水库污染问题分析与治理措施

2021-11-09郑海利史敏马鑫

水利水电工程设计 2021年3期

郑海利史敏马鑫

近几年来，随着人口的增加、城市建设及工业发展进度的加快，人类对水资源的需求不断增加，水资源的供需矛盾越演越烈，而水库作为工业、农业及生活用水的重要供水水源，其作用也越来越被重视。但由于近年来水库水体污染、库区底泥污染、藻类高发等诸多问题的出现，使得水质改善工作显得尤为重要，水库的水体安全性成为社会高度关注的民生问题。如何改善库区水质，控制水源污染，成为水资源开发和利用的核心内容。为了保证人们用水安全，需要对水源水质污染及富营养化等问题严格控制，有效改善水质，给人们提供一个健康、安全的生活环境。本文以山东烟台市浩岭水库整治项目为例，重点分析其存在问题及污染水体形成原因，并结合治理措施、水质改善长效管理等解决方案，以期为其他类似的水库污染治理工程项目提供参考经验。

1 水库概况

浩岭水库位于烟台市牟平区武宁街道闫家庄村南400 m 处，鱼鸟河支流小鱼鸟河上游，控制流域面积9.3 km2，河道干流的平均坡度为0.057，多年平均降水量770.5 mm，多年平均径流深235.10 mm。

水库于1960 年4 月竣工，是一座以防洪、灌溉、渔业养殖为主要功能的小（1）型水库，水库坝高15.24 m，坝顶宽度4 m，坝体为黏土心墙坝，现状总库容451 万m³；兴利库容292.4 万m³。由牟平区水利局为解决周边村庄用水问题而设计的，设计灌溉面积213.33 hm2。水库运行多年来，在拦蓄、削峰、减轻下游水旱灾害、保护和灌溉下游农田方面发挥了重大的作用，促进了农业结构调整和环境改善，保护了国民经济的稳定增长和社会经济的全面发展。

2 现状问题分析

2.1 水库现状

浩岭水库位于牟平区南侧，其周边为村庄及低山丘陵，上游来水除降雨补给外，基本均为村庄日常排水。现状靠近嵎峡河村村北到武宁街道严家庄村水库库尾回水区范围内，库区淤积较严重，存在水质差、底泥污染及生态环境恶化等环境问题，嵎岬河桥至水库下游泄洪道之间水质不达标。多年来，污染问题严重影响库区周边生态环境，给区域周边发展带来不良影响。

2.2 水质现状

选择水库周边4 处检测点进行检测，取样点均匀分布于库区尾水区及两侧区域。水库水体的治理标准需要满足《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准，根据《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准评估该检测点位污染程度，见表1。

表1 浩岭水库库区水体质量检测表

结合检测结果及质量分类标准分析可以看出，该检测点的水体的主要污染因子为有机污染物（COD——化学需氧量，BOD——生化需氧量、氨氮等）和重金属污染，故需要针对水体中的污染物种类，分类选用设计污染水体的处理措施及工艺。

2.3 底泥污染现状

通过库区淤泥检测成果，水库库尾区域重污染区域面积约1.15 万m2，平均深度约2.5 m；中度污染区域面积约3.14 万m2，平均深度约1.0 m；轻微污染区域面积约1 136 m2，平均深度约0.5 m。污染元素主要为铜、锌、铬、镍、铅、镉等重金属污染。另有建筑垃圾、生活垃圾，约8 800 m³，且有部分区域地下水污染，面积约3 400 m2。

2.4 污染来源分析

浩岭水库库尾由于历史原因，现状水体黑臭、库区整体环境质量较差。据调查污染源主要有沿河村庄（特别是上游两个村庄）生活污水和生活垃圾的随意排放以及多年淤积造成的内源污染；此外，库区东侧电镀厂重金属污染地块，废弃物的排放随雨水排入水库。日积月累，逐渐加剧，导致水库水质及周边环境恶化。

3 治理措施

工程治理措施及方案制定结合实际存在问题，有针对性的展开，以问题为导向，“有的放矢”，这样才能快速有效解决污染问题，治标治本。

本次结合以往工程治理经验及前期同类工程调研，经过现场调查及勘测，结合项目区域污染来源及受污染情况等，进行科学合理分析，针对不同污染区域污染问题，选择相应的治理措施，制定治理方案。

通过对浩岭水库状况调查分析，对污染区域进行摸底，确定外来污染源、土壤污染区域、水体黑臭区域等，制定相应的工程措施，确定采取综合治理方式，按照源头治理、内源底泥污染治理、生态修复等综合整治相结合的原则，彻底根治水体污染问题：首先控源截污，控制入库排污问题，改善入河水源水质；其次为内源治理，彻底挖除底泥内源污染；再次，通过内岸带生态修复和水体修复，逐步恢复水体自净能力。主要应用以下几种技术手段及措施。

（1）通过对库区周边进行详细的调查，确定外源污染源：上游生活污水、垃圾等；对于上游生活污水，采取截污纳管并处理达标后排放；对于垃圾等进行清理外运并安全处置。截污纳管：主要通过管道收集污水并输送至小型处理站，采用A2OMBR 处理工艺处理后进行排放。A2O-MBR 工艺是目前在农村污水中广泛应用的一种模块化的高效污水生物处理设备，该工艺以生物膜为净化主体的污水生物处理系统，充分发挥了生物厌氧、缺氧反应、MBR好氧氧化等生物反应对有机污染物的高效生物降解作用，具有的生物密度大、耐污能力强、动力消耗低、操作运行稳定、维护方便的特点，该工艺在高效脱碳的同时，还是一种高效脱氮除磷工艺，主要由生物部分A2O 工艺和MBR 膜组件组成，其工艺流程简图如图1所示。

图1 农村污水处理工艺流程图

（2）对于重金属内源污染土壤，采用异位固化稳定化技术处理，并对底泥进行资源化利用。固化稳定化技术是在重金属污染底泥中加入化学/生物稳定剂（改良剂或钝化剂），改变底泥的理化性质，使底泥对重金属产生强吸附或沉淀作用，降低底泥中重金属的生物有效性，或通过氧化/还原反应将高毒性重金属转化为低毒性形态，阻止重金属离子在环境中的迁移、扩散。对于加入的稳定剂，应结合实验结果进行综合选取，采用合适的药剂和工艺参数进行稳定化修复处理后，方可使修复后底泥浸出液中重金属的浓度值降至《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》标准限值以下。

（3）低于库周潜在的面源污染，采取库周岸坡加固和绿化方式减少水土流失。通过调查，发现水库周边存在面源污染及水提土流失问题，对库区水质产生不良影响。因此采取部分库周岸坡进行加固处理，防止冲刷破坏以及坍塌隐患，同时阻隔库区，防止周边区域不良水质直接进入库区。在进行岸坡加固的同时，考虑到生态及净化需求，对岸坡及岸坡坡顶进行绿化提升，绿化采用当地适生植物，水下边坡可种植如香蒲，芦苇、菖蒲等，水上边坡可种植草皮，小型灌木等。通过岸坡绿化工程，配合生态植物措施，起到截渗粗滤的作用，将浩岭水库打造出岸绿水清的效果。

（4）对于库区黑臭水体，采取底泥清淤、溢流坝结合水生植物生态系统净化提升水质；根据勘测水库多年沉积淤泥范围，对于无污染的淤泥区域，通过采取工程挖除措施进行处置，同时简易处理后外运作为周边农田堆肥处置，回收利用，经济环保。

为改善库区水质，修建透水坝1 座。溢流水坝起到阻隔库区，减缓污染源扩大的作用。溢流水坝的建造，设置在水域宽广的位置，延长水利停留时间，促进水中泥沙及营养盐的沉降。溢流坝采用砾石和碎石修筑，坝中设置滤料包，通过控制着水的渗流速度，在上游进行蓄水，抬高水位，延长停留时间，使水中污染物在物理沉降、自然降解、水生生物吸收的作用下，得以降低，由此净化了水质。另外，溢流坝可以避免由于降雨等因素导致的瞬间水流速增大，初期雨水直接进入库区。

此外在溢流坝内部区域，建设植物过渡带区域、生态浮床区域、净化塘3 个区域。从植物净化技术方面，就库区水体及库区周边进行植物的合理布置，利用水生生态系统，使水流在库区内充分停留，通过滤料、微生物、植物等的降解作用，吸收水中富营养化物质，减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体黑臭富营养化问题，提升水质。同时库区内通过不同水生植物合理搭配，形成低维护、生物多样性丰富的完整水生生态系统，同时也可防止水土流失。