太原市再生水回用汾河景觀水體藻類控制技術(shù)

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(huán)境，在汾河太原段建成了水域面積達(dá)170萬m2的水上公園，取得了巨大的環(huán)境效益和社會(huì)效益。但是，由于汾河徑流量很小，每年需從汾河水庫大量調(diào)水用于汾河公園水體蒸發(fā)和地滲引起的水體損失，耗資巨大。與此同時(shí)，城市生活污水經(jīng)污水處理廠處理達(dá)到國(guó)標(biāo)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)后，其水質(zhì)除部分指標(biāo)外，已達(dá)到景觀水體回用的標(biāo)準(zhǔn)。但是部分城市再生水回用景觀水體后，由于對(duì)水體中藻類控制技術(shù)和研究缺乏、措施不到位等因素，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，使得污水再生利用于景觀水體成為一個(gè)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(qū)，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(gè)非常經(jīng)濟(jì)的新水源，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

1 再生水回用于景觀水體存在的問題

污水經(jīng)適當(dāng)再生工藝處理后，具有一定實(shí)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(xiàng)，分別是水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和富營(yíng)養(yǎng)化問題。

1.1 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是再生水回用于景觀水體的首要問題

經(jīng)過多年實(shí)踐與研究，國(guó)內(nèi)頒布了多部與景觀水體有關(guān)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，如《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》《再生水回用系列標(biāo)準(zhǔn)》等。從該標(biāo)準(zhǔn)中可以看到，天然景觀水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)CODCr，BOD5，DO以及氮、磷等指標(biāo)控制極為嚴(yán)格，污水再生利用也對(duì)上述指標(biāo)有著嚴(yán)格的規(guī)定。

1.2 富營(yíng)養(yǎng)化問題是再生水回用景觀水的另一個(gè)主要因素

對(duì)于再生水回用于景觀水體，首先必須考慮氮、磷等指標(biāo)的控制問題，造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化最主要的因素就是水體中氮、磷等元素的超標(biāo)。如果城市公園中的景觀水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化，就會(huì)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(jià)值，甚至對(duì)周邊環(huán)境造成影響。富營(yíng)養(yǎng)化一般發(fā)生在封閉或緩流水體中，特別是充足的TN，TP等營(yíng)養(yǎng)鹽、緩慢的水流狀態(tài)、適宜的溫度條件更易導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化。

通常判定水體形成富營(yíng)養(yǎng)化的依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)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(xì)菌總數(shù)超過10萬個(gè)/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(dǎo)致目前許多景觀水體中各種元素指標(biāo)不同程度超標(biāo)，存在富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。

1.3 水華產(chǎn)生的條件及影響因素

水華是一個(gè)極為復(fù)雜的生態(tài)過程，水華的發(fā)生是多因素共同作用的結(jié)果，包括必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(氮、磷等)、光照、溫度、水力條件等。

2 滅藻技術(shù)

由于再生水污染水平較高，容易發(fā)生水華現(xiàn)象，導(dǎo)致景觀水體水質(zhì)惡化、景觀效果降低，甚至破壞生態(tài)系統(tǒng)，因此對(duì)水華的研究和控制十分重要。對(duì)景觀水體水華的控制主要分為兩個(gè)方面:水質(zhì)污染的控制及藻類生長(zhǎng)的控制。藻類生長(zhǎng)的控制主要是針對(duì)水體中已經(jīng)出現(xiàn)的藻類，為防止其發(fā)生水華，應(yīng)及時(shí)對(duì)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(xué)法和生物法，同時(shí)在此基礎(chǔ)上，主要應(yīng)用于小型水體的一些新的除藻技術(shù)有電解殺藻、超聲波殺藻、脈沖變頻電磁場(chǎng)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(xué)的方法直接清除水體中的藻細(xì)胞，從而增加水體透明度，從感官上消除水華現(xiàn)象。其優(yōu)點(diǎn)是不投任何化學(xué)藥劑，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，無毒副作用，見效較快等。但是除藻設(shè)備投入成本較高及需支付大量的人力費(fèi)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(xué)方法

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

2.3 生物方法

生物法是利用生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)節(jié)機(jī)制，來抑制藻類繁殖生長(zhǎng)，控制藻類數(shù)量的一種方法，通過調(diào)節(jié)水體生態(tài)機(jī)制從而達(dá)到控制藻華的目的。目前國(guó)內(nèi)外生物法控制藻類的技術(shù)已比較成熟，主要包括生物調(diào)控、生態(tài)修復(fù)、植物化感抑藻、投入菌劑以及生物膜技術(shù)等。生態(tài)修復(fù)被認(rèn)為是生態(tài)恢復(fù)的最佳工具，特別是植物修復(fù)技術(shù)是目前采用的較多方法之一。生態(tài)修復(fù)對(duì)于改善水體的水質(zhì)、抑制水華爆發(fā)具有良好的作用，但是這類方法需創(chuàng)造并抑制水華所需水生植物或動(dòng)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(yīng)于大面積、突發(fā)性水華的治理。

3 藻類控制技術(shù)分析

3.1 研究?jī)?nèi)容

本試驗(yàn)主要以太原市某污水處理廠二級(jí)出水作為人工景觀水體的補(bǔ)充水，考察2012年7月～8月期間人工水體的藻類生長(zhǎng)以及水華爆發(fā)的情況，同時(shí)定期檢測(cè)各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，記錄環(huán)境條件的變化。在此基礎(chǔ)上對(duì)再生水回用于景觀水體時(shí)水華產(chǎn)生的影響因素、特征和營(yíng)養(yǎng)鹽的變化進(jìn)行分析，為后期藻類的實(shí)驗(yàn)室研究做參考。對(duì)其夏季產(chǎn)生的水華現(xiàn)象進(jìn)行探索和分析，并使用化學(xué)藥劑對(duì)其優(yōu)勢(shì)藻種進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的生長(zhǎng)抑制試驗(yàn)。

研究?jī)?nèi)容分兩個(gè)方面:現(xiàn)場(chǎng)藻類生長(zhǎng)試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室藻類抑制試驗(yàn)。其中現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)主要是確定水華優(yōu)勢(shì)藻種，并對(duì)含藻水進(jìn)行臭氧處理;實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)主要選取幾種藥劑對(duì)藻類進(jìn)行生長(zhǎng)抑制試驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)室及中試試驗(yàn)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(shí)間。

3.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)在太原某污水處理廠內(nèi)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(jí)出水作為池水進(jìn)行凈水實(shí)驗(yàn)，考察藻類生長(zhǎng)規(guī)律。試驗(yàn)分三個(gè)系列，每個(gè)系列技術(shù)后均放空池中水，重新進(jìn)水。每天早晨9:00取水樣進(jìn)行分析測(cè)定。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

3.3.1 藻類觀測(cè)結(jié)果及分析

二級(jí)出水作為水源的人工景觀水體中，優(yōu)勢(shì)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(fā)生水華時(shí)主要是裸藻占優(yōu)(90%)。按時(shí)間順序排列，在池中出現(xiàn)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(yíng)養(yǎng)鹽難度較大，成本較高，而使用藥劑投加的方式不但方便簡(jiǎn)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(yàn)選用的藥劑有:生物抑藻劑和化學(xué)殺藻藥劑。其中，化學(xué)殺藻藥劑的優(yōu)點(diǎn)是殺藻效果好，見效快，但其在具體應(yīng)用中有環(huán)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?yàn)槠涮崛∽陨砦矬w，對(duì)環(huán)境無害，但其藥效則不如化學(xué)殺藻劑好且穩(wěn)定。

通過試驗(yàn)得知，實(shí)驗(yàn)室藥劑抑藻試驗(yàn)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(jié)語

針對(duì)再生水回用的人工景觀水體易導(dǎo)致水華發(fā)生的現(xiàn)象，就太原市再生水回用汾河景觀水體進(jìn)行了試驗(yàn)及分析，提出了高效殺藻藥劑的最佳施用時(shí)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(jié)合了太原市特殊的水體環(huán)境，以及污水廠出水水質(zhì)，通過小試，充分論證了太原市再生水回用汾河景觀水體對(duì)易發(fā)水華、藍(lán)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(chǔ)。

［1］陳 瓊.氮磷對(duì)水華發(fā)生的影響［J］.生物學(xué)通報(bào)，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(guó)給水排水，1999，15(9):23-25.