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大型高原湖泊富營(yíng)養(yǎng)化湖水生態(tài)凈化工程設(shè)計(jì)與分析

更新時(shí)間：2010-12-23 15:49 來(lái)源：中國(guó)給水排水作者: 龐志華陳澤濤羅雋許振成閱讀：3382

摘要：針對(duì)云南省星云湖湖水排放對(duì)下游飲用水源地?fù)嵯珊|(zhì)的污染日趨嚴(yán)重的問(wèn)題，采取湖水出流改道措施，改變湖水流向，隔斷上游污染，出流改道后的富營(yíng)養(yǎng)化湖水經(jīng)生態(tài)凈化后排放備用水源地。生態(tài)凈化工程處理規(guī)模為20 X 10 m ／d，主要采用穩(wěn)定塘／碎石床濕地組合工藝，星云湖原劣V類水經(jīng)生態(tài)凈化后達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。該工程一年多的運(yùn)行表明，出水水質(zhì)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，對(duì)保護(hù)水源地水質(zhì)起到巨大作用，也為我國(guó)高原湖泊富營(yíng)養(yǎng)化湖水的治理提供了示范和參考。

關(guān)鍵詞：高原湖泊；富營(yíng)養(yǎng)化；生態(tài)凈化；人工濕地

1 工程概況

星云湖和撫仙湖毗鄰，位于云南省玉溪市境內(nèi)，是云南省九大高原湖泊中的兩個(gè)湖泊，屬珠江上游南盤江水系。星云湖地勢(shì)略高，是撫仙湖的上游湖，其湖水通過(guò)隔河連通流人撫仙湖。近年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)的發(fā)展及湖區(qū)人口的增加，星云湖的湖水已受到了嚴(yán)重污染，富營(yíng)養(yǎng)化程度日益加劇，星云湖的水質(zhì)僅為Ⅳ ～劣V類，且有進(jìn)一步惡化的危險(xiǎn)。另外，由于星云湖處于撫仙湖的上游，每年有約 4 000 X 10 m 的劣質(zhì)湖水通過(guò)隔河直接流人撫仙湖，成為撫仙湖最大的污染源。

為遏止富營(yíng)養(yǎng)化的湖水對(duì)撫仙湖目前的I類水質(zhì)造成的污染，擬將星云湖原有出流進(jìn)行改道，改道后的星云湖出流不再流向撫仙湖，而是經(jīng)人工濕地進(jìn)行處理，處理出水達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)后再流入玉溪市東風(fēng)水庫(kù)。目前該生態(tài)凈化濕地是全國(guó)規(guī)模最大的高原人工濕地，工程處理規(guī)模為20 X 10 m。／d，總投資約6．0億元。

1．1 工程方案

本工程自星云湖西岸向九溪方向開(kāi)挖引水隧道，將星云湖水引到九溪后分人生態(tài)凈化處理場(chǎng)和旁通道。湖水經(jīng)生態(tài)凈化場(chǎng)處理后達(dá)到不低于東風(fēng) 水庫(kù)水質(zhì)，隨后泄人東風(fēng)水庫(kù)；超過(guò)生態(tài)凈化工程處理能力或東風(fēng)水庫(kù)蓄水不需要的水量經(jīng)旁通道匯入玉溪州大河，之后繞道排人南盤江。具體見(jiàn)圖1。

圖1 出流改道工程布置

出流改道工程建成后，星云湖只有在特定條件下才向撫仙湖泄水，正常情況下隨著出流改道的實(shí) 施，星云湖的運(yùn)行水位將降低，從而撫仙湖水可倒流向星云湖，星云湖湖水得到優(yōu)質(zhì)撫仙湖水的稀釋和置換，并達(dá)到改善星云湖水質(zhì)的目的。

1．2 設(shè)計(jì)處理規(guī)模與進(jìn)、出水水質(zhì)

① 設(shè)計(jì)處理規(guī)模

首期建設(shè)規(guī)模：1．16 111 ／s(10 X 10 rn ／d)，中遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)模：2．32 m ／s(20 X 10 m ／d)。

② 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) COD：35 mg／L；Chl—a：0．010 2 mg／L；NH 一N： 0．40 mg／L；TN：0．88 mg／L；TP：O．04 mg／L。

③ 出水水質(zhì)要求

根據(jù)出水排放地——東風(fēng)水庫(kù)及其下游的水質(zhì) 要求，出水水質(zhì)需達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)的Ⅲ類水質(zhì)要求，具體見(jiàn)表1。

表1 出水水質(zhì)指標(biāo)

2 工程設(shè)計(jì)

2．1 工藝流程星云湖出流生態(tài)凈化工程選擇穩(wěn)定塘／植物碎石床濕地工藝，具體工藝流程如圖2所示。

圖2 生態(tài)凈化工程工藝流程

2．2 總平面布置

工程從上到下分為三個(gè)片區(qū)(見(jiàn)圖3)：出流口與高速公路間為一個(gè)片區(qū)，包括應(yīng)急池和一級(jí)植物穩(wěn)定塘，處理規(guī)模按中遠(yuǎn)期20×10 m ／d設(shè)計(jì)；高速公路與進(jìn)鎮(zhèn)公路間為第二個(gè)片區(qū)，一區(qū)出水經(jīng)輸水涵洞到二區(qū)進(jìn)行處理，設(shè)置4大處理系統(tǒng)，包括一級(jí)植物碎石床濕地、二級(jí)植物碎石床濕地、二級(jí)生物穩(wěn)定塘、三級(jí)植物碎石床濕地和砂濾池；進(jìn)鎮(zhèn)公路與九溪河之間為第三個(gè)片區(qū)，作為中遠(yuǎn)期處理用地，布置與二區(qū)相近。

圖3 工程平面布置

2．3 主要單元設(shè)計(jì)參數(shù)

首期設(shè)計(jì)流量為10 X 10 1TI ／d。

① 格柵

分粗、細(xì)格柵各1道；柵寬為50．0 m；安裝傾角為6O°。粗格柵間隙為50 mm；細(xì)格柵間隙為20 mm；柵前水深為0．5～2．2 1TI。

② 應(yīng)急處理池

應(yīng)急處理池主要對(duì)兩種異常情況進(jìn)行處理，一是星云湖水華暴發(fā)，藻類數(shù)目上升到幾千萬(wàn)個(gè)／L；一是出流水為暴雨混濁水。這兩種水都不能直接進(jìn) 入生態(tài)凈化處理系統(tǒng)，常規(guī)應(yīng)急處理方法為化學(xué)方法，費(fèi)用高且影響飲用水水質(zhì)。本工藝采用生物吸濾法，可有效處理上述水質(zhì)。設(shè)計(jì)為4個(gè)并聯(lián)矩形水池，共4 200 in ，設(shè)計(jì)底坡為0．1％，池中種植吸附性能較好的水生植物。

③ 一級(jí)植物穩(wěn)定塘

設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為6．64 m³ ／(㎡ ·d)，穩(wěn)定塘的面積為3．01×10 m ，分成4組并聯(lián)系統(tǒng)，每組系統(tǒng) 分5格，平均有效水深為2．0 m，進(jìn)水采用穿孑L管布水。

④ 一級(jí)植物碎石床濕地

設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為3．19 m³ ／(㎡ ·d)，總占地面積為3．14 X 10 m ，分成4個(gè)并聯(lián)處理系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)根據(jù)地形設(shè)4～5格，平均有效水深為1．20 1TI，碎石床濕地設(shè)計(jì)坡度為0．3％～0．5％，進(jìn)出水采用穿孔管布水。

⑤ 二級(jí)植物碎石床濕地

設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為3．73 m³ ／(㎡ ·d)，總占地面積為2．68×10 m ，分成4個(gè)并聯(lián)處理系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)根據(jù)地形設(shè)4～5格，平均有效水深為1．20 nl。其他同一級(jí)濕地。

⑥ 二級(jí)植物穩(wěn)定塘

設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為4．63 m³ ／(㎡ ·d)，穩(wěn)定塘面積為2．16 X 10 1TI ，分成4個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)，每組系統(tǒng)5 格，平均有效水深為2．0 I／1，穩(wěn)定塘設(shè)計(jì)底坡為 0．3％～0．5％，采用“下一上一下”進(jìn)出水方式。

⑦ 三級(jí)植物碎石床濕地

設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為3．79 m³ ／(㎡ ·d)，總占地面積為2．64×10 m ，分成4個(gè)并聯(lián)處理系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)根據(jù)地形設(shè)4～5格，平均有效水深為1．20 1TI。其他同一級(jí)濕地。

⑧ 砂濾池

設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為11．76 m³ ／(㎡ ·d)，總占地面積為0．85×104㎡，分成4個(gè)并聯(lián)處理系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)根據(jù)地形設(shè)4～5格，平均有效水深為1．20 m。砂濾池采用上進(jìn)下出方式布水，在頂部設(shè)置進(jìn)水管均勻布水。

2．4 植物的選擇

在利用植物進(jìn)行水質(zhì)凈化時(shí)，植物的選擇顯得尤為重要。選擇原則如下：首先要盡量選用當(dāng)?shù)刂?物品種；其次是要根據(jù)各處理池的工藝要求進(jìn)行選擇，人工碎石床濕地的大部分濕地植物為草本植物，或采用喬木／草本混合種植方式，盡量豐富植物的結(jié) 構(gòu)類型，以提高植物的凈化能力。在生物穩(wěn)定塘中，主要使用漂浮和浮葉植物，以增加塘系統(tǒng)的凈化效率。各處理池的植物選擇見(jiàn)表2。

表2 植物選擇

3 工程運(yùn)行與效果分析

工程于2008年3月開(kāi)始正式運(yùn)行，但由于濕地植物仍未生長(zhǎng)完全，且工程剛剛啟動(dòng)運(yùn)行，仍處于前期不穩(wěn)定階段，從而導(dǎo)致植物碎石床濕地最后出水水質(zhì)波動(dòng)較大。本工程每月監(jiān)測(cè)一次數(shù)據(jù)，自2008 年3月27日取得工程運(yùn)行的第一批監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)至今，植物生長(zhǎng)情況良好，在進(jìn)水COD和氨氮分別為30、 0．40 mg／L的情況下，出水分別為l4．5、0．16 mg／L，達(dá)到了地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838-2002)，有效削減了星云湖對(duì)撫仙湖的人湖負(fù)荷。

工程在注重水質(zhì)凈化效果的同時(shí)，充分考慮到工程的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。工程實(shí)施后，隨著濕地植物的成長(zhǎng)，其種類由原先的l6科30種提高到 26科5O種，濕地系統(tǒng)的物種多樣性明顯提高。由于利用現(xiàn)有地形地貌特征，在濕地內(nèi)種植了蘆葦、馬蹄蓮等本土經(jīng)濟(jì)植物，使得當(dāng)?shù)剞r(nóng)民每年的收入大大增加，工程初步顯示了突出的經(jīng)濟(jì)效益。

4 工程設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

本工程是國(guó)內(nèi)正式實(shí)施的最大高原湖泊人工濕地，在工程設(shè)計(jì)上由于地形高差、穿越建成的高速公路和地形的不規(guī)則，所以在水的分配、各單元面積的控制和布置都經(jīng)精心優(yōu)化設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，重點(diǎn) 應(yīng)放在各單元面積的分配和水量的調(diào)配上，為了使布水更均勻，首期(10 x 10 m ／d)通過(guò)配水井分為四股，每股水再通過(guò)可調(diào)三角堰分配到9個(gè)單元系統(tǒng)，從一級(jí)植物碎石床到最后出水均為串聯(lián)。為使水較均勻地進(jìn)入各處理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)考慮系統(tǒng)水量為 25 000 m。／d ，進(jìn)入單元格采用多點(diǎn)進(jìn)水穿孔布水。確定布水量及穿孔管的孔徑時(shí)，除水力計(jì)算外，還考慮到穿孔堵塞，實(shí)際穿孔孔徑一般取計(jì)算值的2～3 倍為宜。

在濕地設(shè)計(jì)中，充分考慮了工程的下滲和側(cè)滲處理。對(duì)于下滲處理，原采用土工膜，后決定采用當(dāng) 地優(yōu)質(zhì)粘土，對(duì)粘土進(jìn)行了抗?jié)B試驗(yàn)(滲透率達(dá) 10 m／d)，結(jié)果顯示在含水率為30％～35％、壓實(shí) 達(dá)到94％時(shí)能滿足要求，最終設(shè)計(jì)采用500 mm厚粘土作防滲層，經(jīng)試水運(yùn)行，效果完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)于側(cè)滲處理，重點(diǎn)是對(duì)外圍漿砌毛石擋土墻進(jìn)行水泥砂勾縫，伸縮縫處理均采用遇水膨脹油膏，中間隔墻有漿砌毛石(應(yīng)注意砂漿要填滿)和雙磚墻中間填粘土，后者防滲效果較優(yōu)。

本濕地工程施工中最大的工程量是濕地填料的鋪設(shè)，施工時(shí)應(yīng)注意施工組織滿足大型機(jī)械施工。另外，植物的栽種應(yīng)在滿足進(jìn)水條件后，才能選擇季節(jié)種植，以滿足植物生長(zhǎng)的需要。

5 結(jié)論

星云湖一撫仙湖人工濕地是我國(guó)目前處理高原湖泊富營(yíng)養(yǎng)化湖水的最大人工濕地，處理規(guī)模為20 ×10 m ／d，主要采用植物穩(wěn)定N／多級(jí)碎石床人工濕地工藝處理星云湖出水，運(yùn)行結(jié)果表明，工藝出水達(dá)到地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，保證了撫仙湖的入湖水質(zhì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了一定的經(jīng)濟(jì)效益，為后續(xù)高原湖泊富營(yíng)養(yǎng)化湖水處理工程的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供了一定的經(jīng) 驗(yàn)和參考。

參考文獻(xiàn)：
[1] 宋海亮，李先寧，呂錫武，等．水生植物濾床去除富營(yíng) 養(yǎng)化湖泊水中微囊藻毒素的研究[J]．生態(tài)環(huán)境， 2006，15(6)：1146—1150．
[2] 徐棟，成水平，付貴萍，等．受污染城市湖泊景觀化人工濕地處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．中國(guó)給水排水，2006，22 (12)：40—44．
[3] 張海，張旭，鐘毅，等．潛流人工濕地去除大慶地區(qū)湖泊水體中石油類化合物的研究[J]．環(huán)境科學(xué)，2007， 28(7)：1449—1454．

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