淀山湖水生態藍藻治理研究

陶俊杰

（上海城投環境（集團）有限公司資產管理部，上海 200060）

1 淀山湖水生態藍藻治理研究背景

推動長江三角洲區域一體化發展，是習近平總書記親自謀劃、親自部署、親自推動的重大戰略。建設長三角生態綠色一體化發展示范區（以下簡稱“一體化示范區”）是實施長三角一體化發展戰略的先手棋和突破口。長三角生態綠色一體化發展示范區總體方案中明確提出統籌生態、生產、生活三大空間，形成“兩核、兩軸、三組團”的功能布局。“兩核”即環淀山湖區域和虹橋區域，把環淀山湖區域作為創新綠核，打造生態、創新、人文融合發展的中心區域。為長三角踐行“綠水青山就是金山銀山”理念探索路徑和提供示范。

淀山湖位于上海市青浦區，總面積62平方公里，被譽為“東方日內瓦湖”，距上海市中心區60公里，是上海最大的淡水湖泊，是上海的母親河——黃浦江的源頭，環湖散落著享譽盛名的朱家角古鎮、上海大觀園、東方綠舟、上海太陽島、陳云紀念館等5個國家AAAA級景區。

但是，隨著工業及經濟發展，人口增長，淀山湖水質每況愈下。近年來，每年的6月至10月都是淀山湖的藍藻水華暴發期，湖面經常會有藍藻聚集現象。淀山湖的東北角、西北角由于風向、地理位置、水體交換能力弱等因素，歷來是藍藻水華頻發和聚集的高危區域。

2 淀山湖基本情況及現有治理方式

2.1 淀山湖簡介及水質現狀

由于淀山湖上游來水河道營養鹽濃度明顯高于湖體和出水口，致使湖體持續吸收營養物質。近年來淀山湖水質逐步惡化，2008年全年期、汛期和非汛期的水質均劣于Ⅴ類，主要超標項目為TP、TN、BOD5和CODMn。全年期、汛期和非汛期均為中度富營養水平。2008年藍藻水華暴發，最大面積時占據全湖將近40%的水面，全湖葉綠素a平均值為32.9 mg/m3，其中湖北區點位最高，為115.3 mg/m3（藻密度約為1.2 ×109個/升）。如表1所示。

表1 藍藻水華程度、規模分級標準

根據水質監測、衛星遙感圖片、以及直觀觀測數據，結合藍藻水華程度和規模分級標準分析，得出以下結論：

淀山湖屬于重度水華，水華規模正在從區域性向全面性發展。

2.2 藍藻應急治理的意義

淀山湖處在太湖流域水網地區，藍藻堆積、死亡所釋放出來的臭氣嚴重影響了淀山湖周邊的生態環境與居民的生活質量，淀山湖的藍藻問題亟待解決，淀山湖藍藻水華應急治理具有重要意義。

藍藻水華的發生與發展受水質、水動力、氣象等綜合因素影響，目前還沒有明確的限制性條件。根據淀山湖藍藻水華的特點，結合太湖、巢湖、滇池、星云湖等湖泊藍藻發展過程的經驗，對淀山湖藍藻的發展趨勢有如下預測：淀山湖為重度富營養化水體、屬于重度水華，水華規模正在從區域性向全面性發展，淀山湖藍藻水華暴發形勢嚴峻，不容樂觀，需在綜合治理措施基礎上，加強藍藻水華的監測和預警，建立系統的藍藻防控體系。

2.3 淀山湖現有治理方式

目前淀山湖藍藻治理方式主要是通過傳統的滅藻、撈藻、控藻等方式。首先是淀山湖原生的以藻類為食物的魚類削減藍藻，其次是通過圍欄布設，集中打撈的方式進行治理，但是傳統的打撈方式存在著許多弊端。原生魚類削減的藍藻數量有限，集中打撈方式由于技術能力不夠，無法將藍藻與水充分分離，實際打撈上來的藍藻與湖水混合物中藍藻含量比例較低，導致打撈量大實際打撈的藍藻量卻很少，同時大量的混合污水的后續處理也是一大難題。目前針對淀山湖藍藻水華暴發通過藍藻收集處置設備試點使用，取得了初步成效，但是面對藍藻水華暴發的特點，目前的處理方式和技術設備亟待提高。

3 淀山湖藍藻治理技術方案

藍藻治理是一個系統性的工作，因通過前端的監測預警對藍藻的暴發周期及暴發規模有效預估，統一規劃設置藍藻導流區、聚集區及打撈區，利用藍藻高壓囊團破裂，自然沉底消亡及納米氣泡分離脫水處理等技術手段結合后期的常態化管理，從而達到標本兼治、控源減量、回歸自然的效果。

3.1 藍藻治理監測預警系統

上海淀山湖監測預警系統應由藍藻衛星遙感系統，藍藻無人機鷹眼系統、多功能監測預警船和監測預警中心四大系統組成，形成水陸空天全方位一體化監測預警系統。對淀山湖的水環境進行監測、記錄，對藻情進行診斷、分析，對未來的藻類生長發展進行預測與預警，提供系統全面的水環境監測報告與湖庫水華階段定性報告。

3.1.1 藍藻衛星遙感系統

利用成像光譜衛星遙感反演技術，對全湖的水質進行監測，提供葉綠素a、濁度、水溫、透明度等水質指標的反演成果圖。

3.1.2 藍藻無人機鷹眼系統

利用高感光專業無人機對湖泊沿岸的藍藻藻情進行每天的攝錄，制作每天的淀山湖全湖沿岸的藍藻地圖。

3.1.3 多功能監測預警船

搭載水質在線檢測和便攜式水質檢測設備，對水體主要水質進行監測。搭載高光譜無人機成像系統，定期對全湖或局部區域進行監測，繪制水質分布圖。

3.1.4 監測預警中心

通過衛星遙感、無人機鷹眼及監測預警船所獲取的數據，匯總至監測預警中心，從時間、規模、分布等維度形成藍藻水華暴發的分析報告，為后續整治工作提供數據支撐。

3.2 藍藻治理技術路線及裝備應用

3.2.1 技術路線

通過前期分析報告，將治理區域完成網格化編組管理，從歷年數據，結合實際情況，暴發期間水流風向等季節特征確定藍藻容易聚集區域，通過圍欄前期布設完成導流區、聚集區及打撈區，并與淀山湖現有景觀區域統一規劃，做到集中打撈與綜合治理。

控藻技術原理一方面是利用藻細胞在0.5 ～0.7 MPa壓力下，藍藻多細胞破裂，形成單細胞藻顆粒，藻顆粒下沉至湖底，會喪失繁殖能力而自然死亡，降低藍藻的繁殖基數。通過外部施加壓力方式破壞藍藻細胞本身特有的氣囊等內部結構，使藻細胞破裂，排入自然水體后，由于水流、船舶的擾動，使得藍藻單細胞顆粒懸浮于水體，生物活性降低，沉入水體后自然消亡，以及對水體進行充氧、增加水體流動性等措施來達到控制藍藻暴發的目的。

藻水分離裝置工作原理是通過藍藻汲取裝置，將藍藻送入氣浮藻水分離裝置內，藻顆粒經絮凝混凝反應后與溶氣釋放器釋放出的含大量微小氣泡的溶氣水粘附在一起，靠氣泡的浮力，使絮團上浮到氣浮分離池表面，形成藻渣，藻渣經過刮渣機刮渣后進入疊螺脫水機進行渣、水分離。去除藍藻的清水返回水體，脫水后藻泥外運處置。

3.2.2 藍藻治理裝備應用

（1）藻水分離裝置

藻水分離裝置工作原理是通過藍藻汲取裝置，將藍藻送入氣浮藻水分離裝置內，藻顆粒經絮凝混凝反應后與溶氣釋放器釋放出的含大量微小氣泡的溶氣水粘附在一起，靠氣泡的浮力，使絮團上浮到氣浮分離池表面，形成藻渣，藻渣經過刮渣機刮渣后進入疊螺脫水機進行渣、水分離。去除藍藻的清水返回水體，脫水后藻泥外運處置。主要包含：

a.藍藻汲取裝置：通過藍藻汲取裝置對湖體的藍藻進行高效打撈，打撈后的藍藻通過管道輸送到藻水分離裝置進行處理；藍藻汲取裝置能有效收集打撈藍藻。

b.氣浮藻水分離裝置：藻水分離裝置是車載式藻水分離裝置的核心單元，由藥劑配置單元、溶氣釋放單元、藻水分離區、藻渣收集區和清水區組成。利用裝置本身配備的高壓溶氣系統產生的微納米氣泡，捕捉汲取富藻水中藻顆粒，在分離池表面形成浮藻層，再利用刮渣裝置將藻渣清除分離池表面，清水返回湖體，藻渣站進水脫水單元進行處置。

c.藻渣脫水裝置：藻水分離單元形成的藻渣進入疊螺脫水裝置，通過疊螺脫機進行渣、水分離，藻泥外運無害處置，脫水尾水再返回藻水分離裝置進一步凈化處置。

（2）藍藻打撈加壓控藻船

藍藻打撈加壓控藻船主要工作原理是收集打撈水體中的藍藻，利用船體上配備的加壓裝置對藻水進行加壓處理，經過加壓后的藍藻細胞活性降低，其囊團破裂，會下沉至水體底部，自然消亡，抑制藍藻的快速繁殖，從而起到控制水體藍藻大面積暴發的作用。主要包括：

a.藍藻收集泵：藍藻收集泵安裝在船體頭部，主要功能為吸取打撈藍藻至加壓罐內。

b.藍藻加壓罐：主要對打撈上來的藍藻進行加壓處理，利用高壓空氣壓迫藍藻細胞內的氣囊，迫使藍藻細胞內氣體逃逸，降低藍藻細胞的活性，控制藍藻大面積暴發。

c.空氣壓縮裝置：主要為氣動閥門和加壓罐提供高壓空氣。

3.3 藍藻常態化治理

藍藻的常態化管理主要依托建立前文提到的預警監測體系，對淀山湖藍藻暴發進行一個全程的預測評估分析，通過中期綜合治理，進行有效控制，在控制住藍藻暴發、淀山湖水質穩定的基礎上進行常態化綜合治理。

4 藍藻治理帶來的環境改變

通過淀山湖藍藻治理，可基本實現湖內重點區域藍藻水華日聚日清，確保重點區域內無明顯肉眼可見藍藻聚集，確保藍藻不出現腐敗、發白、發臭等現象。打撈處理藍藻，避免藍藻帶來的環境危害，同時減少內源污染物。根據藍藻攜帶的營養鹽成分及處理規模分析，每年可從湖內提取約氮74.88 噸，磷4.39 噸，COD總量655.2 噸，可對湖區水質提升發揮重要作用。