重庆宝圣湖水体富营养化综合治理方案研究

王晓雪，王毓丹，钟成华，陈 龙

（1.重庆工商大学，重庆400067；2.重庆市环境科学研究院，重庆400020）

城市湖泊是我国水环境污染的重灾区，据我国5个城市湖泊近年来的水环境质量监测分析结果，只有北京昆明湖水质为Ⅲ类，其它4个湖泊（南京玄武湖、杭州西湖、武汉东湖和济南大明湖）均为劣V类水质，主要污染指标是总氮和总磷［1－2］。据统计，我国主要湖泊处于因氮磷污染而导致富营养化的占统计湖泊的56%［3］。我国自六五期间就不断加大对污染严重水域的集中整治，但迄今为止还并未实现水质和生态环境的完全恢复。国内外实践证明单一的治理技术对污染水体的治理效果很不理想，本文介绍了对重庆宝圣湖水环境综合治理的措施。

1 宝圣湖概况

宝圣湖（又名两河口水库），位于渝北区回兴镇街道办事处境内，属于长江水系一小支流。该工程于1980年竣工，水库积水面积5km2，河床长度2.8 km，平均水深为5m。水库总库容为250万m3，正常水位375.968m，正常库容156万m3，可灌溉面积13 238亩，是渝北区最大的城区湖泊。宝圣湖蓄水量常年变化不大，补给水源主要靠城市地面雨水径流的流入，水位通过溢洪道进行调节，是一座以防洪为主兼顾景观用水的综合性水库。近年来，由于环宝圣湖周边的大量开发，特别是受高密度人口及其高强度活动的影响，宝圣湖水体富营氧化现象极为严重。

根据渝北区环保局及重庆市环境监测中心提供的环境监测数据，宝圣湖2008年4月、2009年3月及2010年1月部分水质监测结果及评价如下表所示。

表1 宝圣湖水质监测结果表

监测结果表明，宝圣湖水质长期处于劣V类状态，主要超标指标为TN、TP、CODCr，其中TN、TP的浓度已大大超出了湖泊发生富营养化的浓度。因此，对于宝圣湖水体的污染治理及修复已迫在眉睫。

2 宝圣湖污染成因分析

根据宝圣湖污染现状调查，归纳起来造成宝圣湖污染的原因主要分为内、外因两个方面。

分析其污染的内因是流速缓，水环境容量小，其补水水源仅是汛期的混合雨水及再生水（即经过一定处理后的生活污水），水位通过溢洪道进行调节，换水也微乎其微，湖水基本可视为死水，加之从未清淤湖底，湖底平均淤泥约0.5m厚，雨水经管道进入湖后，将湖底淤泥冲起，经阳光照射后，加重水体污染。

外因一方面是由于宝圣湖受周边高密度人口及其高强度活动的影响，周边小区渗排、漏排进入宝圣湖补水系统的雨水管道，污水由此间接入湖。另一方面是城市尤其是中心城区不透水下垫面（屋面、路面等）的污染物比例都很高，人类活动产生的大量污染物集聚在这些下垫面上，经大气降水及其径流冲刷并快速进入城市湖泊［2］。据有关研究报道，城市河湖纳污负荷中大气湿沉降约占5%～10%［4］。对于城市中心城区的地面雨水径流的营养物质，如TP、NH3－和COD的浓度均已远远超出了地表水Ⅴ类的水质标准［5］，由此，作为补水的雨水也变成了污染源，因此针对宝圣湖兼具径流调蓄功能，控制汇水区的污染治理十分重要。

3 宝圣湖综合治理措施

城市湖泊富营养化的治理应遵循就地处理、分层处理原则，有效利用系统中每一个可用的水单元。根据宝圣湖具体地理特性、污染状况及投资效益情况，对其采取综合治理措施，从污染源控制和湖区治理两方面进行，整个整治工程可概括为污水截流工程、雨水净化工程、生态清淤工程、湖水复氧工程、底层排水工程、湖区的生态治理工程及后期监管措施六部分。本着治理措施与管理措施并重的原则，实行点源污染治理和面源控制相结合，常规手段和生态治理手段相配套。

3.1 污染源控制

生活污水和生产废水集中排放是造成城市湖泊污染的最直接原因，由于所排放污染物的种类特性、浓度和排放时间相对稳定，污染物集中在很小的范围内高强度排放，所以其对局部水域的影响较大［6］。因此需减少或者截断这类污水的排入，将湖泊内营养物质循环的总量降到自然环境所能支持的范围内。宝圣湖污染源控制的工程性措施主要包括污水截流工程、排水口综合治理工程及绿化护坡工程，实现了点源污染治理和面源控制相结合的综合治理。

点源控制措施：①实施污水截流工程 ，将流量较大的9个污水排放口的污水完全截流。②对于局部量小、分散且难于集中处理的污染源排口采用生态综合治理措施。在排污口附近（未被硬化区域）建立生态滤沟，种植湿生型植物如香根草、风车草、美人蕉等3 000m2，利用植物的持留作用及其与根区微生物共生作用所产生的协同效应来吸收水体中的营养物质，以达到净化入湖污水的目的。③在宝圣湖主要补水水源（再生水）入口处建立两个梯级植物净化床，单个面积800m2，将污水从两侧引向植物净化床，将截流后的污水输送至植物净化床，经净化后补充水体。

面源控制措施：④实施绿化护坡工程，对宝圣湖周边近岸裸露土质的坡地进行植被的补充和强化，扩大沿岸植被面积，加强坡地的水土保持作用，有效地隔离和控制入湖污染物质。此外，还应加强湖内及岸边垃圾清除及水域环境的卫生监管力度，提高居民的环保意识，有效地控制外源性污染物进入湖体。

3.2 湖内污染控制措施

宝圣湖湖内的污染控制措施主要包括湖底生态清淤、水体曝气、底层排水等工程性措施以及水生动物的放养，利用高等水生植物的生态净化系统净化湖水等的生态性措施这两大方向。

工程性措施：①湖底生态清淤。湖泊沉积物清淤被认为是降低湖泊污染物负荷最有效、最直接的措施。瑞典Trummen湖通过疏浚工程降低90%总磷负荷，而美国的Lilly湖疏浚后总磷的消减率达到55%［7］。本方案采用YFCS－60生态清淤船进行清淤，并配备了YFFL－100泥沙分离器，通过清除湖泊的潜在污染源，斩断湖泊污染的内因，将大部分的污染物清除，使湖泊的环境容量增大，以达到改善水域生态环境的目的。清淤范围为宝胜湖水库面积26万m2，淤泥平均厚度为0.5m，清淤时间在冬初至春末，即每年的11月至次年3月，该时期湖泊水位低、水体交换缓慢，沉积物基本处于相对静止状态。②水体人工曝气。人工曝气技术主要集中在污染水体的治理方面，有研究报道，曝气能够有效地改善水质，可以增加DO、削减COD、改善透明度、消除臭味。本方案在湖湾处安装充氧曝气机13套，通过装置运行时对水体产生的搅动作用 ，有利于加强水体的流动性，提高水体中的溶解氧浓度，改善鱼类的生长环境以及在底泥界面产生的厌氧环境，降低水体中内源性磷的污染负荷，从而达到防止水质恶化目的；③底层排水。通常湖底沉积了大量的含N、P的泥沙、鱼类粪便、残料及其他有机碎屑，这些污染物会消耗湖水溶解氧并败坏水质。本方案采用3根φ200mm管道，运用虹吸原理，在泄洪时置换底层湖水，强化排水去污的效果。

生态性措施：⑤一是采用非经典的生物操纵（Nontraditional Biomanipulation），通过控制凶猛鱼类及放养食浮游生物的滤食性鱼类（鲢、鳙）来直接牧食蓝藻水华的生物操纵方法，达到有效预防或延缓“水华”发生［8］。直接放养滤食性鲢鱼、鳙鱼（50g／尾），每立方水体为46～50g。二是移植螺类和蚌类，依靠其在水中产生巨大的过滤作用，滤食环境中大部分的浮游植物。水生动物的放养是以清水养殖的方式，通过水生动物的滤食作用来降低浮游植物的数量，控制水体中藻类的生物量，以达到改善水质的目的。⑥建立高等水生植物的生态净化系统。利用许多水生植物特别是水生维管束植物能够大量吸收营养物质，或降解转化有毒有害物质为无毒物质的性质，在废水或受到污染的天然水体中种植大量耐污染净化较强的水生高等植物，使其通过自身的生命活动将水中的污染物质分解转化或富集到体内，然后除去，恢复水域中的养分平衡；同时通过水生植物的光合作用放出氧气，增加水中溶解氧含量，从而改善水质，减轻或消除水污染［9］。针对宝圣湖的具体情况，本方案一是进行了生态带的重塑，在宝圣湖沿岸每隔300m向湖中心依次种植错落有致的湿生植物（芦苇、风车草、美人蕉）、挺水植物（千屈菜、菖蒲、水葱、再力花等）、浮叶植物（睡莲、菱角等）、沉水植物（狐尾藻、苦草等），既净化了水质、改善了生态环境，也增加了宝圣湖旅游的新景点。二是在宝圣湖公共醒目水面和重要休闲区水面布设景观植物一体化浮岛14 300m2，其他水域适度布设简易水生植物浮床8 390m2，以美化水面景观，净化水质。

3.3 后期监管措施

（1）逐步对未进入市政管网的生活污水，收集使其进入市政污水处理厂；

（2）每天定时开放曝气设施，尤其在4～6月期间增加开放次数；

（3）每年对水库中的大鱼捕捞1～2次，并放入鱼苗，加速鱼类对水体中营养盐的去除率；定期对水体中漂浮物进行打捞，并将打捞物及时运走；

（4）定期对生态滤沟上的植物收割，定期清除滤料上的泥土，间隔2～3年对滤料进行更换，将产生废弃物及时运走；

（5）定期对人工湿地、浮岛上植物进行收割，采取间隔收割的方式收割，防止因植物大量减少，而对处理效果的影响，并将收割植物及时运走，须注意的是植物收割不宜太频繁，虽然重复收割可以加快营养物从湿地的去除，但频繁收割可能会使植物营养缺乏，使其正常生长受到破坏；

（6）此外，解决富营养化的问题是系统性的难题，涉及社会生活的多个方面。为此，除了要加强日常的管理与维护，及时清理染物、换水、定期清淤，严格执法的同时提高游人的素质，倡导文明的出游行为也是非常必要的。要通过广泛的环保科普教育，提高全民的水环境保护意识，让全民参与环保。

4 结束语

随着人们对周围环境的日益重视和环保意识的不断增强，对于城市湖泊水处理的重要性及必要性必将有更深入的认识。对于水环境的保护和改善不是一劳永逸的，建议成立区级专门的管理班子，全面负责宝圣湖的环境管理和协调；工作整治涉及多种技术、多个部门，要统筹兼顾，协调一致；要加强环境监测和环境科研，对新问题及时研究，采取措施，防范于未然。

［1］ 张 智，杨骏骅.重庆渝北双龙湖综合治理与工程实践［J］.四川环境，2005，24（6）：83－86.

［2］ 宋英伟.城市景观水体生境改善技术与机理研究［D］.华东师范大学博士学位论文，2009.

［3］ 朱 亮，水体氮磷营养源控制对策研究［J］.中国给水排水，1998，24（1）：23－25.

［4］ 李传红，朱文转，刘振乾，等.惠州西湖水生态系统初步调查［J］.广州环境学，2006，9（21）：35－42.

［5］ 段艳萍.北京什刹海水华控制和水质维护的试验研究［D］.西安建筑科技大学市政工程，2006.

［6］ 梁 建.双龙湖水体富营养化模型及综合治理技术方案研究［D］.重庆大学市政工程.2002.

［7］ 程英裴，宗 平.湖泊污染特征及修复技术［J］.现代农业科技.2008（2）：217－218.

［8］ 闫玉华，钟成华，邓春光.非经典生物操纵修复富营养化的研究进展［J］.安徽农业科学，2007，35（12）：3459－3460.

［9］ 柳 骅.水生植物净化作用及其在水体景观生态设计中的应用［D］.浙江大学，2003.