摘要： 針對云南省星云湖湖水排放對下游飲用水源地撫仙湖水質(zhì)的污染日趨嚴重的問題， 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)凈化后達到Ⅲ類水質(zhì)標準。該工程一年多的運行表明，出水水質(zhì)基本 達到設計要求，對保護水源地水質(zhì)起到巨大作用，也為我國高原湖泊富營養(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湖泊，屬珠江上游 南盤江水系。星云湖地勢略高，是撫仙湖的上游湖， 其湖水通過隔河連通流人撫仙湖。近年來，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 湖水已受到了嚴重污染，富營養(yǎng)化程度日益加劇，星 云湖的水質(zhì)僅為Ⅳ ～劣V類，且有進一步惡化的危 險。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。

為遏止富營養(yǎng)化的湖水對撫仙湖目前的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 進行處理，處理出水達到Ⅲ類水質(zhì)后再流入玉溪市 東風水庫。目前該生態(tài)凈化濕地是全國規(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)凈化處理場和 旁通道。湖水經(jīng)生態(tài)凈化場處理后達到不低于東風 水庫水質(zhì)，隨后泄人東風水庫；超過生態(tài)凈化工程處 理能力或東風水庫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 施，星云湖的運行水位將降低，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，并達到改善星云湖水質(zhì)的目的。

1．2 設計處理規(guī)模與進、出水水質(zhì)

① 設計處理規(guī)模

首期建設規(guī)模：1．16 111 ／s(10 X 10 rn ／d)，中 遠期建設規(guī)模：2．32 m ／s(20 X 10 m ／d)。

② 設計進水水質(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——東風水庫及其下游的水質(zhì) 要求，出水水質(zhì)需達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838-2002)的Ⅲ類水質(zhì)要求，具體見表1。

表1 出水水質(zhì)指標

2 工程設計

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片區(qū)(見圖3)：出流口 與高速公路間為一個片區(qū)，包括應急池和一級植物 穩(wěn)定塘，處理規(guī)模按中遠期20×10 m ／d設計；高 速公路與進鎮(zhèn)公路間為第二個片區(qū)，一區(qū)出水經(jīng)輸 水涵洞到二區(qū)進行處理，設置4大處理系統(tǒng)，包括一 級植物碎石床濕地、二級植物碎石床濕地、二級生物 穩(wěn)定塘、三級植物碎石床濕地和砂濾池；進鎮(zhèn)公路與 九溪河之間為第三個片區(qū)，作為中遠期處理用地，布 置與二區(qū)相近。

圖3 工程平面布置

2．3 主要單元設計參數(shù)

首期設計流量為10 X 10 1TI ／d。

① 格柵

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

② 應急處理池

應急處理池主要對兩種異常情況進行處理，一 是星云湖水華暴發(fā)，藻類數(shù)目上升到幾千萬個／L； 一是出流水為暴雨混濁水。這兩種水都不能直接進 入生態(tài)凈化處理系統(tǒng)，常規(guī)應急處理方法為化學方 法，費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)。設計為4個并聯(lián)矩形 水池，共4 200 in ，設計底坡為0．1％ ，池中種植吸附 性能較好的水生植物。

③ 一級植物穩(wěn)定塘

設計水力負荷為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，進水采用穿孑L管布 水。

④ 一級植物碎石床濕地

設計水力負荷為3．19 m³ ／(㎡ ·d)，總占地面 積為3．14 X 10 m ，分成4個并聯(lián)處理系統(tǒng)，每個系 統(tǒng)根據(jù)地形設4～5格，平均有效水深為1．20 1TI，碎 石床濕地設計坡度為0．3％ ～0．5％ ，進出水采用穿 孔管布水。

⑤ 二級植物碎石床濕地

設計水力負荷為3．73 m³ ／(㎡ ·d)，總占地面 積為2．68×10 m ，分成4個并聯(lián)處理系統(tǒng)，每個系 統(tǒng)根據(jù)地形設4～5格，平均有效水深為1．20 nl。 其他同一級濕地。

⑥ 二級植物穩(wěn)定塘

設計水力負荷為4．63 m³ ／(㎡ ·d)，穩(wěn)定塘面 積為2．16 X 10 1TI ，分成4個并聯(lián)系統(tǒng)，每組系統(tǒng)5 格，平均有效水深為2．0 I／1，穩(wěn)定塘設計底坡為 0．3％ ～0．5％ ，采用“下一上一下”進出水方式。

⑦ 三級植物碎石床濕地

設計水力負荷為3．79 m³ ／(㎡ ·d)，總占地面 積為2．64×10 m ，分成4個并聯(lián)處理系統(tǒng)，每個系 統(tǒng)根據(jù)地形設4～5格，平均有效水深為1．20 1TI。 其他同一級濕地。

⑧ 砂濾池

設計水力負荷為11．76 m³ ／(㎡ ·d)，總占地面 積為0．85×104㎡ ，分成4個并聯(lián)處理系統(tǒng)，每個系 統(tǒng)根據(jù)地形設4～5格，平均有效水深為1．20 m。 砂濾池采用上進下出方式布水，在頂部設置進水管 均勻布水。

2．4 植物的選擇

在利用植物進行水質(zhì)凈化時，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?shù)刂?物品種；其次是要根據(jù)各處理池的工藝要求進行選 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表2。

表2 植物選擇

3 工程運行與效果分析

工程于2008年3月開始正式運行，但由于濕地 植物仍未生長完全，且工程剛剛啟動運行，仍處于前 期不穩(wěn)定階段，從而導致植物碎石床濕地最后出水 水質(zhì)波動較大。本工程每月監(jiān)測一次數(shù)據(jù)，自2008 年3月27日取得工程運行的第一批監(jiān)測數(shù)據(jù)至今， 植物生長情況良好，在進水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， 達到了地表水Ⅲ類水質(zhì)標準(GB 3838-2002)，有 效削減了星云湖對撫仙湖的人湖負荷。

工程在注重水質(zhì)凈化效果的同時，充分考慮到 工程的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益。工程實施后，隨著濕 地植物的成長，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)濟植物，使得當?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)濟效益。

4 工程設計和施工經(jīng)驗總結(jié)

本工程是國內(nèi)正式實施的最大高原湖泊人工濕 地，在工程設計上由于地形高差、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)化設計。從設計來說，重點 應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)通過配水井分為 四股，每股水再通過可調(diào)三角堰分配到9個單元系 統(tǒng)，從一級植物碎石床到最后出水均為串聯(lián)。為使 水較均勻地進入各處理系統(tǒng)，設計考慮系統(tǒng)水量為 25 000 m。／d ， 進入單元格采用多點進水穿孔布水。 確定布水量及穿孔管的孔徑時，除水力計算外，還考 慮到穿孔堵塞，實際穿孔孔徑一般取計算值的2～3 倍為宜。

在濕地設計中，充分考慮了工程的下滲和側(cè)滲 處理。對于下滲處理，原采用土工膜，后決定采用當 地優(yōu)質(zhì)粘土，對粘土進行了抗?jié)B試驗(滲透率達 10 m／d)，結(jié)果顯示在含水率為30％ ～35％ 、壓實 達到94％時能滿足要求，最終設計采用500 mm厚 粘土作防滲層，經(jīng)試水運行，效果完全達到設計要 求。對于側(cè)滲處理，重點是對外圍漿砌毛石擋土墻 進行水泥砂勾縫，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，施工時應注意施工組織滿足大型機械施工。 另外，植物的栽種應在滿足進水條件后，才能選擇季 節(jié)種植，以滿足植物生長的需要。

5 結(jié)論

星云湖一撫仙湖人工濕地是我國目前處理高原 湖泊富營養(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／多級碎石床人工 濕地工藝處理星云湖出水，運行結(jié)果表明，工藝出水 達到地表水Ⅲ類水質(zhì)標準，保證了撫仙湖的入湖水 質(zhì)，同時實現(xiàn)了一定的經(jīng)濟效益，為后續(xù)高原湖泊富 營養(yǎng)化湖水處理工程的設計和運行提供了一定的經(jīng) 驗和參考。

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