淺談藍藻治理技術(shù)及應(yīng)用

方文秀，楊曉茹

（安徽省城建設(shè)計研究總院有限公司，安徽　合肥　230011）

淺談藍藻治理技術(shù)及應(yīng)用

方文秀，楊曉茹

（安徽省城建設(shè)計研究總院有限公司，安徽合肥230011）

文章對當前國內(nèi)外各類藍藻治理技術(shù)作出一定地分析和比較，著重介紹了絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術(shù)的工藝流程及特點。

藍藻治理法；絮凝沉淀+氣浮藻水分離法

0　前言

藍藻是目前對我國水體造成嚴重污染的一種水生生物，其本身呈綠色，大量浮藻覆蓋在水面上像一層粘糊糊的“綠油漆”，專家們?yōu)樗×藗€靚麗的名稱——藍藻水華。在湖水遭到嚴重有機污染，氮、磷含量超標呈重富營養(yǎng)化狀態(tài)下，再遇上適宜的溫度（氣溫在18℃左右）等條件，藍藻就可能爆發(fā)瘋長。呈聚集狀態(tài)的藍藻極易死亡，夏季高溫時甚至幾十分鐘就發(fā)生大量死亡。腐敗死亡的藍藻一方面產(chǎn)生由多種致臭物質(zhì)組成的臭味，影響周邊環(huán)境；另一方面腐敗分解的藍藻大量消耗水中溶解氧，使水體極度缺氧，造成水生生物大量死亡，同時缺氧水體的底質(zhì)發(fā)生厭氧反應(yīng)，使水體變黑變臭，形成“湖泛”，污染水環(huán)境，威脅飲用水安全。

為了減輕湖泊的污染，改善環(huán)境質(zhì)量，有必要對堆積的水華藍藻進行清除。目前國內(nèi)太湖沿岸、巢湖沿岸及滇池沿岸已經(jīng)建造了多座藻水分離站。本文就藍藻治理技術(shù)及藻水分離站中的核心技術(shù)——藻水分離法及其特點作出簡單介紹。

1　藍藻治理的方法

目前，國內(nèi)外藍藻治理的方法主要包括生物除藻法、化學除藻法及物理除藻法三大類。

1.1生物法除藻

主要包括魚類除藻法、生物浮床法和微生物除藻法。

1.1.1魚類除藻法

藍藻是淡水魚類的食物，可以通過投放此類魚苗治理藻類，防止藻類暴發(fā)。但如果藍藻爆發(fā)、污染嚴重，水體會處于缺氧狀態(tài)，魚類無法生長，更難以控制大規(guī)模爆發(fā)的藍藻。而且要讓魚類按照人類的主觀意愿在限定的時間、 限定的水域內(nèi)并達到相當數(shù)量規(guī)模地去控制和防治藍藻聚集污染是難以實現(xiàn)的，目前尚無實踐方面的成功案例。

1.1.2生物浮床法

利用吸附藻類的植物和其他生物控制水體中營養(yǎng)物質(zhì)，抑制藻類過量繁殖，從而建立生態(tài)平衡系統(tǒng)。該技術(shù)是利用生物競爭的方法抑制藻類生長，目前在小范圍水域取得實驗性的成功，在生態(tài)系統(tǒng)修復工程中也有一定的應(yīng)用，是一種有良好發(fā)展前景的生物抑制技術(shù)。其發(fā)展瓶頸在于水生植物的收割和后續(xù)處理。若不能及時妥善處理，水生植物到了秋季會衰亡繼而在水體中腐爛，體內(nèi)吸收的營養(yǎng)物質(zhì)重新回到湖體。因此，對于大面積水域如巢湖等大型淡水湖，該技術(shù)尚無法大面積推廣。

1.1.3微生物除藻法

將活性污泥中的有益菌種進行菌群篩選、分離出來，噴霧干燥后獲得高密度菌粉，再通過工廠化大規(guī)模生產(chǎn)，附著到專業(yè)填料上，并填置于水體中，形成高效除藻系統(tǒng)。微生物除藻法存在較大的風險和隱患，外加微生物在開放性水域內(nèi)的生長繁殖難以控制，可能對飲用水源地造成生物污染等。

1.2化學法除藻

用化學藥物殺滅方法，一般用硫酸銅、高錳酸鉀等。早期海洋赤潮治理也常用硫酸銅，效果較好，目前景觀循環(huán)水除藻也大量使用硫酸銅。但二價銅離子對生物幼體具有致畸性，并引起餌料藻類的嚴重脫落；同時，化學物質(zhì)由于具有一定的毒性，能破壞水體正常的生態(tài)系統(tǒng)，因此在開放水體中化學法除藻鮮有應(yīng)用。

1.3物理法除藻

主要包括超聲波技術(shù)、磁選分離技術(shù)、絮凝沉淀法、溶氣氣浮法及絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術(shù)。

1.3.1超聲波技術(shù)

通過超聲波對藍藻細胞的破壞使藍藻下沉，對于低濃度含藻水有顯著效果。超聲波技術(shù)主要用于殺滅藻類，尤其是抑制微囊藻毒素的釋放。而對高濃度藻漿及堆場內(nèi)儲存的陳積藍藻效果有限，尚未形成規(guī)模化處理的能力。

1.3.2磁選分離技術(shù)

該技術(shù)將藍藻絮凝后加入鐵粉順磁劑，從而將藍藻分離。有一定的效果，但處理能力相對較弱。該技術(shù)目前處于實驗室研究階段，工程上并無成熟的應(yīng)用。

1.3.3絮凝沉淀法

通過比重較大的絮凝劑的作用，使藍藻形成較大絮體后靠重力下沉。由于浮游藍藻往往具有偽空胞，為兩端呈錐形的微型空筒所組成，有遮光和漂浮的功能。偽空胞充氣后藍藻的密度小于水而漂浮于水面之上，單靠絮凝沉淀難以去除。另外在溫度、風力和水動力擾動等條件下，絮凝沉淀形成的絮體并不穩(wěn)定，容易再次上浮。

1.3.4溶氣氣浮技術(shù)

利用水在不同壓力下溶解度不同的特性，在加壓或者負壓條件下使水中產(chǎn)生微氣泡，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的引氣設(shè)備向水中引氣的氣浮工藝，溶氣氣浮主要用于污水處理系統(tǒng)，對除藻有奇效，是污水處理系統(tǒng)中一個新的突破。溶氣氣浮技術(shù)由空氣壓縮機送到空氣罐中的空氣通過射流裝置被帶入溶氣罐，在0.35MPa壓力下被強制溶解在水中，形成溶氣水，送到氣浮槽中。在突然釋放的情況下，溶解在水中的空氣析出，形成大量的微氣泡群，同泵送過來的并經(jīng)加藥后正在絮凝的污水中的懸浮物充分接觸，并在緩慢上升過程中吸附在絮集好的懸浮物中，使其密度下降而浮至水面，達到去除SS和CODCr的目的。溶氣氣浮技術(shù)在含藻水水源水預處理中得到廣泛的應(yīng)用，技術(shù)成熟可靠。對新鮮藍藻具有良好的去除作用，但是對于失活的陳藻，溶氣氣浮技術(shù)處理效果欠佳。

1.3.5絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術(shù)

該技術(shù)是絮凝沉淀技術(shù)與溶氣氣浮技術(shù)的組合技術(shù)。銅綠微囊藻的結(jié)構(gòu)特點之一是藻細胞聚集成群，外面由膠被囊膜包裹，其中有氣囊，使得它們能夠懸浮在水中，同時可以通過調(diào)節(jié)浮力來控制它們在水體中的垂直分布、晝夜遷移及形成水華的能力。藍藻這種生物特性影響了沉降分離工藝的實現(xiàn)，因此在設(shè)計中增加了脫氣環(huán)節(jié)。脫氣是利用機械的轉(zhuǎn)子和定子相對運動產(chǎn)生的剪切力，使藍藻囊團破碎，藍藻細胞分散的同時釋放其中氣體，氣體釋放后比重大于水，通過加入絮凝劑，使藻細胞絮凝后得以迅速下沉，實現(xiàn)第一級藻水分離。藻囊未被破壞的沉降不徹底的藍藻則通過第二級氣浮工藝進行藻水分離，從而提高除藻率，并保證出水水質(zhì)。

該集成技術(shù)在類似富營養(yǎng)化水域藍藻治理中已經(jīng)得到大規(guī)模的應(yīng)用，有大量的工程實踐，技術(shù)成熟可靠，能夠大規(guī)模應(yīng)用且不會引起二次污染，對環(huán)境無損害，是當前國內(nèi)外的主流藻水分離方法，在滇池、太湖及巢湖藍藻防治中有著最廣泛的應(yīng)用。

2　絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術(shù)的工藝流程

絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術(shù)主要分為絮凝沉降、氣浮藻水分離和藻渣脫水3個工藝流程（圖1）。調(diào)峰池內(nèi)的富藻水或藻漿經(jīng)脫氣設(shè)備脫氣處理后，投加絮凝劑聚合氯化鋁，藻細胞經(jīng)絮凝反應(yīng)形成絮粒，囊團被破碎的藻細胞在藻水分離池內(nèi)進行絮凝沉降，實現(xiàn)第一級藻水分離；第一級分離后的上覆水中含有藻囊未被破壞的沉降不徹底的藍藻藻漿，自流進入氣浮池，與溶氣設(shè)備釋放出來的微氣泡相遇，絮粒與微氣泡粘附后，水中的藍藻等以浮渣的形式被定時從氣浮池刮入渣槽，并通過重力自流至藻渣池，即在氣浮分離池內(nèi)進行第二級藻水分離。經(jīng)過二級分離處理過后的去藻水以尾水的形式外排并部分回用為溶氣用水；與此同時，溶氣設(shè)備間的空氣壓縮機將壓縮空氣壓入溶氣罐，在溶氣罐中完成高壓溶氣過程，用于藻水氣浮分離；藻水分離池沉積至一定濃度的藻渣和上部浮渣送入脫水設(shè)備脫水，得到藻泥，藻泥用車輛外運無害化處理后資源化利用。

圖1　絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術(shù)工藝流程圖

3　絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術(shù)的特點

絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術(shù)在無錫黃泥田港藻水分離站、合肥塘西河藻水分離站、合肥派河藻水分離站中均有實際應(yīng)用，通過實際的運行、維護和管理，總結(jié)得出以下技術(shù)特點。

3.1有效性

藻水分離集成技術(shù)的除藻率大于95%，對于高濃度藻漿，去藻率可高達99.99%，在清除大量藍藻的同時還可攜帶出大量的氮磷，成為內(nèi)源治理的重要措施，也為生態(tài)修復創(chuàng)造條件。

①處理藍藻密度為106～108個/L，懸浮物為20～200mg/L的劣五類水體時，處理后的排水水質(zhì)可達到三類水質(zhì)，透明度大于3.3m，懸浮物低于5mg/L，濁度低于5NTU，藻含量104～105個/L，CODmn清除率大于50%，總氮去除率大于50%，總磷去除率大于80%，葉綠素A清除率大于90%，藍藻去除率大于98%。

某藻水分離站低藍藻密度藻漿的藻水分離結(jié)果　表1

②處理藍藻密度108～1010個/L，含固率為1%～3%的高濃度藻漿時，排水中的藻類數(shù)量可控制在106個/L以下，懸浮物低于10mg/L，CODmn去除率大于80%，化學需氧量去除率大于80%，總氮去除率大于70%，總磷去除率大于95%，葉綠素A清除率大于80%，藍藻去除率大于99%。

某藻水分離站高藍藻密度藻漿的藻水分離結(jié)果　表2

3.2規(guī)模性

藻水分離集成技術(shù)具備良好的系統(tǒng)適應(yīng)性，可根據(jù)實際需要進行工程化和規(guī)模化建設(shè)，以下為目前常用規(guī)模的基本設(shè)計數(shù)據(jù)。

①較大規(guī)模——日處理藻水5000m3（適用于藻水含藻率＜0.2%），或日處理藻漿750～2500m3（含藻率0.5%～1%），藻泥設(shè)計正常生產(chǎn)量為50t/d，或設(shè)計最大生產(chǎn)量75t/d。

②大規(guī)模——為日處理藻水10000m3（適用于藻水含藻率＜0.2%），或日處理藻漿1500～5000m3（含藻率為0.3%～1%），藻泥設(shè)計正常生產(chǎn)量為100t/d，或設(shè)計最大生產(chǎn)量150t/d。

3.3安全性

藻水分離集成技術(shù)具備環(huán)境安全性。在運行過程中不僅不會對水體產(chǎn)生污染，也不會對其它水生生物和生態(tài)平衡造成任何不良影響，而且還會為恢復和營造水體中生物多樣性創(chuàng)造條件，這是其它的化學與生物滅藻方法所無法具備的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在去藻水可完全達標排放。

藻水分離站排放的出水（去藻水）水質(zhì)好于城鎮(zhèn)污水處理廠排放水一級A標，且根據(jù)江南大學檢測中心檢測結(jié)果顯示出水中氯離子含量小于進水（原水），說明了藻水分離技術(shù)中使用絮凝劑是安全的。

去藻水達標排放示意表　表3

絮凝劑殘留AL含量檢測結(jié)果　表4

4　結(jié)　語

隨著水體水富營養(yǎng)化的加劇，藍藻治理將會變得更加迫切。然而無論治理技術(shù)如何發(fā)展，都是一種“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的末端治理，如何改變?nèi)藗兊纳盍晳T，從源頭降低水體的富營養(yǎng)化更值得我們深思！我們創(chuàng)建了數(shù)量眾多、技術(shù)先進的各類污染治理系統(tǒng)，但我們更希望，有一天這些系統(tǒng)全部停止運轉(zhuǎn)，人們都生活在一個綠色、健康的地球上！

［1］劉映.湖泊富營養(yǎng)化及藍藻水華治理方法述評［J］.黑龍江科技信息，2009，（19）：185.

［2］高政權(quán)，孟春曉.淡水水體中藍藻水華研究進展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37（16）：7597-7598.

［3］張偉勤.水中藻類污染物去除方法研究進展［J］.工程建設(shè)與設(shè)計，2008（9）：54-57.

［4］唐寶蓮，蔣嵐，宋海燕.藍藻治理對策建議［J］.江蘇科技信息，2008（1）：27-29.

［5］朱明，等.藍藻水華防治的方法論與瓶頸［A］.全國水體污染控制、生態(tài)修復技術(shù)與水環(huán)境保護的生態(tài)補償建設(shè)交流研討會［C］.

［6］鄧建明，等.水華藍藻暴發(fā)的預防與控制技術(shù)研究進展［J］.水處理技術(shù)，2009，35（8）：47-49.

［7］李波，等.湖泊藍藻暴發(fā)的機制與防治［J］.江蘇科技信息，2007（7）：18-20.

［8］趙章元，王靜.用綜合除藻法治理滇池藍藻污染［J］.環(huán)境保護，2000（5）：12-14.

TE991.2

B

1007-7359（2016）04-0252-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.099

方文秀（1980-），男，安徽樅陽人，畢業(yè)于重慶大學，學士，高級工程師。