沼渣、沼液是良好的有机肥，有利于作物的吸收；由于有机废弃物均能作为生产沼气的原料，所以固废的堆置和散失的问题也得到解决，环境卫生条件得到改善，氮、磷污染物的流失得以控制。

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经调查，本地区城镇生活垃圾处理主要以卫生填埋为主，其处理成本较低，又可做到无害化的最终处理，因而应用最为广泛。本此主要是针对水库周边农村地区的垃圾处理，从目前经济情况以及技术能力来看，处理成本较低的卫生填埋技术最为合适。

解决垃圾问题不但要选择合理的处理技术，垃圾的收集、贮运也是重要的解决部分。只有对生活垃圾统一管理、集中处置，才可以营造洁净良好的生存环境。

目前，各县城的城镇生活垃圾基本可以做到集中收集，街道两旁及生活区都设置了垃圾箱，环卫人员定期对垃圾进行收集和转运。石家庄的生活垃圾处理主要以填埋为主，但处理设施容量有限，日积月累的生活垃圾早已经超过了现有垃圾填埋场的承载能力。新增的垃圾无处处理的同时就要建设新的填埋场，以满足需求。

水库周边的生活区都是較县城相对偏僻的村镇，其特点是居住较为分散，覆盖面积较大，人口较不集中，生活垃圾产生量较大且随意堆放。因此，需要在村镇街头设立垃圾箱，田间可设垃圾坑，定点收集，定时清运。

2.3 水库岸带生态防护

岸带是指水陆交界处的两边，直至河水影响消失为止的地带。它是湿地的重要组成部分，并在调节气候、保持水土、防洪、保护流（水）域生态平衡等方面起着重要的作用。

河流水库岸带是水源水质最后的保护屏障，在陆地与水体之间增加湿地面积或建造植被缓冲带，其一功能是阻滞地表径流瞬时大量涌入，减轻洪峰所带来的影响；其二功能是稳固陆地与水体间的土壤，防止长期侵蚀后的水土流失；其三功能是过滤径流所带来的污染物（N、P养料），防止污染物过多而影响水体水质，进而预防养料过剩所造成水域生态系统的破坏。调查发现，岸边植被带对氮的截流率为89%，而农田的截流率为8%，磷的截流率分别为80%和41%。因此建设河流滨带，将会有效控制坡耕地和平原农田非点源污染的形成，这是控制地表径流的有效手段，给水环境污染设置了一道有效防线，保护河流水质。健康的河岸生态系统不仅可以“防洪”，还可以加强陆地的“水土保持”，防止水体出现“富营养化”。因此，它对整个流域生态系统的稳定循环起着重要的作用。

目前，岗南、黄壁庄水库均没有健康的岸带生态系统，河岸被侵蚀，岸带土壤被沙化，水陆交错植被群落受到破坏。因此需要根据现有水库岸带生态情况进行修复。水库岸带生态修复主要建设植被过滤带，其有很多种，包括草地、灌木、林木以及混合过滤带，但从耗资和维护上考虑，应用最为普遍的草地过滤带最合适。草地过滤带的宽度越宽，其过滤效果越好，岸带所起防护作用越大，但建设越宽占用土地越多，耗资越大，一般合理的宽度为5-8m。

水库与河流相比较其流速较缓，水源停留时间较长，更容易受周围各种因素影响其水质，在保护水源不受污染的同时，也要重视保护水库生态系统，保障其良好循环，提高水库的自净能力。因此在水库岸带生态修复的同时，还需要改善水域生态系统中的水环境。

2.4 水域生态系统修复——人工湿地

人工湿地系统是一种生物污水处理技术，其基本净化机理是：人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。湿地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。

湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。

库区内人工湿地优选适于湿地系统的高效去除N、P的水生植物，如芦苇、蒲草等，这两种水生植物能够在当地自然环境中茂盛生长的，并很容易移栽入湿地中。芦苇是一种多年生禾本科的挺水植物，颈部高达2.0m，其根系发达，长约50cm，具有较强的耐水性和去污能力，以及较强的输氧能力，是一种良好的净水植物。蒲草为多年生天南星科挺水植物，颈部以上能达到1.5m，根系长度可有50cm，具有较强的除氮能力。

实验湿地系统前半部分种植芦苇，后半部分种植蒲草，形成表流人工湿地。其有效区域为16.10m×5m×0.20m=16.1m3。

整个湿地系统试运行两个月，夏秋季稳定运行三个月，冬季运行一个月。取样检测的主要指标为PH、浊度、COD、TN、TP等。人工湿地系统自建成起昼夜连续运行，采样与监测每周进行一次。

这两套人工湿地系统于5月至11月期间运行，共约6个月。整个系统同样经历了试运行、稳定运行期、冬季运行期三个阶段。

湿地系统对浊度、COD、TN、TP的去除效果分别见图1。

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从图1中可以看出，试验期间进水浊度在3.5-12NTU之间，两湿地的出水浊度都非常稳定，基本稳定在1NTU左右。

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从图2中可以看出，该系统对水源水中COD的去除效果比较差，甚至偶尔还会出现出水浓度高于进水浓度，即使较稳定期间，对其去除效率基本在10%左右。

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从图3中可以看出，该系统对总氮的去除效果很好，而且很稳定。夏秋季节时出水浓度基本在1mg/L左右，去除效率基本在60%-90%之间。

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从图4中可以看出，该系统对总磷的去除效果还是很显著的，稳定期TP的去除率能够达到50%以上。

综上数据可以得出，本实验湿地处理微污染水源水的浊度有较好的处理效果，出水浊度非常稳定，基本稳定在1NTU左右；对COD的去除效果比较差，偶尔还有高出进水浓度的情况，较稳定时去除率在10%左右；对TN的去除率很高，出水浓度基本维持在1mg/L左右，去除效率基本在60%-90%之间；对总磷的去除效果还是很显著的，稳定期TP的去除率能够达到50%以上。

3 结论

岗南、黄壁庄水库上游污染治理已经迫在眉睫，水质污染直接影响居民饮水健康。本文中通过点、面污染源，分析水源可能受到的污染，并分别对其进行归纳整理。由此，对岗南、黄壁庄水库上游流域提出污染防治措施与建议，分别对生活污水、生活垃圾提出有针对性的污染防治措施以及水库岸带的生态修复和改善水域生态系统中的水环境。通过实验证明人工湿地系统对这种微污染的水源治理效果还是很显著的。岗南、黄壁庄水库上游水质在控制点、面污染源的同时，加上岸带生态防护以及人工湿地的治理将会有很大的改善。

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