生物滞留池综合处理技术在锦绣川水库的应用

李 双，马 萍

（济南市水利工程服务中心，山东 济南 250112）

锦绣川水库位于济南市南部山区，水库驻地地面高差较大，水土流失严重，按照水库历年防汛记录记载，最大入库径流可达300 m3/s，市区汛期降雨中心多分部在水库流域范围内。目前锦绣川水库库区周边存在水土流失、水质恶化等问题。水库周边村庄众多，村民耕种现象较为普遍，进入汛期后，雨水顺高差经过村庄道路，将大量冲积物和污染物携带后冲入水库库区，造成水库库容逐年减少、库底淤积现象较为严重。同时水库周边面源污染较为严重，总氮含量一直超标；再加上生物污水和废水随着地表径流流入水库，导致水库总磷、COD 等各项污染物增高，水库水质受到影响。为加强驻地水污染防治，减少水土流失，降低洪峰流量，锦绣川水库服务处同相关科研部门建设开发了生物滞留池，以达到减少污染和水土保持的效果。

1 生物滞留池概述

在海绵工程和水保项目各项措施中，生物滞留池都是作为常见技术同各项措施进行配合使用。生物滞留池的理论依据为通过工程和生物措施的实施，减少水土流失，对污染物截留沉淀，达到净化效果，项目的实施不产生其他有害物质，不会对城市雨水另外增加其他物质。降雨过程形成地表径流后，雨水首先进入到生物滞留池蓄水层，通过覆盖层和种植土层、人工填料层、砂层和砾石层等进行层层过滤和渗透，并通过生物措施对污染物逐步进行分解。在迟滞雨水的同时，日光蒸发也可显著减少水量，减少水土流失。生物滞留池的去污效率监控是进行生物滞留池的关键技术之一，建成的生物滞留池类型是否能够有效去除暴雨径流与污水径流的污染物及其病原微生物，需要对其中污水中的常规指标通过现场取水水样进行动态监测。取样的主要污染物指标为总氮、COD 等。生物滞留池技术资金投入少，雨水净化效果好，日常管理维护方便，环境经济效益高。

2 主要建设内容

项目实施充分利用锦绣川水库项目区内的地形和地势，依据雨水的汇集方向，做好生物滞留池的选址。考虑生物滞留池的排水时限，将雨水汇集的时间逐步减缓，铺好相关排水管。对生物滞留池的土建部分进行妥善设计和论证，建设前对所采用的吸附植物在实验室进行模拟试验，优中选优。生物滞留池尽可能采用本地植被，保证北方半干旱地区当地的生物多样性，并且配合去污动态检测技术，确保生物滞留池在驻地发挥最大作用。

生物滞留池由蓄水层、人工填料层等各部分组成，生物滞留池同时和水库驻地旱溪、渗透塘、地下蓄水池、绿植等各系统紧密相连，同时建设，共同起到减少雨水流失，减少地表积水现象，减低污染物排放的效果，生物滞留池经计算可承载的雨水总容积为100 m3。

2.1 蓄水层

项目中蓄水池总设计填充厚度为0.2 m，总面积170 m2。将蓄水层设计在生物滞留池的最顶层主要起到滞留洪水，减缓雨水行洪速度，沉淀污染物的作用，同时雨水蓄积后经过不断蒸发、消散、渗透，水量不断减少，改善了周边气候环境，对周边绿植也起到很好的灌溉作用。

2.2 覆盖层和种植土层

采用砂质土壤和树皮，主要作用是利用土层中各种植物，充分发挥生物降解作用，将各种有机污染物转化为对水质不存在污染的无机物，运用所含微生物对污染物进行分解，同时利用植物根系作用对污染物进行吸附，该层厚度为0.2 m。

2.3 人工填料层

项目在实施前对各项填料进行实验室比选，最后选择使用粉煤灰，粉煤灰对COD 等各项污染物吸附作用良好，粉煤灰总填充厚度为0.5 m，厚度增加确保各项污染物质可被有效吸附。

2.4 沙层和砾石层

该部分均位于生物滞留池的下部，并在底部铺设土工布。该层厚度为0.5 m，主要作用起到粒径有效级配，对污染物进行迟滞和吸附，阻拦污染物进入土壤，同时减缓水流渗透速度，减少水土流失的作用。在人工填料层和砾石层之间铺设150 mm 厚的砂层，目的是防止上层土壤经过长期渗透进入透水管内，造成水流不畅，无法发挥工程作用。

2.5 附属配套设施

水管采用管径0.1 mPVC 管，安设位置为滞留池顶部，主要作用为当强降雨雨量超出生物滞留池的承载能力时，及时将多余的雨水排出，并由排水系统导入到水库地下蓄水池中。旁通管由DN110PVC 管制作，中间设置闸阀，以调节生物滞留塘的水位，方便洗车、冲厕、灌溉等，为方便检测生物滞留池的工程效果，预留取样口和检修口。

2.6 绿化种植

生物滞留池周边种植本地绿植和草坪，利用滞留池渗透、迟滞的雨水和周边地形高差实施灌溉，做到了对雨水的有效利用。在绿植选择上，以本地植物为主，尽可能不选择入侵性物种；选择对干旱有较强抗受能力又耐水的植物；选择根系较发达对污染物吸附作用较好的植物。植物的选择遵循生态优先和因地制宜理念，根据生物滞留池周边场地的地形情况和水文地质特点等，对植物进行合理布局。

3 实验数据分析

锦绣川水库服务处在2021 年汛期3 次强降雨形成地表径流后对生物滞留池水体分别进行取样和分析，以每9 d作为一个周期，取样时间为第一天、第三天、第五天、第七天和第九天，3 次降雨共取样15 次。委托专业检测机构对污染项目COD、总氮、氨氮和总磷等分别进行了检测。

据上述3 次降雨后分别进行的检测结果显示，雨水在经过旱溪进入生物滞留池后，通过对雨水截留、生物吸附和各项工程渗透沉淀，每次从取水水样中的各项污染物指标都有了显著下降，其中COD 最大削减量达到52%，总氮最大削减量达到了80%，其他各项污染物数值也均有显著下降。从降雨强度来看，降雨强度越大，水体所含的污染物质就越多，水体净化的作用也越加明显。从时间来看，前5 天的削减作用最为明显，呈抛物线状态，主要依靠的是生物滞留池的沉淀和渗透作用，其后下降趋势逐渐成平滑斜线，主要依据的是生物滞留池的吸附作用，将水体污染物含量逐渐进行降低。通过工程实践证明生物滞留池综合处理技术在对总氮和COD 等污染物的处理方面作用明显。

生物滞留池去除城市雨水主要污染物的关键技术，除了用于城市雨水与其他雨水，还可以应用于部分生活污水的处理，为后续生物滞留池的建设与更新提供基础数据与依据；项目实施过程中，在对生物滞留池各种污染物去除效果进行动态检测基础上，普及了对各种污染物去除效率的检测手段，确保在生物滞留池建成后仍然能够有效去除污染物，起到示范和指导作用。

4 项目效益

通过在锦绣川水库建设生物滞留池示范工程，充分应用了去除污染物动态检测技术成果，在减少雨水径流带来水质污染方面取得了显著效益；项目的实施为水库和各管理部门提供了有效管理模式，发挥了环保、高效、省工等作用，有效降低了氮磷污染负荷，为水生态环境的改善提供了理论依据和技术支持，为济南市生物滞留池的建设提供可靠技术与方法，社会、环境、经济效益显著。