淀山湖水生態(tài)藍藻治理研究

陶俊杰

（上海城投環(huán)境（集團）有限公司資產(chǎn)管理部，上海 200060）

1 淀山湖水生態(tài)藍藻治理研究背景

推動長江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展，是習(xí)近平總書記親自謀劃、親自部署、親自推動的重大戰(zhàn)略。建設(shè)長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)（以下簡稱“一體化示范區(qū)”）是實施長三角一體化發(fā)展戰(zhàn)略的先手棋和突破口。長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)總體方案中明確提出統(tǒng)籌生態(tài)、生產(chǎn)、生活三大空間，形成“兩核、兩軸、三組團”的功能布局。“兩核”即環(huán)淀山湖區(qū)域和虹橋區(qū)域，把環(huán)淀山湖區(qū)域作為創(chuàng)新綠核，打造生態(tài)、創(chuàng)新、人文融合發(fā)展的中心區(qū)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(qū)，總面積62平方公里，被譽為“東方日內(nèi)瓦湖”，距上海市中心區(qū)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(huán)湖散落著享譽盛名的朱家角古鎮(zhèn)、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(qū)。

但是，隨著工業(yè)及經(jīng)濟發(fā)展，人口增長，淀山湖水質(zhì)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(fā)期，湖面經(jīng)常會有藍藻聚集現(xiàn)象。淀山湖的東北角、西北角由于風(fēng)向、地理位置、水體交換能力弱等因素，歷來是藍藻水華頻發(fā)和聚集的高危區(qū)域。

2 淀山湖基本情況及現(xiàn)有治理方式

2.1 淀山湖簡介及水質(zhì)現(xiàn)狀

由于淀山湖上游來水河道營養(yǎng)鹽濃度明顯高于湖體和出水口，致使湖體持續(xù)吸收營養(yǎng)物質(zhì)。近年來淀山湖水質(zhì)逐步惡化，2008年全年期、汛期和非汛期的水質(zhì)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(yǎng)水平。2008年藍藻水華暴發(fā)，最大面積時占據(jù)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(qū)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(guī)模分級標準

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測、衛(wèi)星遙感圖片、以及直觀觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合藍藻水華程度和規(guī)模分級標準分析，得出以下結(jié)論：

淀山湖屬于重度水華，水華規(guī)模正在從區(qū)域性向全面性發(fā)展。

2.2 藍藻應(yīng)急治理的意義

淀山湖處在太湖流域水網(wǎng)地區(qū)，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(tài)環(huán)境與居民的生活質(zhì)量，淀山湖的藍藻問題亟待解決，淀山湖藍藻水華應(yīng)急治理具有重要意義。

藍藻水華的發(fā)生與發(fā)展受水質(zhì)、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(jù)淀山湖藍藻水華的特點，結(jié)合太湖、巢湖、滇池、星云湖等湖泊藍藻發(fā)展過程的經(jīng)驗，對淀山湖藍藻的發(fā)展趨勢有如下預(yù)測：淀山湖為重度富營養(yǎng)化水體、屬于重度水華，水華規(guī)模正在從區(qū)域性向全面性發(fā)展，淀山湖藍藻水華暴發(fā)形勢嚴峻，不容樂觀，需在綜合治理措施基礎(chǔ)上，加強藍藻水華的監(jiān)測和預(yù)警，建立系統(tǒng)的藍藻防控體系。

2.3 淀山湖現(xiàn)有治理方式

目前淀山湖藍藻治理方式主要是通過傳統(tǒng)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(shè)，集中打撈的方式進行治理，但是傳統(tǒng)的打撈方式存在著許多弊端。原生魚類削減的藍藻數(shù)量有限，集中打撈方式由于技術(shù)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(dǎo)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(xù)處理也是一大難題。目前針對淀山湖藍藻水華暴發(fā)通過藍藻收集處置設(shè)備試點使用，取得了初步成效，但是面對藍藻水華暴發(fā)的特點，目前的處理方式和技術(shù)設(shè)備亟待提高。

3 淀山湖藍藻治理技術(shù)方案

藍藻治理是一個系統(tǒng)性的工作，因通過前端的監(jiān)測預(yù)警對藍藻的暴發(fā)周期及暴發(fā)規(guī)模有效預(yù)估，統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)置藍藻導(dǎo)流區(qū)、聚集區(qū)及打撈區(qū)，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(shù)手段結(jié)合后期的常態(tài)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(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

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

3.1.1 藍藻衛(wèi)星遙感系統(tǒng)

利用成像光譜衛(wèi)星遙感反演技術(shù)，對全湖的水質(zhì)進行監(jiān)測，提供葉綠素a、濁度、水溫、透明度等水質(zhì)指標的反演成果圖。

3.1.2 藍藻無人機鷹眼系統(tǒng)

利用高感光專業(yè)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(jiān)測預(yù)警船

搭載水質(zhì)在線檢測和便攜式水質(zhì)檢測設(shè)備，對水體主要水質(zhì)進行監(jiān)測。搭載高光譜無人機成像系統(tǒng)，定期對全湖或局部區(qū)域進行監(jiān)測，繪制水質(zhì)分布圖。

3.1.4 監(jiān)測預(yù)警中心

通過衛(wèi)星遙感、無人機鷹眼及監(jiān)測預(yù)警船所獲取的數(shù)據(jù)，匯總至監(jiān)測預(yù)警中心，從時間、規(guī)模、分布等維度形成藍藻水華暴發(fā)的分析報告，為后續(xù)整治工作提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2 藍藻治理技術(shù)路線及裝備應(yīng)用

3.2.1 技術(shù)路線

通過前期分析報告，將治理區(qū)域完成網(wǎng)格化編組管理，從歷年數(shù)據(jù)，結(jié)合實際情況，暴發(fā)期間水流風(fēng)向等季節(jié)特征確定藍藻容易聚集區(qū)域，通過圍欄前期布設(shè)完成導(dǎo)流區(qū)、聚集區(qū)及打撈區(qū)，并與淀山湖現(xiàn)有景觀區(qū)域統(tǒng)一規(guī)劃，做到集中打撈與綜合治理。

控藻技術(shù)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(shù)。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(nèi)部結(jié)構(gòu)，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(fā)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(nèi)，藻顆粒經(jīng)絮凝混凝反應(yīng)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(jīng)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(yīng)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(nèi)，藻顆粒經(jīng)絮凝混凝反應(yīng)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(jīng)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(qū)、藻渣收集區(qū)和清水區(qū)組成。利用裝置本身配備的高壓溶氣系統(tǒng)產(chǎn)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(jīng)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(fā)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(nèi)。

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(nèi)的氣囊，迫使藍藻細胞內(nèi)氣體逃逸，降低藍藻細胞的活性，控制藍藻大面積暴發(fā)。

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(tài)化治理

藍藻的常態(tài)化管理主要依托建立前文提到的預(yù)警監(jiān)測體系，對淀山湖藍藻暴發(fā)進行一個全程的預(yù)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(fā)、淀山湖水質(zhì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進行常態(tài)化綜合治理。

4 藍藻治理帶來的環(huán)境改變

通過淀山湖藍藻治理，可基本實現(xiàn)湖內(nèi)重點區(qū)域藍藻水華日聚日清，確保重點區(qū)域內(nèi)無明顯肉眼可見藍藻聚集，確保藍藻不出現(xiàn)腐敗、發(fā)白、發(fā)臭等現(xiàn)象。打撈處理藍藻，避免藍藻帶來的環(huán)境危害，同時減少內(nèi)源污染物。根據(jù)藍藻攜帶的營養(yǎng)鹽成分及處理規(guī)模分析，每年可從湖內(nèi)提取約氮74.88 噸，磷4.39 噸，COD總量655.2 噸，可對湖區(qū)水質(zhì)提升發(fā)揮重要作用。