生物強化自凈水質(zhì)技術(shù)在萌山水庫中的應(yīng)用

孟永國，孟慶剛

（1.淄博市萌山水庫管理中心，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)在國內(nèi)一些污染嚴重的河流、湖泊、水庫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)合水庫水生態(tài)實際，萌山水庫根據(jù)山東省水利廳、財政廳的有關(guān)通知要求，運用《全省水利科技項目指導(dǎo)目錄（2015—2017）》中的第45項“生物強化自凈改善景觀水體水質(zhì)集成技術(shù)示范研究”，積極開展了水庫水源地修復(fù)和保護技術(shù)研究與示范項目。

1 項目區(qū)概況

萌山水庫位于淄博市文昌湖區(qū)萌水鎮(zhèn)夏侯村南，孝婦河一級支流范陽河中游段，1958年11月動工興建，1966年7月全部竣工，主體工程有大壩、溢洪道、輸水洞等。水庫總庫容約9 993萬m3，興利庫容約5 840萬m3，設(shè)計灌溉面積0.65萬hm2，年供水量約10萬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中型水庫，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)實現(xiàn)跨越式發(fā)展的基礎(chǔ)保障，但是，水庫水體的日益惡化制約了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。

萌山水庫由于曾大面積網(wǎng)箱養(yǎng)魚導(dǎo)致魚類糞便、殘餌等在水庫底部沉積、腐敗成為耗氧因子，導(dǎo)致水庫底部長期缺氧，滋生出大量的病原體，造成水體氨氮、亞硝酸鹽氮等濃度過高，每年7~9月份隨著氣溫逐步升高，水域環(huán)境進一步發(fā)生惡化。

2 水庫水源地修復(fù)和保護技術(shù)

萌山水庫水源地修復(fù)和保護技術(shù)研究與示范項目主要使用生態(tài)凈水船對水庫底層水進行修復(fù)。生態(tài)凈水船可在不影響正常漁業(yè)養(yǎng)殖的情況下對水庫底泥及水庫底層水進行凈化。其作用原理是將庫底沉積物提升至水面進行氧化、分解，同時將水庫底泥中不易釋放的可溶性營養(yǎng)鹽釋放至水體供菌藻再利用，從而使庫底沉積的營養(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，即通過生態(tài)循環(huán)途徑來加強沉積營養(yǎng)物質(zhì)的二次利用，最終達到改良水庫漁業(yè)生態(tài)環(huán)境和凈化水質(zhì)目的。

2.1 項目準備工作

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

2.2 項目實施方法

1）設(shè)備的構(gòu)造。生態(tài)凈水船長13 m，寬5 m，高4 m，吃水深度30 cm，抽水管長20 m。主要配備2臺WP4C82-15型號柴油機（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50 kW TFS-50-4交流同步發(fā)電機、1臺ZSH船用泥沙泵（流量36-5 040 m3/h，揚程3~80 m）、1臺IS150-125-315A型號離心式清水泵（流量224 m3/h）、2臺YX3-160M-4和1臺YX3-180M-4三相異步電動機。

2）實施過程。工作人員將凈水船駛?cè)胫付▎卧?，拋錨固定船只，測量水深后開始下放吸水導(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)管下放位置不宜過高或過低，過高則將抽取水質(zhì)較好的表層水，達不到水質(zhì)凈化的目的；過低則因水庫庫底不平坦，容易扎入淤泥后引起堵塞。一般采用的深度為距離庫底1 m的位置。吸水導(dǎo)管下方就位后，啟動泥沙泵，開始抽水曝氣。一開始抽取的水體為烏黑色，10~20 min后，水體逐漸變清，則表明該點位水體已經(jīng)置換曝氣完成，被溫躍層分開的上下水體產(chǎn)生了對流運動，庫表氧氣通過溫躍層進入庫底，達到了預(yù)期凈化效果。此時，移動凈水船就可以前往下一個點位再次啟動泥沙泵凈化水質(zhì)。在1個單元區(qū)域內(nèi)，凈水船凈水路線要按照蛇形方式行進，防止遺漏點位。

3）實施時間。萌山水庫自2018年4月購置生態(tài)凈水船開始生物強化自凈水質(zhì)技術(shù)以來，凈水船每周運行3~4 d，每天運行6 h，冬天暫不運行。截至2021年底，已累計運行28個月，有效改善了水庫底層水質(zhì)。

3 效益分析

3.1 示范效應(yīng)

山東省現(xiàn)有大中型水庫250余座，大多數(shù)水庫實施網(wǎng)箱養(yǎng)魚。網(wǎng)箱養(yǎng)魚造成的水庫底層淤積物污染問題已成為各水庫漁業(yè)生態(tài)治理的重要難題。萌山水庫生物強化自凈水質(zhì)技術(shù)項目的實施，可為山東省庫漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境治理探索出一條有效途徑。且在生物強化自凈水質(zhì)技術(shù)的推廣過程中，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

實施治理工程后可明顯改善水庫水質(zhì)，從而促進漁業(yè)增產(chǎn)。生物強化自凈水質(zhì)技術(shù)應(yīng)用后，萌山水庫每年漁業(yè)產(chǎn)量可提升至1.5萬kg左右。同時清理出來的淤泥經(jīng)過處理后可作為優(yōu)質(zhì)的生物肥料，提升水庫周邊土地的肥力，對當?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區(qū)域內(nèi)大中型水庫開展市級水功能水質(zhì)檢測工作，每季度對萌山水庫進行2次水質(zhì)檢測。水庫水源地生態(tài)修復(fù)和保護項目自2018年開始實施，至2022年結(jié)束。通過對比《淄博市水功能區(qū)水質(zhì)檢測報告》的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以看出：2017年萌山水庫水質(zhì)有3次達到III類水標準，5次達到IV類水標準；2021年，萌山水庫水質(zhì)全年均達到III類水標準。通過2017年與2021年的水質(zhì)對比可以得出，通過實施修復(fù)工程有效改善了水庫水質(zhì)，達到了項目預(yù)期的效果。

3.4 經(jīng)濟效益

萌山水庫水庫水源地生態(tài)修復(fù)和保護項目總投資為65萬余元，實施后可有效降低用水企業(yè)的水質(zhì)凈化成本，大大推動了提質(zhì)增效。用水企業(yè)。萌山水庫目前年供水量為1 000萬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計算，每年可給用水企業(yè)降低水質(zhì)凈化成本約100萬元。與項目投資相比，帶來的經(jīng)濟效益非?？捎^。

4 結(jié)語

生物強化自凈水質(zhì)技術(shù)克服了化學(xué)方法凈化污水易造成的二次污染，具有投資費用、運行費用及運行耗能低和污水處理效果好的優(yōu)勢。該項目完成后，能夠依靠生態(tài)凈化能力恢復(fù)水體本來面貌，同時融合了自然凈化和生物凈化優(yōu)點，使水庫水質(zhì)得到很好的改善，水體的透明度進一步得到提高。且能涵養(yǎng)水源，改善區(qū)域內(nèi)小氣候，從而逐步提升水庫的生態(tài)環(huán)境，進一步促進水庫生態(tài)旅游和漁業(yè)養(yǎng)殖的發(fā)展。