摘要：水库是一种自然作用与人工调控结合的产物，其水质状况受到季节、气候、地形等环境因素的影响，同时也会因水力调节、污染控制等人工手段的作用而发生变化，使得水体中的污染物在时间和空间上呈现一定的分布特征。对水库水质的研究，需要借助微生物学、分析化学、流体力学、气象学、地质学、生态学、模型模拟等多种学科手段。本文以黄浦江上游水源地金泽水库为例，简单介绍叙述了水库水质改善的工艺方案。
关键词：水库；污染控制；模型；水质；工艺方案
1.工程概况
金泽水库位于青浦区金泽镇太浦河的北岸湖荡地区。为黄浦江上游分散取水口集中归并提供适当库容的水源，满足相关供水系统在太浦河、黄浦江突发水污染事件时满足避污的要求，同时改善原水水质，实现青浦、松江、金山、奉贤和闵行五区的水厂持续供水。
水库总库容880万m3，有效库容612万m3，设计高水位3.0m、设计水位1.8m、常水位2.5~2.8m、死水位-1.8m，库底高程-3.3~-5.0m。总占地面积2.7km2（折合4050亩）。
2.设计目标
按照国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中集中式生活饮用水地表水源地的要求，金泽水源湖水质应达到Ⅲ类标准（按河流型水源地评价）。
基于来水水质条件，提出以下净化标准：氨氮、五日生化需氧量出水浓度削减率在30%以上，总磷、总氮出水浓度削减率在10%以上，藻类去除率在20%以上，以达到改善水源水质，控制富营养化的目标。
3.工艺设计原则和思路
3.1工艺设计原则
工艺可靠、有经验，适合大流量、微污染水源；造价合理、运行维护成本低，水质改善效果与投入成本（益本比）关系适宜；易操作，运行维护方便；自然生态性好，符合“绿色环保、低碳节能”原则。
3.2设计思路
1）太浦河来水BOD5、氨氮等主要水质指标较国家地表水饮用水源地水质标准偏高，需要使用相应的技术手段进行控制；
2）太浦河来水叶绿素α值偏高，在水库中存在藻类增殖风险，对来水藻类进行截留，其次要限制水库中藻类的生长因子，如营养盐和光照；
3）太浦河来水所含悬浮颗粒物浓度不低，且粒径较小，需要相应的工程手段截留去除，如沉淀池；
4）本项目占地面积相对供水量很小，水体在库中停留时间偏短，须综合运用多种强化净化工艺措施；
5）影响水质的不良因素较多，且有一定的变化，目前国内外尚没有成熟的单一的工艺措施可以直接引用，需要因地制宜，探索集成。
4.水质改善工艺设计
4.1生态前置库设计
生态前置库主要通过自然沉淀去除大颗粒无机悬浮物质，同时利用生态拦截带上水生植物根系的过滤、接触沉淀作用以及吸附作用快速去除比重较轻的悬浮物质及藻类。
在引水闸入口附近构建生态前置库，主要由沉淀区、生态导流屏、生态拦截带、溢流坝等构成。来水由生态导流堤引导进入沉淀区经过约6h停留时间，在沉淀区内部沿水流方向每隔80m设置生态拦截带；在生态拦截带内构建柔性网格浮岛，种植香蒲、香菇草、粉绿狐尾藻等根系发达的水生植物。末端设有溢流坝，下部伴有沉淀物的来水经溢流坝拦截后沉淀在坝前。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.2强化净化区设计
强化净化区通过强化净化的工程手段，在较短的水力停留时间内达到对来水水体中氨氮，BOD5的去除。
内部构建框架结构式立体生物槽并悬挂人工介质；人工介质下设置水下推流曝气机和推流混合器；两边水表面布设柔性网格浮岛，种植香菇草、香蒲、黄花水龙等，以利于浮游动物生长；通过生物膜系统的生物降解、生物摄食作用去除氨氮、有机物、藻类、微小碎屑物等。
强化净化区后端设置沉淀区以及生态浮岛带，用以沉淀截留强化净化区出水中的悬浮颗粒物。
4.3生态调控区设计
生态调控区的主要设计目标为通过生态作用进一步净化水质，降低水体中营养盐含量。
在生态调控区的近岸区域构建生态缓冲带，种植挺水植物芦苇、香蒲等，浮叶植物荇菜、菱、睡莲等，沉水植物苦草、眼子菜、金鱼藻、黑藻等；最终形成20-30m宽度自然型水陆交错区域，以利用水生植物及其附着生物的生态调控作用抑制藻类增殖。
在生态调控区内放养凶猛鱼类控制食浮游动物鱼类数量，提高浮游动物密度，提升浮游动物对藻类的摄食压力。
在库内易于形成死水缓流流态的区域中心位置设置定向推流混合器，通过定向水力调控消除库内死水区，抑制藻类集聚繁殖，增加浮游动物生存空间。
在生态调控区出口附近区域构建组合式生态浮岛，浮岛下方吊养贝类滤食悬浮物和藻类。
4.4生态净化区设计
通过人工表流湿地的构建，完善生态系统生物链。利用沉水植物、基底、微生物耦合形成的生态净化体系的综合作用对来水中的SS、TN、TP、有机物等污染物进行进一步沉淀、吸附、吸收、降解。
在生态净化区的近岸区域构建生态缓冲带，种植挺水植物、沉水植物，最终形成20-30m宽度条带状的自然型水陆交错区域。
生态净化区中间建有沟渠，底部设置人工生态水草。在沟渠两侧主要种植眼子菜、黑藻、金鱼藻、苦草等沉水植物。在生态净化区内放养凶猛鱼类，控制草食类鱼类的种群数量，有助于沉水植物的恢复和生长。
4.5清水涵养区设计
清水涵养区的主要设计目标为维持清水水质，抑制藻类增殖现象的发生。在清水涵养区的近岸区域构建生态缓冲带，种植挺水植物、浮叶植物、沉水植物等；最终形成10-15m宽度条带状的自然型水陆交错区域；对易于形成死水缓流流态的岸线区域，适当增加生态缓冲区面积抑制藻类增殖。在库内放养低密度滤食性鱼类，控制藻类增殖；在库内容易出现死水状态的区域设置定向推流混合器。
5.水质改善效果评价
综上所述，预计总净化效能为：氨氮30-35%，BOD530-35%，总磷16-22%，总氮12-16%，SS 28-40%，藻类20-23%。
但上述总净化效能的估算是基于环境水温在20°C的基础上做出的，若考虑到温度的季节变化，夏季运行条件下工程运行效果可能会优于前述预计；相反，在冬季运行条件下，由于水温偏低，水运动粘滞系数增大，生态前置库的SS沉淀去除效果将出现降低，微生物代谢活动减缓，强化净化区的净化效果会出现季节性减弱，工程总净化效能将低于前述估算值。
6.结语
随着社会不断发展，人口增加、基础设施建设蓬勃发展，水资源的消耗增加、水质的污染日使用水紧张且严重影响人们日常生活。尤其是饮用水资源受污染，直接影响人民的身体健康、生态平衡遭破坏。
城市供水水库一个重要的功能是生态型水库，对库区生态要求比较高，是将生态化技术设计要素应用在人工水库生态化领域的一种体现。在水库库容受到一定限制，取水源水质条件不乐观的情况下，采用何种生态技术来改善水质，使其符合集中式水源Ⅲ类水质要求是设计人员面临的一个难题。
水库的水生态整治是一个系统工程，不仅需要水利专业的支撑，还需多个专业的协同配合。
论文作者:陆雪华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/23
标签：生态论文; 水质论文; 藻类论文; 水库论文; 金泽论文; 植物论文; 黄浦江论文; 《基层建设》2018年第14期论文;