淺談藍藻治理技術及應用

方文秀，楊曉茹

（安徽省城建設計研究總院有限公司，安徽　合肥　230011）

淺談藍藻治理技術及應用

方文秀，楊曉茹

（安徽省城建設計研究總院有限公司，安徽合肥230011）

文章對當前國內外各類藍藻治理技術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”，專家們為它取了個靚麗的名稱——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化狀態下，再遇上適宜的溫度（氣溫在18℃左右）等條件，藍藻就可能爆發瘋長。呈聚集狀態的藍藻極易死亡，夏季高溫時甚至幾十分鐘就發生大量死亡。腐敗死亡的藍藻一方面產生由多種致臭物質組成的臭味，影響周邊環境；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發生厭氧反應，使水體變黑變臭，形成“湖泛”，污染水環境，威脅飲用水安全。

為了減輕湖泊的污染，改善環境質量，有必要對堆積的水華藍藻進行清除。目前國內太湖沿岸、巢湖沿岸及滇池沿岸已經建造了多座藻水分離站。本文就藍藻治理技術及藻水分離站中的核心技術——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。但如果藍藻爆發、污染嚴重，水體會處于缺氧狀態，魚類無法生長，更難以控制大規模爆發的藍藻。而且要讓魚類按照人類的主觀意愿在限定的時間、 限定的水域內并達到相當數量規模地去控制和防治藍藻聚集污染是難以實現的，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物質，抑制藻類過量繁殖，從而建立生態平衡系統。該技術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，在生態系統修復工程中也有一定的應用，是一種有良好發展前景的生物抑制技術。其發展瓶頸在于水生植物的收割和后續處理。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，體內吸收的營養物質重新回到湖體。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，再通過工廠化大規模生產，附著到專業填料上，并填置于水體中，形成高效除藻系統。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，化學物質由于具有一定的毒性，能破壞水體正常的生態系統，因此在開放水體中化學法除藻鮮有應用。

1.3物理法除藻

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

1.3.1超聲波技術

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儲存的陳積藍藻效果有限，尚未形成規模化處理的能力。

1.3.2磁選分離技術

該技術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。該技術目前處于實驗室研究階段，工程上并無成熟的應用。

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定，容易再次上浮。

1.3.4溶氣氣浮技術

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生微氣泡，代替傳統的引氣設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，對除藻有奇效，是污水處理系統中一個新的突破。溶氣氣浮技術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。溶氣氣浮技術在含藻水水源水預處理中得到廣泛的應用，技術成熟可靠。對新鮮藍藻具有良好的去除作用，但是對于失活的陳藻，溶氣氣浮技術處理效果欠佳。

1.3.5絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術

該技術是絮凝沉淀技術與溶氣氣浮技術的組合技術。銅綠微囊藻的結構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，同時可以通過調節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，因此在設計中增加了脫氣環節。脫氣是利用機械的轉子和定子相對運動產生的剪切力，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。

該集成技術在類似富營養化水域藍藻治理中已經得到大規模的應用，有大量的工程實踐，技術成熟可靠，能夠大規模應用且不會引起二次污染，對環境無損害，是當前國內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用。

2　絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術的工藝流程

絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術主要分為絮凝沉降、氣浮藻水分離和藻渣脫水3個工藝流程（圖1）。調峰池內的富藻水或藻漿經脫氣設備脫氣處理后，投加絮凝劑聚合氯化鋁，藻細胞經絮凝反應形成絮粒，囊團被破碎的藻細胞在藻水分離池內進行絮凝沉降，實現第一級藻水分離；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，即在氣浮分離池內進行第二級藻水分離。經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+氣浮藻水分離技術工藝流程圖

3　絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術的特點

絮凝沉淀+氣浮藻水分離技術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用，通過實際的運行、維護和管理，總結得出以下技術特點。

3.1有效性

藻水分離集成技術的除藻率大于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，成為內源治理的重要措施，也為生態修復創造條件。

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，處理后的排水水質可達到三類水質，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果　表2

3.2規模性

藻水分離集成技術具備良好的系統適應性，可根據實際需要進行工程化和規模化建設，以下為目前常用規模的基本設計數據。

①較大規模——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%），藻泥設計正常生產量為50t/d，或設計最大生產量75t/d。

②大規模——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%），藻泥設計正常生產量為100t/d，或設計最大生產量150t/d。

3.3安全性

藻水分離集成技術具備環境安全性。在運行過程中不僅不會對水體產生污染，也不會對其它水生生物和生態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造條件，這是其它的化學與生物滅藻方法所無法具備的優勢，具體體現在去藻水可完全達標排放。

藻水分離站排放的出水（去藻水）水質好于城鎮污水處理廠排放水一級A標，且根據江南大學檢測中心檢測結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含量檢測結果　表4

4　結　語

隨著水體水富營養化的加劇，藍藻治理將會變得更加迫切。然而無論治理技術如何發展，都是一種“頭痛醫頭、腳痛醫腳”的末端治理，如何改變人們的生活習慣，從源頭降低水體的富營養化更值得我們深思！我們創建了數量眾多、技術先進的各類污染治理系統，但我們更希望，有一天這些系統全部停止運轉，人們都生活在一個綠色、健康的地球上！

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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，畢業于重慶大學，學士，高級工程師。