太原市再生水回用汾河景觀水體藻類控制技術

李曉崴

(太原市排水管理處，山西太原 030006)

0 引言

太原市為了改善環境，在汾河太原段建成了水域面積達170萬m2的水上公園，取得了巨大的環境效益和社會效益。但是，由于汾河徑流量很小，每年需從汾河水庫大量調水用于汾河公園水體蒸發和地滲引起的水體損失，耗資巨大。與此同時，城市生活污水經污水處理廠處理達到國標一級A標準后，其水質除部分指標外，已達到景觀水體回用的標準。但是部分城市再生水回用景觀水體后，由于對水體中藻類控制技術和研究缺乏、措施不到位等因素，導致水體富營養化，使得污水再生利用于景觀水體成為一個瓶頸。如果能有效的控制水體中藻類的繁殖，將太原市大量的污水再生水回用到汾河等景區，不但可以緩解水資源短缺的局面，而且也為城市提供了一個非常經濟的新水源，具有明顯的經濟效益和環境效益。

1 再生水回用于景觀水體存在的問題

污水經適當再生工藝處理后，具有一定實用功能的水被稱為再生水。再生水回用于景觀水體存在的主要問題有兩項，分別是水質標準和富營養化問題。

1.1 水質標準是再生水回用于景觀水體的首要問題

經過多年實踐與研究，國內頒布了多部與景觀水體有關的水質標準，如《地表水環境質量標準》《再生水回用系列標準》等。從該標準中可以看到，天然景觀水體的水質標準中對CODCr，BOD5，DO以及氮、磷等指標控制極為嚴格，污水再生利用也對上述指標有著嚴格的規定。

1.2 富營養化問題是再生水回用景觀水的另一個主要因素

對于再生水回用于景觀水體，首先必須考慮氮、磷等指標的控制問題，造成水體的富營養化最主要的因素就是水體中氮、磷等元素的超標。如果城市公園中的景觀水體發生富營養化，就會造成透明度下降，水體渾濁，臭味彌漫，從而大大降低水體的景觀價值，甚至對周邊環境造成影響。富營養化一般發生在封閉或緩流水體中，特別是充足的TN，TP等營養鹽、緩慢的水流狀態、適宜的溫度條件更易導致富營養化。

通常判定水體形成富營養化的依據及標準是:1)水體中總氮含量超過0.2 mg/L～0.3 mg/L，總磷含量超過 0.02 mg/L;2)BOD5超過10 mg/L;3)在淡水中細菌總數超過10萬個/mL;4)藻類葉綠素a超過10 μg/L。由于許多公園景觀水體為封閉或緩流水體，導致目前許多景觀水體中各種元素指標不同程度超標，存在富營養化現象。

1.3 水華產生的條件及影響因素

水華是一個極為復雜的生態過程，水華的發生是多因素共同作用的結果，包括必需的營養物質(氮、磷等)、光照、溫度、水力條件等。

2 滅藻技術

由于再生水污染水平較高，容易發生水華現象，導致景觀水體水質惡化、景觀效果降低，甚至破壞生態系統，因此對水華的研究和控制十分重要。對景觀水體水華的控制主要分為兩個方面:水質污染的控制及藻類生長的控制。藻類生長的控制主要是針對水體中已經出現的藻類，為防止其發生水華，應及時對其采取抑制、去除和殺滅等措施。目前，被廣泛使用的抑藻、除藻方法有物理法、化學法和生物法，同時在此基礎上，主要應用于小型水體的一些新的除藻技術有電解殺藻、超聲波殺藻、脈沖變頻電磁場殺藻、高壓脈沖放電等離子水處理等。

2.1 物理方法

物理法是利用各種物理學的方法直接清除水體中的藻細胞，從而增加水體透明度，從感官上消除水華現象。其優點是不投任何化學藥劑，不會產生二次污染，無毒副作用，見效較快等。但是除藻設備投入成本較高及需支付大量的人力費用，因此該方法只適用于面積較小的水體或大水體的局部水域。

2.2 化學方法

化學方法除藻是目前使用最多、最成熟的殺藻技術之一。該技術發展史較長，技術相對比較完善，方法是在藻類生長旺盛期向水體中投加化學藥劑滅活藻類。按照投加藥劑種類及作用效果的不同，化學法可分為抑制法、氧化法、混凝法3類。使用化學方法抑藻、滅藻可在水源地、水處理廠進行。

2.3 生物方法

生物法是利用生態系統內部的調節機制，來抑制藻類繁殖生長，控制藻類數量的一種方法，通過調節水體生態機制從而達到控制藻華的目的。目前國內外生物法控制藻類的技術已比較成熟，主要包括生物調控、生態修復、植物化感抑藻、投入菌劑以及生物膜技術等。生態修復被認為是生態恢復的最佳工具，特別是植物修復技術是目前采用的較多方法之一。生態修復對于改善水體的水質、抑制水華爆發具有良好的作用，但是這類方法需創造并抑制水華所需水生植物或動物的生存條件，見效慢，并且需要前期投入大量的人造工程，難以適應于大面積、突發性水華的治理。

3 藻類控制技術分析

3.1 研究內容

本試驗主要以太原市某污水處理廠二級出水作為人工景觀水體的補充水，考察2012年7月～8月期間人工水體的藻類生長以及水華爆發的情況，同時定期檢測各項水質指標，記錄環境條件的變化。在此基礎上對再生水回用于景觀水體時水華產生的影響因素、特征和營養鹽的變化進行分析，為后期藻類的實驗室研究做參考。對其夏季產生的水華現象進行探索和分析，并使用化學藥劑對其優勢藻種進行實驗室的生長抑制試驗。

研究內容分兩個方面:現場藻類生長試驗、實驗室藻類抑制試驗。其中現場試驗主要是確定水華優勢藻種，并對含藻水進行臭氧處理;實驗室試驗主要選取幾種藥劑對藻類進行生長抑制試驗。通過實驗室及中試試驗研究和篩選，以期得到有效的抑藻藥劑以及得出其最佳投加量和投加時間。

3.2 試驗方法

試驗現場在太原某污水處理廠內部，景觀水池為4 m×8 m的池子，池底鋪滿沙子，用塑料薄膜做防滲鋪墊，水深1 m，以二級出水作為池水進行凈水實驗，考察藻類生長規律。試驗分三個系列，每個系列技術后均放空池中水，重新進水。每天早晨9:00取水樣進行分析測定。

3.3 試驗結果

3.3.1 藻類觀測結果及分析

二級出水作為水源的人工景觀水體中，優勢藻種均為綠藻。系列1水體中主要藻種為十字藻(66.7%)和柵藻(26.7%)，系列3主要為小球藻(82.8%)。但是在系列2發生水華時主要是裸藻占優(90%)。按時間順序排列，在池中出現過的藻種有十字藻、菱形藻、柵藻、韋氏藻、裸藻、顫藻、空星藻、微囊藻、月牙藻、小球藻等。

3.3.2 抑制藥劑的篩選

由于控制水體氮、磷營養鹽難度較大，成本較高，而使用藥劑投加的方式不但方便簡捷，且易降低成本，因此是抑藻方法中的較佳選擇。

本次藻類抑制藥劑試驗選用的藥劑有:生物抑藻劑和化學殺藻藥劑。其中，化學殺藻藥劑的優點是殺藻效果好，見效快，但其在具體應用中有環境不安全因素;而生物抑藻劑是目前研究比較多的抑藻藥劑，因為其提取自身物體，對環境無害，但其藥效則不如化學殺藻劑好且穩定。

通過試驗得知，實驗室藥劑抑藻試驗中，抑藻效果最佳的藥劑為十六烷基三甲基溴化銨，其次為異噻唑啉酮，高濃度的生物制劑H也具有較佳的抑藻效果。

4 結語

針對再生水回用的人工景觀水體易導致水華發生的現象，就太原市再生水回用汾河景觀水體進行了試驗及分析，提出了高效殺藻藥劑的最佳施用時期、投加量及投加方法以及抑藻效果最佳藥劑的施用方法等。文章結合了太原市特殊的水體環境，以及污水廠出水水質，通過小試，充分論證了太原市再生水回用汾河景觀水體對易發水華、藍藻的控制思路，為將來再生水回用景觀水體奠定了良好的基礎。

［1］陳 瓊.氮磷對水華發生的影響［J］.生物學通報，2006，41(5):12-14.

［2］陳 立.城市污水回用于人工水體的探討［J］.中國給水排水，1999，15(9):23-25.