【深度】创新水库治理之术：靶向治疗，防治一体

2021年是中国共产党成立100周年，是“十四五”开局之年，也是实现第一个百年奋斗目标之后、向第二个百年奋斗目标进军的启始年，各行业必然会围绕高质量发展开展工作。“水十条”发布后，尤其是经过“十三五”的共同努力，我国水环境治理工作亦到了迈向高质量发展的关键阶段。为寻找出水环境治理领域的优秀治理案例，以标杆力量引领我国水环境治理工作迈向高质量发展，进而向建党百年献礼，E20环境平台携手国家环境保护技术管理与评估工程中心联合启动了“双百跨越”之“蓝色发现”水体治理标杆案例的首期比选活动。此前，本公众号已推出“案例解析——县城治水的武胜模式”。在上一篇基础上，本文将从水体治理技术创新的角度，讲述WEP如何破解水库污染治理的重重困难，直击河网“毛细血管”的治理盲区，实现人水和谐共处，提升水体自净能力，最终全生命周期改善水生态环境的具体情况。

来源：国家环境保护技术管理与评估工程中心、E20环境平台        

作者：曹斌 

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绿水青山：人民对美好生活的向往

党的十八大以来，“绿色”成为中国高质量发展最亮丽的色彩。进入生态文明新时代，绿水青山就是金山银山被赋予了新的时代内涵。作为最普惠的民生福祉，良好的生态环境是事关每个人的公共产品，也是对不断增强人民群众获得感、幸福感和安全感的积极回应。习近平总书记指出：“环境就是民生，青山就是美丽，蓝天也是幸福”，“生态环境是关系党的使命宗旨的重大政治问题，也是关系民生的重大社会问题”。上述论述无不体现出为民造福的发展理念和人民情怀。“十三五”期间是迄今为止生态环境质量改善成效最大的五年，在来百姓看来，也是生态环境获得感、幸福感和安全感不断增强的五年。

这一成果在水环境治理领域有着更为生动地展现。据生态环境部统计，2020年全国地表水优良水质断面比例提高到83.4%，劣Ⅴ类水体比例下降到0.6%，而“十三五”开局之年的2016年这两个比例分别为67.8%和8.6%。好水比例上升15.6个百分点，劣Ⅴ类比例下降8个百分点，一升一降之中，家门口的黑臭水体消失了，还老百姓清水绿岸、鱼翔浅底的优美景象。

关键节点：河湖水库治理依然严峻

水是生命之基、自然之魂，水对自然生态及人类社会延续发展的重要性不言而喻。十九大报告提出以山水林田湖草统筹治理推进生态文明建设，其中林、田、湖、草均以“水”为依存。由此可见，水是生态文明建设的第一要素。

“水十条”实施以来，秉承着“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水方针，我国的水环境治理已经从过去的点源治理、末端治理，迈向流域治理、标本兼治，尤其随着长江大保护、黄河大保护上升为国家战略，一、二级河流的水环境治理成效显著。但是，河网“毛细血管”仍然是我国全流域治理的盲区，特别是以湖泊水库为核心的小流域污染问题依然严峻。

抓住湖泊水库就抓住了水生态治理的“牛鼻子”。以湖泊水库为重点的河网“毛细血管”既是上下游、左右岸污染物的主要汇聚场所，也集中了诸如基础设施落后、超标排污等水生态治理的诸多短板问题。同时，湖泊水库等“毛细血管”往往具有造福人民的服务功能，其从空间上距离人民群众居住区较近，是人民群众重要的“大水缸”，与人民群众的生命财产安全息息相关，水质、水量与水安全都直接影响着人民群众的获得感、安全感和幸福感。

一泓清水惠民生，开展湖泊水库等河网毛细血管的治理与保护，既是实现“人水和谐”的关键所在，也是满足人民对于美好生活的向往的根本保证。

然而，河网“毛细血管”治理困难重重，特别是以水库为核心的小流域污染问题依然严峻，其中原因何在?难在何处?又该如何解难?

困难重重：触及更深层次的问题

需要攻克湖泊水库反复污染的“靶向”技术。由于大中型湖泊、水库中底泥较厚，水体厌氧区域较深，传统的清淤和曝气只治标并不治本，投资巨大的同时往往陷入反复治理的窘境。例如广安市武胜县五排水库就曾经出现反复治理而不见成效的困境。

清淤是湖泊、水库常用的解决内源污染的工程手段。这种简单粗暴的方法往往导致湖泊、水库原有生态系统的破坏，需要更大的投入和更长的时间重新建立水生态系统;同时，该技术抗击外源污染能力差，如果外源污染物没有得到及时控制，水生态环境会再次恶化，而清淤后的底泥处理会成为新的问题。

曝气分为表层曝气与深水曝气，也是针对湖泊、水库内源污染的重要工程措施。较之于清淤，该技术更强调水体自净能力，对外源污染物具有一定的抗击能力，表层曝气虽会产生一定的景观效果，但其仅作用于水体表层，无法改变水体厌氧区域问题，其作用的水体范围较小，也并未从根本上解决内源污染的问题;而采取深水曝气产生的气泡更容易卷起底泥，引发底泥中污染物二次释放，对水生动植物造成严重的破坏。因此，适用于大中型湖泊、水库标本兼治的水生态环境治理技术实属难上加难。

需要确保水质长期稳定的系统方案。湖泊、水库往往是上游污染物的主要汇聚地，例如武胜县五排水库每年汇入从上游岳池县及周边乡镇排放出的超过1000万立方米未经处理的生产生活污水，成为造成库区污染的“元凶”。与此同时，湖泊、水库自身淤积过多、周边集雨、农田化肥流入、水产养殖业等也是导致湖泊、水库污染控制难的主要原因。

因此，诸如水藻打捞、引水换水、底泥疏浚、微生物改善等，聚焦于单点污染问题的传统技术，从更长的时间维度看，收效甚微，仅能实现当下的“水清”。其根本原因就在于问题导向，只做到污染物的去除，而缺少从水体到底泥，从水质改善到水生态系统的稳定，从污染物去除到水体自净能力增强的系统思维考虑，水体治理效果难以稳定持续，久而久之问题会再次出现，水体水质反弹现象屡见不鲜。

需要破解湖泊、水库治理导致其功能无法正常发挥的难题。水库一般具有行洪、灌溉、饮用水源地等功能。水库治理过程中面临的最大难题就是由于治理导致其正常功能受到干扰。因此，从保证水库服务功能正常发挥的维度，水环境治理技术必须具有自动控制水平高、设备构造简单、易于安装维修、施工周期短、运行稳定、维修保养容易等特点。

道法自然：WEP水环境修复系统

通过上述分析，湖泊、水库治理难的根本原因，就在于多数治理的出发点仅是水质达标，而忽视了水域生态调节，这也是水环境治理一直效果不尽人意的核心所在。“短视”是这一阶段最为显著的特征，甚至不惜经济代价，仅仅为了追求当下的“水清”。

在“十四五”乃至更长一段时间里，要让更多河湖、水库水清岸绿、鱼翔浅底成为美丽中国不可或缺的组成部分。因此，水环境修复不能再局限于表面化，仅通过人工干预实现所谓的“水清”，而是应深刻践行习近平总书记所提出的“尊重自然、顺应自然、保护自然”的生态文明基本内涵，达成“水质达标、生态调控、系统优化”的水生态修复自净自洁能力的提升。

WEP水环境修复系统的缘起。该技术是宜兴环科园构建环保产业创新生态所引进的，适用于水库、湖泊等封闭、半封闭型水域的水环境修复“专科”技术，是日本松江土建株式会社及土木研究所开发的深层充氧技术，在日本已经成熟并广泛运用近二十年，在布部水库、三瓶水库、鹿野川水库等具有广泛的应用。其核心特点在于增加水体自净能力，抑制内源污染物释放，修复水体污染，实现水环境生态系统的良性循环。

作为水环境修复领域中专用于湖泊、水库的“靶向”技术，宜兴环科园将其作为提升环保产业技术含量，构建与国际接轨的高质量产业水平的重点引进技术之一。为此，宜兴环科园对该技术进行了详细的考察和论证，并通过政府参股的方式，与菲力环保共同组建江苏中宜环科水体修复有限公司，以政府信誉作为后盾成功从日本引进最新一代的WEP水环境修复技术，这也是日方首次出口该技术。

WEP水环境修复唤醒水体“生命”。溶解氧是水生生物得以生存的条件，更是参加水中的各类氧化还原反应，促进微生物对污染物转化降解，使水体具有自净能力的重要原因。由宜兴环科园、江苏菲力携手日本松江土建株式会社和日本土木研究所共同开发的第三代水环境修复技术，即采用深层充氧技术(物理方法、无污染)，岸上制氧设备产生 90% 以上的高浓度氧气，经输送管送入气液溶解装置，水泵将水库中水吸入气液溶解装置，氧气和水混合后以液态的气液溶解氧水对封闭、半封闭型水体进行水平扩散，以增加半径 1 千米区域的溶解氧浓度，从而良好的改善水体缺氧状态，在底泥表面形成氧化膜。氧化膜可修复水库底部因长期缺氧导致的生态失衡，抑制从底泥中溶解 P、Fe、Mn 等元素，能够持久、稳定地改善和保护水库水体的水质，实现治水与治泥结合，促进水体恢复健康的水生生态系统，最终实现水体的自净化。(如下图所示)。

图1 WEP 生态水环境修复技术运行机理

WEP 系统利用水压高效节能地溶解氧气，水库不同水深 WEP 系统的吐出 DO 浓度(出水 DO 为装置出口的实测值)。如图2所示，红色曲线表示原水的溶解氧状况，可观察到，伴随着水深 DO 值不断减少。蓝色曲线表示供给氧气时的 DO 浓度，可以看出在 40 米水深处，DO值仍能达到 60 毫克/升，表明该系统具有非常高的溶氧能力，从而使得底泥微生物状态恢复。

图2 水库DO随水深的变化

同时，在水中以大约2米的厚度、 1 千米的半径进行同心圆状水平扩散，对缺氧水块高效率提供氧气，由于溶解氧水中不会产生气泡，因此不会出现底层水被气泡携带上升的现象也不会出现污泥卷起的现象，适用于水库、湖泊以及海域的缺氧区，立体改善缺氧水域。

图3 WEP系统水平扩散演示效果对比

在此基础上，结合智能管控，实现自动监控与远程控制，以极低的运行成本，实现湖泊、水库水生态环境的靶向治疗，水质保护与自然修复的防治一体。

效果显著：WEP技术典型案例

在国内，WEP水环境修复技术已经成功应用于江苏省宜兴市龙珠水库、广西北流市龙门水库、武胜县五排水库等多个省级示范项目，其中广西北流市龙门水库项目被生态环境部生态环境执法局典型示范案例收录，同时该技术获评生态环境部智汇百强技术WEP水环境修复系统。

广西北流：龙门水库再现水清岸美

龙门水库作为广西北流市的重要水源地，具有数十平方千米的库区面积和 1950 万立方米的总库容，每日向北流市供水 5 万立方米。随着库区周边的畜禽养殖愈加发达，生活污水未经处理直排入库区，林地、耕地雨水淋溶面源污染进入库区，养殖废水直排入库等，一系列污染导致了库区产生水体富营养化，加之库区周边垂钓现象频发，水体环境污染严重。

针对龙门水库的具体情况，江苏中宜环科水体修复有限公司利用“一基地一平台”模式聚焦饮用水水源地保护领域，通过 WEP 系统对龙门水库水域环境进行水质深度修复，改善底泥，抑制底泥污染释放;控藻系统通过有效扰动上下水层，增强水体生物活性，促进生物对营养物质的吸收作用，有效降低水体富营养化风险，改善水库水质，水库水质各项指标均得到改善，实现了龙门水库水源保护、水污染防治和水环境修复的系统目标，再现水清岸美景象。

江苏宜兴：龙珠水库重回昨日盛景

龙珠水库位于苏、浙、皖三省交界处宜兴市西南部的太华镇杨店大桥上游400 米。由于地处三省交界处，上游农村污水排放、农田灌溉污染等各类原因造成水库水环境恶劣。

通过使用WEP水环境修复系统对水库内封闭性水体进行高效率充氧，在系统运行52天后，对水库修复水体底层水样进行数据分析发现，氨氮、总磷、COD、FE、Mn等指标均有明显降低，且全年运营费用仅为10万元左右，极低成本下，WEP系统对龙珠水体修复效果依旧显著。

四川武胜：五排水库常处鱼跳人欢

五排水库位于广安市武胜县域境内，其所在的长滩寺河属于嘉陵江一级支流。2006年开始，随着流域内经济增长和城镇化进程加快，流域内工业、种植业、养殖业和服务业的快速发展以及水资源和旅游资源开发利用不当，致使点源污染与面源污染共存，生活污染和生产污染叠加，水质污染与生态退化交织，五排水库的生态环境受到严重威胁，水安全问题也日益突出，水体功能亟待恢复。

在此情况下，武胜县政府与宜兴环科园通过“一园两县，区域协同”的创新合作模式在武胜成立宜兴环境医院武胜分院，并通过对水环境问题精准把脉、技术比选和对症施治，形成以“WEP水环境修复系统”和“循环充氧系统”为核心的五排水库水环境系统修复方案。

在上游来水基本处于严重超标且高于入库限值的情况下，经过WEP水环境修复系统在五排水库的持续1年的运营，经第三方检测机构的持续监测显示五排水库水质由劣五类改善为三类水标准，且自2020年8月19日后连续13次检测结果均稳定达到Ⅲ类水标准(河流标准)。通过比较设备运行前后COD、氨氮、总磷等水质指标，该技术有效改善五排水库水质，且实现五排水库各水质指标持续稳定达标。

图4 五排水库水质改善效果

现如今，经过WEP系统修复过后的五排水库，“水清、鱼肥、天蓝、地绿”，千顷湖光碧波，两岸苍山叠翠美景怡人，当地村民们生活在绿水青山之中肆意享受着清晰空气的环抱和大自然的美好。

图5 五排水库治理前后对比图

WEP水环境修复系统，以系统解决方案为百姓重塑“绿水青山”，具有水质深度修复、污染应急预警、日常水质监控三位一体的水源地综合保护功能，在根源上解决湖泊、水库水生态环境治理难题。同时，WEP系统还提供了水质状况公众即时查询的功能，以真实的数据，便捷的操作消除公众对于饮用水源的担忧。由于其良好的治理效果，产生的巨大社会效益、经济效益与生态效益，该技术得到国内知名新闻媒体的争相报道，在水处理、水治理行业内部造就了良好的口碑。

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