翁彩云

平潭縣三十六腳湖水環(huán)境問題及周邊工程治理對策淺析

翁彩云

福州市環(huán)境科學(xué)研究所

平潭三十六腳湖是平潭縣唯一的飲用水源地。介紹三十六腳湖飲用水源地水環(huán)境現(xiàn)狀，針對水質(zhì)日益惡化的情況，提出定時清淤、周邊生態(tài)氧化塘工程治理等有效措施。

水庫淤積 生活污染 農(nóng)業(yè)污染 定時清淤 周邊生態(tài)塘系統(tǒng)工程 治理對策

1 三十六腳湖概況及水環(huán)境現(xiàn)狀

平潭三十六腳湖是福建省最大的天然淡水湖,位于海壇島中部的北厝鄉(xiāng)東北，距縣城3.7km，湖泊面積2.1km2，流域面積13.4 km2，正常庫容量1290萬m3(高程16m)。自1975年以來，三十六腳湖一直是平潭縣唯一的飲用水源地，有平潭縣的“生命湖”之稱，功能區(qū)劃執(zhí)行地面水Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。三十六腳湖水庫多年來平均來水補(bǔ)給量為720萬m3，但湖水有效供給量年僅366.64~468.38萬m3。由于近年來連續(xù)干旱，三十六腳湖水庫的來水量已遠(yuǎn)不能滿足城區(qū)擴(kuò)大、人口增加和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，水的供需矛盾日益突出。

截止至2008年底，三十六腳湖水庫周邊人口6800人，包括8個行政村、19個自然村。據(jù)調(diào)查，水庫水體氮、磷來源主要包括：北厝鎮(zhèn)和嵐城鄉(xiāng)城鎮(zhèn)居民的生活污水的直接排入；流域內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)（西樓部隊養(yǎng)雞場等）廢水糞便堆場滲淅水等隨降水徑流入庫；農(nóng)田施用過量農(nóng)藥、化肥隨農(nóng)田排水和降雨徑流入庫；山林山地土壤中氮、磷隨徑流入庫。

據(jù)平潭縣環(huán)保監(jiān)測站近三年（2004年~2006年）的監(jiān)測資料，參照GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測的各項指標(biāo)基本上符合GB3838-2002Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，但生化需氧量、總磷偶有超標(biāo)。據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，三十六腳湖的富營養(yǎng)化總評分值為32，屬中營養(yǎng)。

1.1 水庫淤積及其危害

自1996年以來，在全部停止農(nóng)業(yè)用水的同時，三十六腳湖還一直處在死水位10.10米，在庫容 350萬m3以上，現(xiàn)已面臨枯竭的境地。目前各處淤積厚度在0.18-1.52m之間。淤積各點庫盆底部淤積量最大，淤積厚度達(dá)1.52m，相當(dāng)于年淤積厚度58.4mm、其次是自來水廠取水口附近，淤積厚度達(dá)1.24m，相當(dāng)于年淤積厚度47.7mm；庫灣湖尾處淤積量最小，實測淤積厚度僅0.18m，相當(dāng)于年淤積厚度6.9mm；其余各處較均衡。水庫淤積將影響水庫庫容和使用壽命。

水庫氮、磷來源主要是淤積物和底泥中氮、磷元素向水體的釋放，藻類死亡殘骸腐敗分解，肌體中氮、磷的回歸，以及水體中各級營養(yǎng)者以分泌物、排泄物等形式向水體釋放。夏季高溫時，淤積物和底泥的釋放作用加劇，三十六腳湖偶有大量死魚浮出水面現(xiàn)象發(fā)生。

1.2 生活污染源

三十六腳湖流域面積13.4 km2，流域內(nèi)包括院厝邊、北洋、湖西、湖南、東盛、華光、六樓等八個行政村，流域內(nèi)現(xiàn)有人口約6800人，按每人每日產(chǎn)生COD 0.10kg，BOD50.08kg、總磷0.001kg，則該流域每日生活污染源產(chǎn)生量為COD 680kg，BOD5 544kg、總磷6.8kg。

院厝邊等四個行政村生活污染源預(yù)測結(jié)果見表1。

表1 院厝邊等四個行政村生活污染源預(yù)測結(jié)果

1.3 農(nóng)業(yè)污染源

農(nóng)田排水、地表逕流以及畜牧糞便產(chǎn)生的非點源是流域中主要的污染源。

溪流域內(nèi)林地、荒地等山地所占比例很大。據(jù)有關(guān)資料，三十六腳湖流域內(nèi)林地、荒地約占土地面積的65%，耕地面積占13%，則林業(yè)、荒地面積8.71 km2，耕地面積約1.61 km2。有關(guān)資料表明，山地、森林的土壤磷流失量為0.05～0.25 kg / km2·d，計算中取0.14 kg/ km2·d。另外土壤流失中CODmn負(fù)荷量約3.58 kg/ km2·d。根據(jù)平潭縣施用化肥統(tǒng)計資料分析，每畝施用磷肥15kg，農(nóng)田施用肥流失量約10%計。流域內(nèi)（中南村）圈養(yǎng)蛋雞1.1萬頭，家禽生豬約250頭，每頭雞每日產(chǎn)生CODmn 10g/頭.日、總磷1g/頭.日，每頭豬每日產(chǎn)生CODmn 200g/頭.日、總磷20.5g/頭.日，經(jīng)過近年的努力，現(xiàn)蛋雞場已搬遷。

根據(jù)以上的有關(guān)參數(shù)預(yù)測，流域中農(nóng)田等非點源污染源預(yù)測結(jié)果見表2。

表2 農(nóng)業(yè)污染源 單位:kg/日

1.4 污水量預(yù)測

進(jìn)入三十六腳湖的COD來源于生活污染源和農(nóng)業(yè)污染源，總磷主要來源農(nóng)業(yè)污染源。其中，流域中院厝邊等四個行政村生活污水及周邊農(nóng)田施肥對三十六腳湖自來水取水口會造成直接的影響。

三十六腳湖周邊的研斗村、西樓村、北洋村、湖尾村等4個村莊的生活污水相對集中，并均經(jīng)地表水溝集中排放到三十六腳湖。因此，應(yīng)主要針對上述4個村莊的生活污水和初期雨水進(jìn)行治理，污水設(shè)計水量應(yīng)綜合考慮村莊的生活污水和初期雨量，具體見表3。

表3 三十六腳湖周邊的4個村莊的污水量預(yù)測結(jié)果

2 治理對策

2.1 庫區(qū)治理

水體富營養(yǎng)化的本質(zhì)是水體接納了過量的營養(yǎng)物質(zhì)，尤其是接納了過量的氮磷物質(zhì)，造成藻類及其它水生生物異常繁殖，水體透明度下降，水庫深層缺氧，水質(zhì)惡化，同時淤積物釋放物污染水體水質(zhì)也加劇水體深層缺氧。湖庫在夏秋季節(jié)發(fā)生藍(lán)藻“水華”現(xiàn)象則是水體富營養(yǎng)化的典型特征。水體一旦富營養(yǎng)化，將給人民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水產(chǎn)業(yè)等造成巨大的損失，因此定時清淤、疏浚、沖污是庫區(qū)治理的常規(guī)方法。

2.2 庫區(qū)周邊工程治理

水體富營養(yǎng)化的發(fā)展是非常迅速的，一旦進(jìn)入富營養(yǎng)化，治理工作將變得非常困難。因此，重要的是應(yīng)防范于未然。既然富營養(yǎng)化的本質(zhì)在于水體中氮磷物質(zhì)的過量積累，那么，無論是防范還是治理富營養(yǎng)化，其基本手段都在于減少水庫中的氮磷物質(zhì)。

針對三十六腳湖的環(huán)境特點，并經(jīng)實地勘測，我認(rèn)為在對庫區(qū)本身定時進(jìn)行清淤的同時, 控制庫區(qū)周邊和上游來水的磷、氮污染源對控制水庫的富營養(yǎng)化程度是至關(guān)重要的。建議對三十六腳湖周邊的主要村落逐個實行生態(tài)塘系統(tǒng)工程治理，以減輕三十六腳湖的總泥沙量和污染負(fù)荷。

鑒于傳統(tǒng)的塘系統(tǒng)占地面積大、處理效率低、產(chǎn)生藻類等缺點，特推薦生態(tài)塘系統(tǒng)。生態(tài)塘系統(tǒng)通過在塘系統(tǒng)中人為地建立起穩(wěn)定的食物鏈網(wǎng)，使塘本身既是污水處理單元又是利用單元，在污水處理的同時實現(xiàn)了污水資源化。生態(tài)濾床核心技術(shù)EPS工藝（污水處理與利用生態(tài)塘，專利號200620014590.4），由王寶貞院士研發(fā)，主要應(yīng)用于污水處理廠尾水的資源化利用和小型湖泊水質(zhì)改善工程，出水水質(zhì)可達(dá)到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。王寶貞從七十年代起，研究開發(fā)并逐漸完善了EPS工藝，它以太陽能為初始能源通過凈化塘、曝氣塘、水生植物塘、水產(chǎn)、水禽養(yǎng)殖塘和人工濕地等形成了由多條食物鏈構(gòu)成的人工生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)了污水資源化的處理技術(shù)。他在國際上首先開發(fā)的這種經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的生態(tài)系統(tǒng)(EWTUS)和生態(tài)塘(Eco-pond)的污水處理技術(shù)，引起了國際污水處理界的高度重視與好評。

根據(jù)王寶貞院士研發(fā)，主要應(yīng)用于污水處理廠尾水的資源化利用和小型湖泊水質(zhì)改善工程的污水處理技術(shù)的總體思路,我們對三十六腳湖的重要村點研斗村、西樓村、湖尾村和北洋村提出了生態(tài)治理主要方案設(shè)計。

2.2.1研斗村污水處理方案設(shè)計

研斗村地處三十六腳湖取水口周邊，現(xiàn)有人口205人，每天約排放生活污水10t，按照現(xiàn)有的研斗村及周邊匯水區(qū)集水面積計算20分鐘暴雨量為150t，擬定設(shè)計水量為100t/天，利用該村現(xiàn)有一口池塘作為生活污水和初期雨水的匯水池，再利用入庫河道建設(shè)一個預(yù)處理水池，建設(shè)一個日處理100t/天的生態(tài)濾床處理系統(tǒng)（詳見圖1）。通過對匯水池的改造、清淤，水面種植合適的水生植物等，達(dá)到研斗村生活污水和初期雨水的有效收集；進(jìn)而，在河道的入湖口建設(shè)一個攔水壩，基本上能夠達(dá)到上述污水的二次有效攔截和沉淀，攔水壩采取跨流式設(shè)計，當(dāng)暴雨時節(jié)水量暴漲時，能實現(xiàn)地面徑流沉淀后，跨越攔水壩直接匯入三十六腳湖。正常氣候條件情況下，攔水壩里的沉淀后污水將通過提升進(jìn)入配套過濾池和生態(tài)濾床處理系統(tǒng)，得到有效的處理。鑒于收集到的雨水和地面徑流屬農(nóng)村點源和面源形成的，因而生態(tài)濾床將不再采取防滲處理，即正常氣候條件下，可實現(xiàn)污水的零排放，不會造成對三十六腳湖的直接影響。研斗村生態(tài)治理主要工程項目投資預(yù)算為52.25萬元。詳見表4。

圖1 研斗村污水處理方案示意圖

表4 研斗村生態(tài)治理主要工程項目及投資預(yù)算

2.2.2西樓村污水處理方案設(shè)計

西樓村地處三十六腳湖周邊，約距離取水口500m，現(xiàn)有人口305人，每天約排放生活污水15t，按照現(xiàn)有的西樓村及周邊匯水區(qū)集水面積計算20分鐘暴雨量為200t，擬定設(shè)計水量為150t/天，利用該村現(xiàn)有納水河道入湖口建設(shè)一個攔水壩，建成一個生態(tài)塘處理系統(tǒng)（水面75m×20m）。詳見圖2。通過對生態(tài)塘的改造、清淤、坡岸維修、安裝曝氣設(shè)備，水面種植合適的水生植物等，達(dá)到西樓村生活污水和初期雨水的有效收集、沉淀和生態(tài)治理；攔水壩采取跨流式設(shè)計，當(dāng)暴雨時節(jié)水量暴漲時，能實現(xiàn)地面徑流沉淀后，跨越攔水壩直接匯入三十六腳湖。正常氣候條件情況下，攔水壩里的污水將在曝氣好氧環(huán)境下，通過生態(tài)塘中水生植物和微生物的綜合處理，污水得到有效的凈化。西樓村生態(tài)治理主要工程項目投資預(yù)算為49.1萬元。詳見表5。

表5 西樓村生態(tài)治理主要工程項目及投資預(yù)算

圖2 西樓村污水處理方案示意圖

2.2.3湖尾村污水處理方案設(shè)計

湖尾村地處三十六腳湖周邊，目前污水尚未得到有效處理，已構(gòu)成對水源地的污染影響。該村現(xiàn)有人口291人，每天約排放生活污水15t，按照現(xiàn)有的湖尾村及周邊匯水區(qū)集水面積計算20分鐘暴雨量為200t，擬定設(shè)計水量為150t/天。利用該村現(xiàn)有300米左右排污河道入湖口建設(shè)四個攔水壩，建成一個集水沉淀池（80m×4.5m）和三級（70m×4.5m、70m×4.5m、70m×4.5m）生態(tài)塘處理系統(tǒng)。詳見圖3。通過對生態(tài)塘的改造、清淤、坡岸維修、安裝曝氣設(shè)備，水面種植合適的水生植物和適當(dāng)養(yǎng)殖水生動物等，達(dá)到湖尾村生活污水和初期雨水的有效收集、沉淀和生態(tài)治理；攔水壩采取跨流式設(shè)計，當(dāng)暴雨時節(jié)水量暴漲時，能實現(xiàn)地面徑流沉淀后，跨越攔水壩直接匯入三十六腳湖。正常氣候條件情況下，集水池內(nèi)的污水將依次流入生態(tài)塘，在曝氣好氧環(huán)境下，通過生態(tài)塘中水生植物和微生物的綜合處理，污水得到有效的凈化，處理達(dá)到地表水Ⅳ、Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)匯入三十六腳湖。湖尾村生態(tài)治理主要工程項目投資預(yù)算為67.8萬元。詳見表6。

表6 湖尾村生態(tài)治理主要工程項目及投資預(yù)算

圖3 湖尾村污水處理方案示意圖

2.2.4北洋村污水處理方案設(shè)計

北洋村地處三十六腳湖周邊，目前污水尚未得到有效處理，已構(gòu)成對水源地的污染影響。該村現(xiàn)有人口267人，每天約排放生活污水14t，按照現(xiàn)有的北洋村及周邊匯水區(qū)集水面積計算20分鐘暴雨量為200t，擬定設(shè)計水量為150t/天。利用該村現(xiàn)有納水100m×80m左右的魚塘進(jìn)行生態(tài)塘改造，排污河道入池塘段建設(shè)一道攔水壩，在魚塘中部建設(shè)一道攔水壩，魚塘末端入湖口再建一道攔水壩，建成一個集水沉淀池和二級生態(tài)塘處理系統(tǒng)。詳見圖4。通過對生態(tài)塘的改造、清淤、坡岸維修、安裝曝氣設(shè)備，水面種植合適的水生植物和養(yǎng)殖水生動物等，達(dá)到北洋村生活污水和初期雨水的有效收集、沉淀和生態(tài)治理；攔水壩采取跨流式設(shè)計，當(dāng)暴雨時節(jié)水量暴漲時，能實現(xiàn)地面徑流沉淀后，跨越攔水壩直接匯入三十六腳湖。正常氣候條件情況下，集水池內(nèi)的污水將依次流入生態(tài)塘（集水沉淀池和一、二級生態(tài)塘），在曝氣好氧環(huán)境下，通過生態(tài)塘中水生植物、水生動物和微生物的綜合處理，污水得到有效的凈化，處理達(dá)到地表水Ⅳ、Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)匯入三十六腳湖。北洋村生態(tài)治理主要工程項目投資預(yù)算為191.1萬元。詳見表7。

表7 北洋村生態(tài)治理主要工程項目及投資預(yù)算

圖4 北洋村污水處理方案示意圖

3 生態(tài)治理投資預(yù)算

從表4、5、6、7中可知，生態(tài)治理主要工程項目一般包括匯水口和入湖口格柵、匯水池（包括清淤、改造和曝氣設(shè)備）、水泵（一備一用）、過濾池及配套管件、生態(tài)濾床（濾池，包括布水管、濾料、面層綠化）、拱形攔水壩（高2~4m，厚度從側(cè)面看基本上為上邊1m下邊1.5 m的梯形, 跨度寬依照實際地形為8~100 m不等）、坡岸維修、系統(tǒng)配電和用地補(bǔ)償費。經(jīng)初步估算，研斗村和西樓村的生態(tài)塘面積均約為1500 m2，工程費用大約都在50萬元左右；而湖尾村因要建四個小攔水壩，所以造價要高些，約達(dá)68萬元；北洋村生態(tài)塘面積高達(dá)8000 m2左右，要設(shè)三個攔水壩，因此工程造價將高達(dá)190萬元。

4 結(jié)語

長期以來，平潭縣人民政府為三十六腳湖的治理做了大量的工作，已逐步建立起政府負(fù)責(zé)、部門配合、上下聯(lián)動、協(xié)同長效的聯(lián)動機(jī)制。

但是在加強(qiáng)管理的同時，開展與飲用水源保護(hù)密切相關(guān)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)、水生態(tài)修復(fù)、水污染治理、污染預(yù)警預(yù)報、水資源節(jié)約和循環(huán)利用等重要技術(shù)的研究、開發(fā)及應(yīng)用將是未來水庫綜合整治的必經(jīng)之路。政府部門除了關(guān)注庫區(qū)本身的治理工作外，還應(yīng)縱深推進(jìn)周邊環(huán)境的專項整治行動，把深化專項整治作為一項長期工作抓實抓好，實施流域統(tǒng)一管理、全面治理。

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