安寧市車木河水庫治理中表流濕地技術應用

趙祥華，殷曉松，金曉瑾，田 軍

（云南省環(huán)境科學研究院，云南昆明650034）

安寧市車木河水庫治理中表流濕地技術應用

趙祥華，殷曉松，金曉瑾，田 軍

（云南省環(huán)境科學研究院，云南昆明650034）

表流濕地屬于生態(tài)治污技術的一種，在污水處理廠尾水的深度凈化和對微污染水體進行治理方面有廣泛的應用前景。本文介紹了在安寧車木河水庫上游兩條河流末端應用表流濕地技術進行生態(tài)治污，并取得治污效益明顯、生態(tài)功能恢復及景觀改善顯著的成功案例。

微污染河水；表流濕地；車木河水庫；安寧

1 背景

車木河水庫位于安寧市南部，是安寧市的城市飲用水水源地，供給安寧市市區(qū)含昆鋼生活區(qū)生活用水，每月平均供水量約為60萬t。根據(jù) 《云南省地表水水環(huán)境功能區(qū)劃（復審）》 （2001年6月），車木河水庫的主要功能為集中式生活飲用水水源地一級保護區(qū)，功能劃分為Ⅱ類，水體保護目標為Ⅱ類水。車木河水庫屬金沙江水系螳螂川支系，流域內主要補水河流有兩條，一條為雙河，發(fā)源于晉寧縣，徑流面積159.35km2，多年平均產水量2814.3萬m3，為常流河，補給水量約占總量的80%左右。另一條為招壩小河，補給水量約占總量的20%左右。近年來，雙河及招壩小河受沿途農田面源及村落污水污染，水質稍有下降。為削減車木河入庫污染物輸入量，改善雙河入庫口及招壩小河入庫口近岸水域水質，2008年在雙河入庫口實施了車木河水庫濕地一期工程，2009年在招壩小河入庫口建設了車木河水庫濕地二期工程。兩期工程將利用車木河入庫口處的淺灘地或部分低洼地，建設表流人工濕地工程，一方面攔截了上游泥沙，削減了入庫污染負荷，另一方面恢復了入庫河口淺灘良性生態(tài)系統(tǒng)。

1.1 車木河水庫簡介

車木河水庫始建于1958年8月，1959年5月完工，后經(jīng)過多次配套加固擴建，特別是1996年～2001年該庫最大的一次加固擴建工程，形成了由主壩、副壩、溢洪道、輸水隧洞等配套設施組成的水利樞紐。水庫正常水位為1948.0m，相應庫容為3706.6萬m3，50年一遇洪水位為1949.49 m，相應庫容為4252.4萬m3。水庫年農業(yè)生產灌溉供水800萬m3，工業(yè)生產供水473萬m3，城市生活供水692萬m3。

水庫建成近50年來，對減輕下游洪水災害、灌溉下游農田、提供安寧城市生活用水、保障工業(yè)生產用水等方面發(fā)揮了重要作用。

1.2 庫區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

由于該水庫是安寧市的重要水源地，因此它的保護受到各級政府的高度重視。車木河水庫水源保護區(qū)共有森林面積93.4km2，森林覆蓋率為60%。主要樹種有云南松、華山松、滇油杉、軟枝杉、滇白楊、旱冬瓜、櫟類等。因此總體上評價生態(tài)環(huán)境優(yōu)良。

1.3 水庫上游來水水質現(xiàn)狀

根據(jù)安寧市環(huán)境監(jiān)測站每年對車木河水庫進行的水質監(jiān)測結果，2002年為Ⅳ類水，2001、2003為Ⅲ類水。2004年和2005年年均值無超標項目，水質評價類別為Ⅱ類水。

2005年對車木河水庫上游來水僅測了一個點，監(jiān)測項目也不夠，沒有代表性。為全面查清上游來水情況，2007年對上游來水按照規(guī)范重新選擇和增加監(jiān)測點及監(jiān)測項目進行測定。監(jiān)測點位：車木河水庫上游來水分別為晉寧雙河和招壩小河，監(jiān)測點位為雙河通過溫水村進村口及入庫口，招壩小河通過魯資村進村口及入庫口。監(jiān)測結果見表1。

由表1可見，兩條河水在經(jīng)過村莊后，氨氮、總氮、總磷、五日生化需氧量均有上升的趨勢，說明河水受到了村落生活污染源的影響，特別是總氮、化學需氧量、五日生化需氧量均達不到Ⅱ類水質標準要求。

表1 2007年車木河水庫上游來水水質監(jiān)測結果 （mg／L）

2 車木河入庫口濕地工程的意義

在車木河入庫河口恢復和建設河口濕地，對車木河河水進行處理，改善河水水質，削減入庫污染負荷，恢復河口區(qū)生態(tài)環(huán)境，對車木河水庫的保護有重要意義。主要表現(xiàn)在：

（1）能增強車木河河口區(qū)環(huán)境凈化功能，降低入庫污染負荷，攔截泥砂、改善近岸水域水質。濕地系統(tǒng)的建設將有效凈化車木河河水，去除有機物及N、P等營養(yǎng)物質，大大減少污染物的入庫量，從而改善水環(huán)境質量，恢復近岸水域水體功能。

（2）修復已破壞的河口區(qū)鳥類、魚類生境，實施良性生態(tài)系統(tǒng)重建，將大面積增加水生、濕生植物，增加綠地面積，建立合理、完善的庫區(qū)生態(tài)群落結構，增加生物多樣性，使車木河河口區(qū)生態(tài)系統(tǒng)步入良性循環(huán)。

（3）能改善河口區(qū)生態(tài)景觀效果。項目的實施不僅改善水環(huán)境質量，還將通過河道垃圾的攔截打撈、場地的修整等使河口區(qū)生態(tài)景觀效果大大改善，美化環(huán)境，愉悅心境。

3 濕地主要設計參數(shù)

3.1 設計處理規(guī)模

處理規(guī)模的確定一方面根據(jù)車木河水庫來水量情況，另一方面也應考慮工程區(qū)占地面積大小、投資規(guī)模等綜合確定。人工濕地水利表面負荷一般為0.1～1.5m3／m2·d，其中潛流濕地表面負荷相對較高，表層流濕地相對較低，而根據(jù)場地條件，建設多級人工潛流濕地投資大、管理難，故表面負荷不宜過大。一期濕地最大可利用土地面積為17.65hm2，按照水利表面負荷0.18 m3／m2·d計，最大可處理31771m3／d，因此確定一期人工濕地處理能力為平均30000m3／d。二期濕地最大可利用土地面積為1.43hm2，按照水利表面負荷0.18m3／m2·d計，最大可處理2572m3／d，因此確定二期人工濕地處理能力為平均2500m3／d。通過校核濕地可滿足枯水、平水期水處理要求；豐水期流量較大時可進行初級沉淀處理，多余的則通過閘門溢流。

3.2 設計處理水質

處理出水水質目標主要根據(jù)處理水體現(xiàn)狀水質情況、處理后接納水體的功能要求及濕地可能達到的去除率綜合確定。通過表1的分析，車木河水質屬典型的微污染河水，處理出水按污染物去除率計算確定，并參考地表水質標準進行對比分析，詳見表2。

表2 設計進出水水質 （mg／L）

3.3 工藝流程

車木河水庫濕地工程均采用表流濕地工藝，其中一期采用了四級表流濕地、二期濕地中受面積的影響只采用了兩級表流濕地，在預處理部分中，兩期濕地都采用了攔污沉砂池＋植物氧化塘。工藝流程見圖1。

攔污沉砂池的作用主要是攔截漂浮物，包括秸稈、菜葉、農用廢棄塑料及沉淀泥沙。植物氧化塘凈化段對污染物的去除主要通過三種途徑：一是助凝沉淀的作用，漂浮植物分泌類似助凝劑的物質向水中釋放，使懸浮、膠體態(tài)的污染物得以加速沉淀去除；二是漂浮植物對有機物及N、P營養(yǎng)物質的吸收作用；三是氧化塘內厭氧菌、兼性菌的微生物作用。分解大分子有機物，使水體得以均質化處理，有利于后續(xù)表流濕地的凈化。

表層流濕地對污染物的凈化接近于自然濕地，這是表層流濕地總體凈化效率不高的一個原因。污染物的去除也主要通過物理、化學和生物的三重協(xié)同作用來完成。微生物對污染物的去除主要在好氧狀態(tài)下完成，各級表層流濕地水深一般不超過0.35～0.5m，大氣復氧快、水體光照充足，使好氧菌、根區(qū)生物膜得以快速增長，有利于污染物的去除，微生物的作用近似于好氧氧化塘作用機理；大面積、高生物量的水生植物大量吸收水體中的污染物，通過植物收獲而去除；自然土基質也能通過攔截、化學反應去除一部分污染物。

3.4 植物配置

本項目種植喬木4種，挺水植物6種，陸生花卉植物2種，漂浮植物2種，沉水植物1種，所選物種見表3。

3.5 推薦物種及種植方式

喬木：垂柳沿濕地外圍種植，一排，河道兩側各一排，株距4～5m。

滇樸在堆場周圍種植，櫻桃、桑葚種植少量，目的是果實可以吸引鳥類。

表3 濕地選用水生植物物種表

挺水植物：種植蘆葦、茭草、菖蒲、香蒲、水蔥、荷花；種植密度：0.5m×0.5m／叢，種植方式：整叢連根帶土移植，株高1～1.5m。

陸生花卉植物：種植旱傘竹、美人蕉，已經(jīng)馴化為水培植物，由于分蘗數(shù)量多，根系發(fā)達，生物量大，目前大量在濕地中應用。種植方式：整叢連根帶土移植，株高1.0m以上。

漂浮植物：主要為水芹菜、睡蓮，就近引種繁殖，蓋度為60%。

沉水植物：金魚藻，采用整株扦插法。

4 工程建成后水質分析

一期濕地于2008年12月竣工投入運行至今已經(jīng)4年，二期濕地于2009年12月竣工投入運行至今已經(jīng)3年。實際運行后的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)如表4、表5所示。

表4 車木河一期濕地實測水質 （mg／L）

表5 車木河二期濕地實測水質 （mg／L）

通過實測數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過濕地凈化后，TN、TP均從Ⅲ類水質提升到Ⅱ類水質，達到了保護目標。特別在去除率方面，實測數(shù)值均比設計值要高。

5 環(huán)境效益

濕地具有很強的降解污染的功能。濕地植物、微生物等通過物理過濾、生物吸收以及化學合成、分解等，將車木河上游排入的面源污染吸收和轉化，并能有效控制流域內農戶由于使用農藥、化肥不當?shù)仍斐傻拿嬖次廴荆沽魅胨畮斓乃w得到凈化。通過濕地自然凈化技術，能大大降低車木河污染物的入庫量，整個項目的實施將顯示出良好的環(huán)境效益。濕地植物帶能使大量的低等水生生物得到繁殖，為魚類和鳥類提供豐富的食物來源，增加了車木河水庫區(qū)域生物多樣性，有利于構建庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

兩期濕地每年污染物削減量分別為COD 45.64t／a、BOD 531.52t／a、SS 312.72t／a、TN 8.73t／a、TP 0.17t／a。

6 結論

（1）車木河水庫是安寧市的主要水源地，入湖河道是大部分農村面源污染物進入庫區(qū)的主要通道，河口濕地工程在一定程度上起到削減污染負荷、修復庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和改善河口景觀的作用。

（2）表流濕地設計時應因地制宜，結合當?shù)氐匦螚l件、氣候、水文特征進行。

（3）進行植物配置時，應對本地植物進行調查，盡量用鄉(xiāng)土物種。

（4）濕地在運行期的管理很重要，特別是冬季應對植物進行收割，綜合利用處置植物殘體，比如堆肥還田、作為飼料等，否則會帶來二次污染。

［1］王書文，劉德祥，孫鐵珩.污水自然凈化生態(tài)工程方法 ［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2006.

Application of Surface Flow Wetland Technology in Treatment of Chemuhe Reservoir in Anning

ZHAO Xiang-hua，YIN Xiao-song，JIN Xiao-jin，TIAN Jun
（Yunnan Institute of Environmental Science，Kunming Yunnan 650034 China）

Surface wetland is one of the ecological technologies in pollution treatment.It is promising for being applied in in-depth purification of the effluent from the wastewater treatment plant，and treating the lightly polluted water.This paper introduces applying the surface flow wetland at the ends of the two inflowing rivers of Chemuhe Reservoir for treating the water pollution in an ecological way.This is a successful case of such a treatment technology with obvious profits and improved ecological function and landscape.

lightly polluted river；surface flow wetland；Chemuhe Reservoir；Anning

X171

：A

：1673－9655（2013）02－0045－04

2012－10－10