生物强化自净水质技术在萌山水库中的应用

孟永国，孟庆刚

（1.淄博市萌山水库管理中心，山东 淄博255318；2.淄博齐龙水利建筑工程有限公司，山东 淄博255318）

水生态综合治理技术已经在国内一些污染严重的河流、湖泊、水库等水域中得到了广泛应用，在改善水环境质量方面发挥着重要的作用。结合水库水生态实际，萌山水库根据山东省水利厅、财政厅的有关通知要求，运用《全省水利科技项目指导目录（2015—2017）》中的第45项“生物强化自净改善景观水体水质集成技术示范研究”，积极开展了水库水源地修复和保护技术研究与示范项目。

1 项目区概况

萌山水库位于淄博市文昌湖区萌水镇夏侯村南，孝妇河一级支流范阳河中游段，1958年11月动工兴建，1966年7月全部竣工，主体工程有大坝、溢洪道、输水洞等。水库总库容约9 993万m3，兴利库容约5 840万m3，设计灌溉面积0.65万hm2，年供水量约10万m3，是一座以防洪、灌溉、工业供水为主，兼作生态旅游、养殖等功能的综合性重点中型水库，是淄博市重要的水源地，也是张店、周村、淄川3城区的重要生态屏障，更是文昌湖旅游度假区实现跨越式发展的基础保障，但是，水库水体的日益恶化制约了当地经济的发展。

萌山水库由于曾大面积网箱养鱼导致鱼类粪便、残饵等在水库底部沉积、腐败成为耗氧因子，导致水库底部长期缺氧，滋生出大量的病原体，造成水体氨氮、亚硝酸盐氮等浓度过高，每年7~9月份随着气温逐步升高，水域环境进一步发生恶化。

2 水库水源地修复和保护技术

萌山水库水源地修复和保护技术研究与示范项目主要使用生态净水船对水库底层水进行修复。生态净水船可在不影响正常渔业养殖的情况下对水库底泥及水库底层水进行净化。其作用原理是将库底沉积物提升至水面进行氧化、分解，同时将水库底泥中不易释放的可溶性营养盐释放至水体供菌藻再利用，从而使库底沉积的营养物质重新参与到养殖生态环境循环系统中，即通过生态循环途径来加强沉积营养物质的二次利用，最终达到改良水库渔业生态环境和净化水质目的。

2.1 项目准备工作

根据萌山水库地形、水质净化需求以及净水船作业条件等因素，对萌山水库进行了区域划分，共分为5大区域，分别为放水洞区、库东岸南唐家村区、西南侯区、水库上游区和库西岸张家村区。需进行水体置换的区域面积约为41万m2，每50 m×50 m设置1个单元，共约165个单元；每10 m设置1个点位，每个单元共设置30个点位。生态净水穿每周可进行1个单元的水体净化工作。

2.2 项目实施方法

1）设备的构造。生态净水船长13 m，宽5 m，高4 m，吃水深度30 cm，抽水管长20 m。主要配备2台WP4C82-15型号柴油机（功率范围为35~150 kW，转速范围为1 500~2 500 r/min，最低燃油耗为198 g/kW·h）、1台50 kW TFS-50-4交流同步发电机、1台ZSH船用泥沙泵（流量36-5 040 m3/h，扬程3~80 m）、1台IS150-125-315A型号离心式清水泵（流量224 m3/h）、2台YX3-160M-4和1台YX3-180M-4三相异步电动机。

2）实施过程。工作人员将净水船驶入指定单元，抛锚固定船只，测量水深后开始下放吸水导管.管头须采用钢丝滤网包裹，以防止吸入异物阻塞导管。导管下放位置不宜过高或过低，过高则将抽取水质较好的表层水，达不到水质净化的目的；过低则因水库库底不平坦，容易扎入淤泥后引起堵塞。一般采用的深度为距离库底1 m的位置。吸水导管下方就位后，启动泥沙泵，开始抽水曝气。一开始抽取的水体为乌黑色，10~20 min后，水体逐渐变清，则表明该点位水体已经置换曝气完成，被温跃层分开的上下水体产生了对流运动，库表氧气通过温跃层进入库底，达到了预期净化效果。此时，移动净水船就可以前往下一个点位再次启动泥沙泵净化水质。在1个单元区域内，净水船净水路线要按照蛇形方式行进，防止遗漏点位。

3）实施时间。萌山水库自2018年4月购置生态净水船开始生物强化自净水质技术以来，净水船每周运行3~4 d，每天运行6 h，冬天暂不运行。截至2021年底，已累计运行28个月，有效改善了水库底层水质。

3 效益分析

3.1 示范效应

山东省现有大中型水库250余座，大多数水库实施网箱养鱼。网箱养鱼造成的水库底层淤积物污染问题已成为各水库渔业生态治理的重要难题。萌山水库生物强化自净水质技术项目的实施，可为山东省库渔业水域生态环境治理探索出一条有效途径。且在生物强化自净水质技术的推广过程中，可为有效解决具体施工工艺、设备参数、控制流程等问题提供良好的示范样本，具有重要的示范意义。

3.2 渔业效益

实施治理工程后可明显改善水库水质，从而促进渔业增产。生物强化自净水质技术应用后，萌山水库每年渔业产量可提升至1.5万kg左右。同时清理出来的淤泥经过处理后可作为优质的生物肥料，提升水库周边土地的肥力，对当地农业生产具有重要意义。

3.3 水质效益

淄博市水文局定期对区域内大中型水库开展市级水功能水质检测工作，每季度对萌山水库进行2次水质检测。水库水源地生态修复和保护项目自2018年开始实施，至2022年结束。通过对比《淄博市水功能区水质检测报告》的监测数据，可以看出：2017年萌山水库水质有3次达到III类水标准，5次达到IV类水标准；2021年，萌山水库水质全年均达到III类水标准。通过2017年与2021年的水质对比可以得出，通过实施修复工程有效改善了水库水质，达到了项目预期的效果。

3.4 经济效益

萌山水库水库水源地生态修复和保护项目总投资为65万余元，实施后可有效降低用水企业的水质净化成本，大大推动了提质增效。用水企业。萌山水库目前年供水量为1 000万m3，根据不同企业的需水要求，净水成本约为0.1~0.5元/m3，按最低0.1元/m3计算，每年可给用水企业降低水质净化成本约100万元。与项目投资相比，带来的经济效益非常可观。

4 结语

生物强化自净水质技术克服了化学方法净化污水易造成的二次污染，具有投资费用、运行费用及运行耗能低和污水处理效果好的优势。该项目完成后，能够依靠生态净化能力恢复水体本来面貌，同时融合了自然净化和生物净化优点，使水库水质得到很好的改善，水体的透明度进一步得到提高。且能涵养水源，改善区域内小气候，从而逐步提升水库的生态环境，进一步促进水库生态旅游和渔业养殖的发展。