生物滯留池綜合處理技術在錦繡川水庫的應用

李 雙，馬 萍

（濟南市水利工程服務中心，山東 濟南 250112）

錦繡川水庫位于濟南市南部山區(qū)，水庫駐地地面高差較大，水土流失嚴重，按照水庫歷年防汛記錄記載，最大入庫徑流可達300 m3/s，市區(qū)汛期降雨中心多分部在水庫流域范圍內(nèi)。目前錦繡川水庫庫區(qū)周邊存在水土流失、水質(zhì)惡化等問題。水庫周邊村莊眾多，村民耕種現(xiàn)象較為普遍，進入汛期后，雨水順高差經(jīng)過村莊道路，將大量沖積物和污染物攜帶后沖入水庫庫區(qū)，造成水庫庫容逐年減少、庫底淤積現(xiàn)象較為嚴重。同時水庫周邊面源污染較為嚴重，總氮含量一直超標；再加上生物污水和廢水隨著地表徑流流入水庫，導致水庫總磷、COD 等各項污染物增高，水庫水質(zhì)受到影響。為加強駐地水污染防治，減少水土流失，降低洪峰流量，錦繡川水庫服務處同相關科研部門建設開發(fā)了生物滯留池，以達到減少污染和水土保持的效果。

1 生物滯留池概述

在海綿工程和水保項目各項措施中，生物滯留池都是作為常見技術同各項措施進行配合使用。生物滯留池的理論依據(jù)為通過工程和生物措施的實施，減少水土流失，對污染物截留沉淀，達到凈化效果，項目的實施不產(chǎn)生其他有害物質(zhì)，不會對城市雨水另外增加其他物質(zhì)。降雨過程形成地表徑流后，雨水首先進入到生物滯留池蓄水層，通過覆蓋層和種植土層、人工填料層、砂層和礫石層等進行層層過濾和滲透，并通過生物措施對污染物逐步進行分解。在遲滯雨水的同時，日光蒸發(fā)也可顯著減少水量，減少水土流失。生物滯留池的去污效率監(jiān)控是進行生物滯留池的關鍵技術之一，建成的生物滯留池類型是否能夠有效去除暴雨徑流與污水徑流的污染物及其病原微生物，需要對其中污水中的常規(guī)指標通過現(xiàn)場取水水樣進行動態(tài)監(jiān)測。取樣的主要污染物指標為總氮、COD 等。生物滯留池技術資金投入少，雨水凈化效果好，日常管理維護方便，環(huán)境經(jīng)濟效益高。

2 主要建設內(nèi)容

項目實施充分利用錦繡川水庫項目區(qū)內(nèi)的地形和地勢，依據(jù)雨水的匯集方向，做好生物滯留池的選址。考慮生物滯留池的排水時限，將雨水匯集的時間逐步減緩，鋪好相關排水管。對生物滯留池的土建部分進行妥善設計和論證，建設前對所采用的吸附植物在實驗室進行模擬試驗，優(yōu)中選優(yōu)。生物滯留池盡可能采用本地植被，保證北方半干旱地區(qū)當?shù)氐纳锒鄻有裕⑶遗浜先ノ蹌討B(tài)檢測技術，確保生物滯留池在駐地發(fā)揮最大作用。

生物滯留池由蓄水層、人工填料層等各部分組成，生物滯留池同時和水庫駐地旱溪、滲透塘、地下蓄水池、綠植等各系統(tǒng)緊密相連，同時建設，共同起到減少雨水流失，減少地表積水現(xiàn)象，減低污染物排放的效果，生物滯留池經(jīng)計算可承載的雨水總容積為100 m3。

2.1 蓄水層

項目中蓄水池總設計填充厚度為0.2 m，總面積170 m2。將蓄水層設計在生物滯留池的最頂層主要起到滯留洪水，減緩雨水行洪速度，沉淀污染物的作用，同時雨水蓄積后經(jīng)過不斷蒸發(fā)、消散、滲透，水量不斷減少，改善了周邊氣候環(huán)境，對周邊綠植也起到很好的灌溉作用。

2.2 覆蓋層和種植土層

采用砂質(zhì)土壤和樹皮，主要作用是利用土層中各種植物，充分發(fā)揮生物降解作用，將各種有機污染物轉(zhuǎn)化為對水質(zhì)不存在污染的無機物，運用所含微生物對污染物進行分解，同時利用植物根系作用對污染物進行吸附，該層厚度為0.2 m。

2.3 人工填料層

項目在實施前對各項填料進行實驗室比選，最后選擇使用粉煤灰，粉煤灰對COD 等各項污染物吸附作用良好，粉煤灰總填充厚度為0.5 m，厚度增加確保各項污染物質(zhì)可被有效吸附。

2.4 沙層和礫石層

該部分均位于生物滯留池的下部，并在底部鋪設土工布。該層厚度為0.5 m，主要作用起到粒徑有效級配，對污染物進行遲滯和吸附，阻攔污染物進入土壤，同時減緩水流滲透速度，減少水土流失的作用。在人工填料層和礫石層之間鋪設150 mm 厚的砂層，目的是防止上層土壤經(jīng)過長期滲透進入透水管內(nèi)，造成水流不暢，無法發(fā)揮工程作用。

2.5 附屬配套設施

水管采用管徑0.1 mPVC 管，安設位置為滯留池頂部，主要作用為當強降雨雨量超出生物滯留池的承載能力時，及時將多余的雨水排出，并由排水系統(tǒng)導入到水庫地下蓄水池中。旁通管由DN110PVC 管制作，中間設置閘閥，以調(diào)節(jié)生物滯留塘的水位，方便洗車、沖廁、灌溉等，為方便檢測生物滯留池的工程效果，預留取樣口和檢修口。

2.6 綠化種植

生物滯留池周邊種植本地綠植和草坪，利用滯留池滲透、遲滯的雨水和周邊地形高差實施灌溉，做到了對雨水的有效利用。在綠植選擇上，以本地植物為主，盡可能不選擇入侵性物種；選擇對干旱有較強抗受能力又耐水的植物；選擇根系較發(fā)達對污染物吸附作用較好的植物。植物的選擇遵循生態(tài)優(yōu)先和因地制宜理念，根據(jù)生物滯留池周邊場地的地形情況和水文地質(zhì)特點等，對植物進行合理布局。

3 實驗數(shù)據(jù)分析

錦繡川水庫服務處在2021 年汛期3 次強降雨形成地表徑流后對生物滯留池水體分別進行取樣和分析，以每9 d作為一個周期，取樣時間為第一天、第三天、第五天、第七天和第九天，3 次降雨共取樣15 次。委托專業(yè)檢測機構對污染項目COD、總氮、氨氮和總磷等分別進行了檢測。

據(jù)上述3 次降雨后分別進行的檢測結果顯示，雨水在經(jīng)過旱溪進入生物滯留池后，通過對雨水截留、生物吸附和各項工程滲透沉淀，每次從取水水樣中的各項污染物指標都有了顯著下降，其中COD 最大削減量達到52%，總氮最大削減量達到了80%，其他各項污染物數(shù)值也均有顯著下降。從降雨強度來看，降雨強度越大，水體所含的污染物質(zhì)就越多，水體凈化的作用也越加明顯。從時間來看，前5 天的削減作用最為明顯，呈拋物線狀態(tài)，主要依靠的是生物滯留池的沉淀和滲透作用，其后下降趨勢逐漸成平滑斜線，主要依據(jù)的是生物滯留池的吸附作用，將水體污染物含量逐漸進行降低。通過工程實踐證明生物滯留池綜合處理技術在對總氮和COD 等污染物的處理方面作用明顯。

生物滯留池去除城市雨水主要污染物的關鍵技術，除了用于城市雨水與其他雨水，還可以應用于部分生活污水的處理，為后續(xù)生物滯留池的建設與更新提供基礎數(shù)據(jù)與依據(jù)；項目實施過程中，在對生物滯留池各種污染物去除效果進行動態(tài)檢測基礎上，普及了對各種污染物去除效率的檢測手段，確保在生物滯留池建成后仍然能夠有效去除污染物，起到示范和指導作用。

4 項目效益

通過在錦繡川水庫建設生物滯留池示范工程，充分應用了去除污染物動態(tài)檢測技術成果，在減少雨水徑流帶來水質(zhì)污染方面取得了顯著效益；項目的實施為水庫和各管理部門提供了有效管理模式，發(fā)揮了環(huán)保、高效、省工等作用，有效降低了氮磷污染負荷，為水生態(tài)環(huán)境的改善提供了理論依據(jù)和技術支持，為濟南市生物滯留池的建設提供可靠技術與方法，社會、環(huán)境、經(jīng)濟效益顯著。