富营养化水体处理技术

富营养化水体处理技术

摘要：随着社会的发展和人口的增加，水污染逐年严重，近年来国一些湖泊陆续出现了富

营养化现象。针对这一问题，研究者提出和研究出若干种治理方法与技术。湖泊富营养化

治理应该遵循的方法是控源、生态修复以及流域管理；在此基础上，再采用合适的方法进

行除藻，这样才能有效的解决湖泊的富营养化问题。

关键词：富营养化水体，控源，除藻

1 我国湖泊水体现状

但是随着社会经济的发展和人口的增加，水污染逐渐严重，许多湖泊相继出现富营养化现象，这已经严重影响到了社会的发展以及部分城市的饮水问题。根据2013年中国环境状况公报所显示：湖泊水质为优良、轻度污染、中度污染和重度污染的国控重点湖泊（水库）比例分别为60.7%、26.2%、1.6%和11.5%。主要污染指标为总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数。富营养、中营养和贫营养的湖泊（水库）比例分别为27.8%、57.4%和14.8%[1]。

图1 2013年重点湖库营养状态指数

Fig.1 Trophic state index of key lakes and reservoirs in 2013

2 富营养化水体的治理

富营养化出现的根本原因是水体营养过剩，在生存竞争的演绎过程中引起水体生物群落中种群的多样性减少，草型水体向藻型水体转化。因此湖泊富营养化治理应该遵循的方法是控源、生态修复以及流域管理[2，3]。

控源包括流域上各种外源负荷以及源污染，其中源污染指的是湖泊底泥中污染物质向湖水释放形成的污染。当前，许多湖泊之所以没有能够治理好，主要原因是没有做到控源，只有当控源做好后水质才会有一定的改善。高永霞等人以旅游景区天目湖(沙河水库)为研究对象进行了连续性的状态研究。根据2006年水质调查结果以及沉积物、渔业生产、浮游生物、底栖生物等综合调查结果提出并实施了天目湖的治理方案，即必须采取措施控制农业面源、入湖河流、旅游业等外源性污染以及降低水土流失造成的入湖悬浮物质含量以提高水体透明度，从湖泊外源、源以及湖泊生态系统的物质循环三者之间的关系着手制定天目湖治理方案。2007年水体TN的平均浓度为1. 25 mg/L，较

2006年降低了0.22mg/L；TP平均浓度由2006年的0.06mg/L降至2007年的0. 05 mg/L；藻类生物量平均值由上一年的46.39mg/L降至22.56 mg/L。结果表明这些措施的实施对水体营养盐含量以及浮游生物量的降低已初见成效[4]。

在控源的基础上，可以针对湖泊的情况进行以水生植物恢复为核心的生态修复工作。湖滨带的生态修复可以有效拦截来自陆地的污染物质，而湖泊部各种类型水生植物的恢复可以有效地降低沉积物悬浮和源污染释放。艾青应用凤眼莲对城郊污水鱼塘中的NH4-N、NO3-N、COD、TN去除率分别为70%、88.1%、56%、73.1%[5]。在最适生长条件下，每天凤眼莲能吸收氮3.4kg/hm2，磷0.43kg/hm2[6]。邵林广应用水浮莲对富营养化湖泊进行净化试验，BOD5的去除率在70%以上，总氮去除率60%以上，总磷去除率70%以上[7]。

3 富营养化水体的处理技术

藻型水体是富营养化水体的主要特征，因此藻类的去除是处理富营养化水体的主要任务之一。随着富营养化的发展，水体由硅藻和绿藻为主变为以蓝藻为主。藻类繁殖迅速，生长周期短，将水体中的氮、磷及其它无机盐类在短期被一再的重复利用，一遇适宜环境就暴发性地繁殖，以致出现“水华”现象。死亡的水生生物在微生物作用下分解，消耗氧；或在厌氧条件下分解，产生硫化氢臭气，使水质不断恶化。同时湖泊逐渐变浅，直至成为沼泽。针对这个问题，国外学者针对富营养化水体中藻类处理问题，开发了许多成熟的技术方法。

3.1机械除藻

机械除藻是指通过使用机械工具对水面过厚层的藻类堆积处进行捞藻，这种方法可以达到瞬时局部效果，在大规模除藻行动的开始阶段或除藻前的准备阶段可以使用。但这种简易办法只能作为一种次要的前期辅助手段，谈不上是一种单独除藻方法。水体中能捞取的藻量相对于湖泊中藻类生长的总量来说是可以忽略不计的，并且捞藻的速度远远比不上藻类的生长速度[8]。在水华爆发时，微囊藻可以迅速生长，覆盖水面。因此这种方法浪费大量资金人力却收效甚微。

3.2. 化学除藻

传统上采用硫酸铜和氯化物除藻，或铁盐配合铜盐使用增强除藻剂除藻效率，近年采用醋酸除藻也获得了良好的效果。2005年9月在玄武湖开展了化学除藻剂治理蓝藻水华的实验研究中，除藻剂平均用量为26.87g/m2，治理后实验区藻类总量下降了82.8%；水体各项理化指标得到一定改善，但停止洒药后部分指标回升；浮游动物未出现显著变化。实验结果表明，除藻剂可以在短时间除抑蓝藻，但不能从根本上解决湖泊富营养化问题[9]。除藻剂虽能快速杀死藻类，但无法从根本上减少水中TN、TP含量，所以“水华”在气候适宜时又会重现。化学药品会破坏藻细胞使藻毒素释放到水中，这对人和水中生物健康产生危害。再有，除藻剂会引发水体二次污染，不适宜长时期大规模使用。利用化学物质的强氧化性来杀藻，亦可起到控制水华的作用。

3.3. 微生物控藻

在湖泊生态系统中，鱼类对浮游生物的种类、数量有很重要的影响。中科院曾经在东湖放养鳙、鲢，当生物量为46kg/m2时达到了抑制水华的放养密度，从1985年起东湖的蓝绿藻“水华”未再出现。不过，高密度的鳙、鲢对大型浮游植物有极大的抑制作用。近几年东湖中小型藻类迅速发展，水质愈加恶化。此外，东湖商品鱼存在强烈的腥味和异味感，随着人们生活水平的提高，其经济效益也将进一步削弱[10]。

很多原生动物亦可取食藻类。原生动物具有食量大、抗逆性强、易繁殖等优点。但是，人为主动利用原生动物控藻的成功例子却鲜见。这或许是因为“水华”中藻的种类很多，适宜于原生动物食用藻类(如单细胞藻)数量的降低，就引起其它藻类(如丝状藻)的繁盛。浓度高的丝状藻会导致生物的摄食率偏低，进而生长被抑制[23]。太湖里浮游动物与浮游植物的数量关系也表明，在富营养化