北京延庆西湖富营养化成因分析（麻军）

延庆西湖位于北京市延庆县城内, 是延庆县人民生活的一个重要休闲娱乐场所, 属于风景观赏湖。该湖位于官厅水库上游的妨水河上, 蓄水面积289.3hm2。由于西湖位于延庆县城人口居住密集地带, 周边有大型的商业区, 而且延庆县污水处理厂处理后的水直接排放到湖中, 使得现状水质不断地恶化, 部分地区湖面绿藻大面积出现, 这都是湖水中相对藻类等植物的生长营养过剩即湖水富营养化所致。

1 富营养化发生机理

富营养化发生发展是由于水体整个环境系统出现失衡,导致某种优势藻类大量繁殖生长的过程。因此, 了解富营养化的发生机理和发生条件, 实质上需要了解的是藻类生长繁衍的过程。尽管对于不同的水域, 由于区域地理特性、自然气候条件、水生生态系统和污染特性等诸多差异, 会出现不同的富营养化表现症状, 也即出现不同的优势藻类种群, 并连带出现各种不同类型的水生生物种类的失衡。但是, 富营养化发生所需的必要条件基本上是一样的, 最主要影响因素可以归纳为3个方面① TP(总磷)、TN(总氮)等营养盐相对比较充足;②缓慢的水流流态;③适宜的温度条件。只有在3方面条件都比较适宜的情况下, 才会出现某种优势藻类“ 疯” 长现象, 暴发富营养化。其中的水流流态主要指以流速、水深为要素的水流结构。

2 延庆西湖水质现状

为能充分掌握延庆西湖水质现状, 本研究特从延庆西湖不同地点采样化验分析数据。取2003年的数据, 其平均结果如表1所示。我国现行地表水水质标准如表2所示。

将表1与表2的数据对比, 可以看出延庆西湖现状水质各项数据已经不能达到Ⅱ类水质的标准, 特别是N、P的平均含量完全超标, 大于地表Ⅴ类水的标准。

3 延庆西湖水质富营养化成因分析

3.1 入湖水流状况

(1)延庆污水处理厂下水。延庆污水处理厂是以排出水水质基准Ⅱ类标准来设计运行的, 排出水入湖, 日设计排放量3万m3/d。污水处理厂处理后的水虽然达到了类排放标准, 但是由于处理工艺的限制, 其中还带有大量的有利于湖水发生富营养化的物质。

(2)农业耕地地表流人水。延庆西湖周边农业耕地面积较大, 为了追求高产、增收的目的, N、P等化工肥料使用泛滥, 面源污染比较严重, 使得种值区的面层地表径流、以及潜层地下水汇流到延庆西湖中, 残留的、未被植物吸收的N、P等大量流入湖中, 使得湖水N、P增加。

(3)人口居住密集区点源污染严重。延庆西湖上游周边是人口居住密集区, 频繁的人类活动, 造成了生活垃圾、粪污等的点源污染, 人们在湖区游玩的过程中, 也是一个点源污染的过程。

3.2 富营养化成因分析

(1)营养盐来源比较广。延庆西湖作为开放式系统,周围有大量人类活动产生的污染。处理后的污水、农田径流、河道径流汇入西湖。大量湖水污染源调查资料显示, 面源是营养盐的重要来源之一。由于面源分布广, 污染控制难度很大。目前, 我国的水污染控制尚以控制点源为主。另外, 延庆西湖底层污泥淤积比较严重, 而底泥中通常含有大量的营养盐。底泥污染治理难度较大。因而, 在短时段内, 营养盐来源控制难度较大。

(2)西湖水流流速缓慢, 湖水自清功能低。水流流速缓慢是西湖发生富营养化一个很重要的因素。如在长江中上游的三峡库区江段及其重要支流嘉陵江和乌江, 总体水质良好。但是, 断面平均总磷浓度普遍接近湖泊和水库Ⅴ类水质标准, 也就是说, 水体中的营养盐浓度水平已经达到了湖库发生富营养化的水平。之所以在长江干流尚未出现富营养化问题, 主要是长江水流比较急, 不能满足湖泊富营养化发生的缓慢的水流流态条件。

(3)水污染处理工艺复杂。从污水处理厂排除水质设计标准中, 可以看出其各项指标相当高。受国内外污水处理工艺技术限制, 目前我国已经建成运行或者正在规划设计的城市污水处理厂, 普遍只考虑有机污染指标的去除效果, 以有机污染指标CODcr和BOD5。去除效果作为水质处理效果的评价指标, 若要考虑脱氮脱磷, 则处理工艺通常需要改进, 处理成本也将成倍增加。

(4)湖水换水周期长。延庆西湖湖水总量900万m3, 妫水河年平均径流总量1539.8万m3(1998-2003年平均),不考虑蒸发、渗漏方面的因素, 该湖水换水周期约213d。

由于以上几方面不利条件的影响, 导致TP、TN等污染源控制难度很大, 进程十分缓慢。

4 延庆西湖水质现状治理方法

(1)微生物卷垫护岸法。延庆西湖岸边多为农耕地,农耕地流出水中N、P含量较多。为防止N、P流入湖中和吸收湖水中的N、P, 在湖岸边, 尤其是在农耕地流出水能直接入湖处, 铺设微生物卷垫并播种多年生水生植物, 既净化水质又护岸, 还可以绿化湖滨改善生态环境。材料可采用椰子纤维材料和利用水质净化滤材微生物土制造的微生物卷及微生物垫, 该材料是用来促进水边生态系统复原的植生护岸系统。微生物卷和微生物垫是由植物的根部固定, 促进自然护岸的形成。内部充填的微生物土有水质净化的功能, 能促进河流生态系统的保存和复原。

(2)投放固态活性微生物制剂。在藻类生长初期, 控制生长和分解的多功能复合生态复原技术是至今被认为最理想的处理方法。为了防止由于藻类繁盛而引起的水质恶化及再污染, 维持健全的生态界, 就需要采取很好地利用天敌生物作用的方法。应用分解功能性微生物和天敌生物微生物处理的多功能复合生态净化技术, 将成为在自然界维持生态稳定性、能自行增殖的环境亲和生态工程、复原污染水域水质的核心技术。固态活性微生物制剂每1g含有10亿个以上的微生物, 能把水质稳定地净化处理。延庆西湖水总量900万m3, 拟1次投放具备多功能复合生态复原功能的固态活性微生物制剂总量9000kg。

(3)高射喷水, 改变水流流速。减少藻类形成的最佳方法, 就是空气式曝气。用曝气装置既能改善水质, 又能达到美化景观的目的, 具有旅游资源的价值。湖里的水通过搅拌的方法, 可以实现湖水的自净。

作者简介：麻军（1978-）, 男, 助理工程师。

来源：《北京水利》2005.6