前置库技术在农村饮用水源地修复中的应用

徐天勇

（安徽省滁州市生态环境局，安徽滁州 239000）

饮用水安全关系人民群众的身体健康，关系社会的安定团结，关系全面建成小康社会目标的实现。近年来，我国通过加强农村饮水安全工程建设，农村饮水安全问题基本得到解决，但一些地区的成果还不够牢固，在水量、水质保障、长效运行管理方面还存在一些薄弱环节，少数地区水源水质无法满足要求，新建工程难以找到合适水源。因此，治理和修复已污染的农村水源地，对保障农村饮水安全具有十分重要的意义。

1 农村饮用水水质现状

农村饮用水水质主要受水源地水质、水量、水处理工艺和供水系统的制约，需要加强水源地保护和采用与水源水质相配套的水处理工艺、卫生的供水系统以及水质监控监测系统，才能从根本上保证农村饮用水水质安全。目前，农村饮用水的水质总体较好，并逐步提升，但还存在一些问题：部分农村地区的生活污水、生活垃圾、农业面源、养殖畜禽粪便等污染还没有得到根治，导致水源地水质下降，可用的水量减少；许多集中式供水系统的供水规模小，建设不规范，管理水平低，卫生监管不到位，供水监测覆盖率低；很多水源地没有相应的水源保护管理制度和水质监测系统，水源保护、污染防控和修复措施还不到位[1]。

2 前置库治理技术

前置库是指根据水库形态将水库分为一个或若干个子库与主库相连，通过延长水力停留时间促进水中泥沙及营养盐的沉淀，同时利用子库中的大型水生植物、微生物、藻类、鱼类等进一步吸收、吸附、拦截营养盐，从而降低进入下一级子库或主库水体中的营养盐含量，抑制主库中藻类过度繁殖，减缓富营养化进程，改善水质的污染控制技术[2]。前置库治理技术是人工湿地技术的扩展，是集物理、化学和生物等各方面的优势于一体的综合治理技术，具有投资小、高效、低能耗及适用范围广等优点，是值得推广的农村饮用水水源治理和修复的生态工程技术。

3 工程案例

在农村饮用水水源入库支流处，利用流入水源的河道、沟渠、水塘、洼地等，修建一定规模的小型水域作为前置库，容量尽可能大，以增加径流的水力停留时间。前置库一般由地表径流收集与调节子系统、沉降与拦截子系统、生态透水坝及砾石床强化净化子系统、生态库强化净化子系统导流子系统组成[3]。前置库系统的组成结构如图1所示。

图1 前置库系统的组成结构示意图

3.1 地表径流收集与调节子系统利用农田排水渠和农村排污渠作为一级收集网，与其相关联的河道经过疏浚后作为二级收集网，结合生态沟渠技术，在沟渠内种植黑叶轮藻、伊乐藻等沉水植物；在沉水植物的两侧，分别布置睡莲等浮叶植物；在浮叶植物的外侧，对称布置香蒲、茭白等挺水植物，还可配置一些观赏价值比较高和有一定经济收益的植物；在岸边布置陆生植物，栽种观赏价值、经济价值兼有的枇杷、梨树等，收集地表水径流并进行调蓄，对地表径流中的污染物进行初级处理。

3.2 沉降与拦截子系统利用库区入口的沟渠河床，进行适当改造，在沟内充填砾石、块石，结合人工湿地原理构建生态河床，种植美人蕉、芦苇、菖蒲等水生植物，建成生物格栅，对引入处理系统的地表径流中的颗粒物、泥沙等进行拦截、沉淀处理，并去除地表径流中的N、P及污染物。

3.3 生态透水坝及砾石床强化净化子系统[4]

3.3.1 生态透水坝 利用河道、沟渠、池塘，用砾石或碎石在河道中适当位置人工构筑透水坝，抬高水位，通过坝体控制水流。在坝体上种植高效的脱氮除磷植物以及在坝体内培养高效脱氮除磷菌群，利用植物根系和微生物的共同作用，吸收并分解吸附在砾石表面的营养物质。

3.3.2 砾石床 砾石床位于生态透水坝后，用碎石和砾石构筑人工砾石床，通过砾石床种植的植物、砾石孔隙与植物根系周围的微生物共同作用，去除N、P及有机污染物，利用径流在砾石床内部的停留时间，去除污染物。

3.4 生态库塘强化净化子系统[5]

3.4.1 水生植物净化系统 在库区内地势稍高的区域种植芦苇、美人蕉、菖蒲、梭鱼草等挺水植物，一方面可达到拦截库区外围直接入库的污染物，另一方面还可以处理库区水体中的污染物。在浅水区种植伊乐藻、苦草等沉水植物。在深水区种植浮萍、睡莲等漂浮植物，同时利用鱼类适度取食浮萍，一方面促进水生植物生长，另一方面去除过量水生植物，睡莲具有净化水质及美化景观的作用。

3.4.2 水生浮床净化系统 利用竹子建成框架，框架上种植水芹、雍菜等水生植物，中层放置弹性材料，下层悬挂蚌、贝类，组成立体复合生态浮床，通过多个浮床单体相连，去除水体中的N、P等污染物。

3.4.3 生物操纵系统 构建包括水草、鱼、河蚌、螺蛳等在内的完整生态链，利用草食性鱼类对水生植物的摄食，使水体中的水生植物生长达到一种平衡，既能充分利用水生植物对水质的净化作用，又不会因为水生生物的过度生长造成二次污染。适当养殖河蚌、螺蛳和鲢、鳙等当地土著水生动物，达到净化水质的效果，还具有经济价值，能够提高推广应用的吸引力。

3.4.4 陆生植物系统 以乔、灌、草为主，构建生态库塘的陆域生态系统，主要布置在库塘沿岸边坡和小岛上，库塘边种植垂柳、花桃、果桃等，岛边坡种植美人蕉、月季花等，岛上种植水竹、木竹等，四季常绿，去除进入生态库塘的污染物。

3.5 导流子系统利用当地现有的圩口闸、排涝站，并适当改造建设导流系统，防止出现暴雨时系统暴流，在初期雨水引入前置库后，后期雨水通过导流系统流出。

4 相关结论

4.1 各系统的去除效果监测结果表明，建立前置库生态链系统后，滞水时间7 d，CODMn、NH3-N、TP、TN的去除率分别达到了66.3%、61.5%、81.0%、80.9%，出水符合《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水要求。其中，沉降与拦截系统的CODMn、NH3-N、TP、TN去除率分别为12.6%、22.1%、52.4%、54.5%；生态透水坝及砾石床强化净化系统的CODMn、NH3-N、TP、TN去除率分别为19.3%、30.3%、30%、30%；强化生态库强化净化系统的CODMn、NH3-N、TP、TN去除率分别为52.2%、29.2%、42.9%、40%。处理系统出水水质监测结果如表1所示。

表1 处理系统出水水质监测结果（单位：mg/L）

4.2 处理系统的特点利用天然池塘、洼地、河道等进行改造成前置库处理系统，投资小；材料主要是各种水生、陆生植物、经济鱼类以及少量的砾石、碎石等，成本低；系统运行不需要外加动力，运行成本低；对TP、TN的去除效率高，能有效控制主库水体发生富营养化，不会产生二次污染，日常维护简单。

4.3 有一定的经济效益处理系统的建设可以有效改善周边环境状况和饮用水水源水质，但一定程度上会对当地居民的经济状况产生影响，在一些区域改变了当地传统的种植和养殖模式。因此，在不影响改善水质的前提下，处理系统可以选择种植一些经济作物，进行一些生态养殖，以提高居民收入，同时由于生态环境质量的改善，对当地发展生态旅游和观光农业有所促进，也可以增加居民的收入。

4.4 建立长效管理机制需要配备专门的管理人员对前置库实施长效管理，对占用河道、沿岸进行耕种、养殖的行为坚决制止；对沿岸村落污水处理、垃圾收集等情况进行巡查；对植物残体进行有组织、有计划地收割；开展宣传教育，调动广大居民积极参与治污，形成保护水环境的良好氛围。