藻類對城市供水水質(zhì)的影響和應(yīng)對措施

唐善鋒

（廣西綠城檢測服務(wù)有限公司，廣西壯族自治區(qū) 南寧 530029）

1 引言

隨著城市化進程的不斷加速，城市供水安全問題日益凸顯，尤其是在水體受到藻類異常繁殖的影響下。藻類是一類廣泛存在于自然水體中的微生物，其生長受環(huán)境因素的影響，當(dāng)水體富含養(yǎng)分，如氮、磷等，以及水溫等條件適宜時，藻類往往會發(fā)生異常繁殖，形成藻華現(xiàn)象。盡管藻類在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要作用，但其過度繁殖卻可能導(dǎo)致水質(zhì)惡化，對城市供水系統(tǒng)造成不利影響，這已成為供水管理者和環(huán)境保護部門關(guān)注的焦點。因此，通過深入探討藻類對城市供水水質(zhì)的影響機制，總結(jié)應(yīng)對措施的有效性，進而為城市供水管理提供科學(xué)的決策支持。

2 藻類對城市供水水質(zhì)的影響

2.1 導(dǎo)致水質(zhì)惡化

（1）藻類過度繁殖引發(fā)富營養(yǎng)化。富營養(yǎng)化是城市化、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等人類活動導(dǎo)致的一種環(huán)境問題，大量的排放物和化肥進入水體，使得水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)濃度升高。這些營養(yǎng)物質(zhì)是藻類生長的限制因子之一，過量的養(yǎng)分供應(yīng)使得藻類的生長速率迅速增加，形成了所謂的藻華。這些藻華通常是由一些優(yōu)勢種藻類構(gòu)成，它們占據(jù)了水體中的營養(yǎng)資源，壓制了其他水生生物的生長，破壞了生態(tài)平衡。

藻華的形成不僅改變了水體的透明度，使水質(zhì)變得渾濁，還對水中的溶解氧含量造成影響。在藻類過度繁殖時，藻類白天進行光合作用，消耗水中的二氧化碳，釋放氧氣，從而提高水體的溶解氧含量。然而，在夜間或陰天，藻類停止光合作用，反而進行呼吸作用，消耗氧氣，導(dǎo)致水體的溶解氧含量降低，甚至可能引發(fā)缺氧的現(xiàn)象，危害水生生物的生存。

（2）藻類代謝產(chǎn)物對水質(zhì)的不利影響。首先，藻類在生長的過程中釋放出的有機物和廢棄物會導(dǎo)致水體的有機物含量升高，進而影響水體的自凈能力。這些有機物在水體中分解時，會消耗氧氣，降低水體的溶解氧含量，導(dǎo)致水體缺氧，危害水生生物的生存。此外，有機物的富集還為細菌等微生物的生長提供了營養(yǎng)源，可能引發(fā)水體的富營養(yǎng)化。其次，一些藻類在死亡時會釋放出氨氮等營養(yǎng)物，進一步加劇水體中氨氮的含量。氨氮是一種常見的水體污染物，高濃度的氨氮不僅直接影響水體的生態(tài)系統(tǒng)，還可能與水中的有機物反應(yīng)生成致毒的氮化合物，對水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境造成損害。最后，藻類在一些特定情況下還會產(chǎn)生毒素，如微囊藻毒素、類藻毒素等。這些毒素對人體健康構(gòu)成潛在威脅，可能通過水體進入飲用水，引發(fā)胃腸道疾病、皮膚過敏等健康問題。因此，藻類代謝產(chǎn)物的存在，使得供水廠在水源地水質(zhì)檢測時需要對這些毒素進行監(jiān)測，確保供水水質(zhì)的安全。

2.2 影響供水廠處理工藝與水質(zhì)穩(wěn)定性

（1）藻類增加混凝沉淀工藝難度?；炷恋硎枪┧畯S常用的水處理工藝，其通過加入混凝劑使懸浮顆粒凝聚形成較大的沉淀物，從而實現(xiàn)懸浮物的去除。然而，在藻類過度繁殖的情況下，藻類的細小顆粒和膠狀物質(zhì)使得混凝沉淀變得更加困難。藻類顆粒的細小和膠狀物質(zhì)的存在，使其在水中懸浮穩(wěn)定性較高，不容易被混凝劑迅速聚集凝聚。這意味著在混凝過程中需要投加更多的混凝劑，并且可能需要較長的混凝時間，以確保藻類顆粒被充分聚集并沉淀下來。這不僅增加了處理成本，還可能影響供水廠的處理效率和水質(zhì)穩(wěn)定性。此外，藻類在混凝沉淀后可能影響沉淀物的穩(wěn)定性和性狀。由于藻類顆粒和膠狀物質(zhì)的存在，沉淀物的顆粒大小和結(jié)構(gòu)可能不均勻，使得沉淀物的壓縮性和濾水性能變差。這可能影響后續(xù)的過濾工藝，增加濾料的清洗頻率和更換成本，同時也可能導(dǎo)致沉淀池等設(shè)備的堵塞問題。

（2）藻類爆發(fā)間接影響管道水質(zhì)及腐蝕問題。藻類繁殖所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和活性物質(zhì)可能與供水系統(tǒng)中的金屬管道和設(shè)備發(fā)生反應(yīng)，引發(fā)腐蝕和結(jié)垢，從而影響供水水質(zhì)的穩(wěn)定性。當(dāng)供水水質(zhì)鐵錳及鈣鎂含量較為豐富時，因藻類的代謝所引起的水源的pH變化，易于促進金屬管道內(nèi)壁腐蝕形成的結(jié)垢，這些物質(zhì)當(dāng)pH變化導(dǎo)致拉森指數(shù)改變后，又會解離，導(dǎo)致鐵錳類物質(zhì)釋放到水體中，引起“黃水”事故。此外，當(dāng)采用一些遮光度不好的塑料管材時，若水體在管道停留時間較長，藻類會大量繁殖，附著在管壁上，造成管道堵塞，降低供水系統(tǒng)的運行效率，結(jié)垢表面還可能成為細菌和微生物的滋生地，進一步影響水質(zhì)和供水系統(tǒng)的衛(wèi)生狀況。

3 應(yīng)對措施

3.1 監(jiān)測與預(yù)警

（1）建立實時監(jiān)測系統(tǒng)，掌握藻類繁殖情況。實時監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時、準(zhǔn)確地獲取水源地水質(zhì)信息，特別是藻類繁殖情況，從而實現(xiàn)快速預(yù)警和針對性應(yīng)對。實時監(jiān)測系統(tǒng)的建立包括以下方面：首先，應(yīng)布設(shè)水質(zhì)監(jiān)測站點，涵蓋供水水源地、供水管道等關(guān)鍵位置。監(jiān)測站點應(yīng)選擇具有代表性的區(qū)域，確保能夠全面了解水體的變化情況。通過監(jiān)測水體的營養(yǎng)物質(zhì)濃度、渾濁度、溶解氧含量等指標(biāo)，可以迅速掌握水體的富營養(yǎng)化程度和藻類繁殖情況。其次，應(yīng)建立數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸和分析。現(xiàn)代傳感器和數(shù)據(jù)通信技術(shù)可以將監(jiān)測數(shù)據(jù)迅速傳輸?shù)焦┧畯S或監(jiān)測中心，進行實時監(jiān)測和分析。通過建立數(shù)據(jù)模型和算法，可以預(yù)測藻類繁殖的趨勢，提前發(fā)現(xiàn)異常情況。

（2）構(gòu)建藻類繁殖預(yù)測模型，提前預(yù)警。構(gòu)建藻類繁殖預(yù)測模型，基于水體中的環(huán)境因素和歷史數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計方法建立起來，能夠預(yù)測藻類繁殖的趨勢和可能的發(fā)生時機，為供水廠和監(jiān)管部門提供預(yù)警信息。首先，藻類繁殖受到水體中環(huán)境因素的影響，如溫度、光照、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等。構(gòu)建預(yù)測模型需要收集和分析這些環(huán)境因素的數(shù)據(jù)，建立與藻類繁殖的關(guān)聯(lián)模型。通過統(tǒng)計分析和機器學(xué)習(xí)等方法，揭示這些因素與藻類繁殖的關(guān)系，從而為預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)。其次，歷史數(shù)據(jù)是建立預(yù)測模型的重要基礎(chǔ)。過去的藻類繁殖事件和水質(zhì)數(shù)據(jù)可以作為訓(xùn)練樣本，用來訓(xùn)練模型，使其能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測未來的藻類繁殖情況。模型可以運用時間序列分析、回歸分析等方法，識別出周期性變化和長期趨勢，為提前預(yù)警提供預(yù)測結(jié)果。最后，預(yù)測模型的建立還需要進行驗證和優(yōu)化。可以將已有數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練集和驗證集，通過與實際情況的對比來評估模型的準(zhǔn)確性和可靠性。在模型中引入實時監(jiān)測數(shù)據(jù)后，還可以不斷進行調(diào)整和優(yōu)化，提升預(yù)測的準(zhǔn)確程度。

3.2 水體管理與修復(fù)

（1）加強水體生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，減少富營養(yǎng)化。首先，水體的植物和動物群落在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。引入適當(dāng)?shù)乃参锖退鷦游?，如浮游植物、藻類的天敵等，可以?gòu)建更加穩(wěn)定的生態(tài)鏈條，減少藻類過度繁殖的可能性。這些生物可以競爭藻類的營養(yǎng)資源，限制其生長，從而達到控制藻類繁殖的目的。其次，水體的營養(yǎng)物質(zhì)輸入需要得到控制。限制農(nóng)業(yè)、工業(yè)等活動中的養(yǎng)分排放，減少人為因素導(dǎo)致的富營養(yǎng)化，有助于防止藻類的過度繁殖。通過合理的土地利用規(guī)劃、排污管控等措施，可以減少養(yǎng)分的輸入，改善水體質(zhì)量。最后，水體流動性的提升也對藻類繁殖的抑制有一定作用。增加水體的流動性可以有效稀釋富營養(yǎng)化物質(zhì)，降低藻類的生長機會。這可以通過調(diào)整水體的流速、清淤等方式實現(xiàn)，幫助維持水體的生態(tài)平衡。

（2）引入適當(dāng)?shù)纳锟刂剖侄?，控制藻類?shù)量。生物控制可以利用天然的生物相互關(guān)系，通過引入天敵來抑制藻類的生長，從而降低其數(shù)量和影響。首先，引入一些食草性的水生動物可以幫助控制藻類數(shù)量。例如，一些食草性魚類，如草魚、鯽魚等，引入適量的這些魚類可以有效限制藻類的生長。同時，這些食草魚類還能夠維持水體中的生態(tài)平衡，降低富營養(yǎng)化程度。其次，引入一些天敵，可以通過捕食藻類來控制其數(shù)量。例如，某些浮游動物如水虱、小型甲殼類等是藻類的天敵，它們可以有效消耗藻類，減少其生長。此外，一些浮游動物還能夠攪動水體，降低藻類的聚集程度，防止藻華的形成。最后，一些微生物也可以作為生物控制的手段。一些特定的細菌和微生物可以分解藻類代謝產(chǎn)物，降低水體中有機物和營養(yǎng)物質(zhì)的濃度，從而限制藻類的生長。這需要適當(dāng)?shù)沫h(huán)境調(diào)控，以保證這些微生物在水體中發(fā)揮正面作用。

3.3 預(yù)處理與加工技術(shù)升級

（1）優(yōu)化供水廠工藝，適應(yīng)藻類影響。首先，可以考慮引入更強效的混凝劑和絮凝劑，以增強懸浮物的凝聚性。在藻類過度繁殖時，水中的膠狀物質(zhì)和微小顆粒使得混凝沉淀工藝變得困難。通過選擇合適的混凝劑和絮凝劑，可以有效促使藻類和其余的懸浮顆粒聚集并沉淀，從而實現(xiàn)水體的澄清。其次，升級過濾技術(shù)也是一個重要的優(yōu)化方向。傳統(tǒng)的砂濾等過濾方法可能在藻類過度繁殖時效果不佳，因為藻類細小的顆?？赡芡ㄟ^過濾層逸出。采用更加先進的過濾技術(shù)，如微濾、超濾等，可以更有效地去除微小的藻類顆粒和代謝產(chǎn)物，保證過濾效果。

（2）引入高級氧化、活性炭等技術(shù)去除藻類代謝產(chǎn)物。首先，高級氧化技術(shù)包括紫外光/氫氧自由基技術(shù)等，具有較強的氧化分解能力，可以有效降解藻類代謝產(chǎn)物。這些技術(shù)利用紫外光、氫氧自由基等強氧化劑，將有機物質(zhì)氧化分解為無害的物質(zhì)，從而降低水中有機物和毒素的濃度。通過在供水處理中引入高級氧化技術(shù)，可以有效減少藻類代謝產(chǎn)物對水質(zhì)的不利影響。其次，活性炭是一種常用的吸附材料，可以有效去除水中的有機物和色素等。引入活性炭吸附工藝，可以將水中的藻類代謝產(chǎn)物吸附到活性炭表面，從而減少其在水體中的濃度。同時，活性炭還具有一定的生物降解能力，能夠進一步降解吸附的有機物，有助于提高水質(zhì)的凈化效果。

3.4 緊急響應(yīng)與危機處理

（1）建立應(yīng)急預(yù)案，迅速應(yīng)對藻類突發(fā)情況。首先，應(yīng)急預(yù)案需要明確責(zé)任分工和工作流程。明確相關(guān)部門和人員的職責(zé)，確保在緊急情況下能夠迅速啟動，并有序地開展各項應(yīng)對工作。這包括供水廠、監(jiān)管部門、環(huán)保部門等多個部門的協(xié)同合作，確保信息的及時流通和決策的迅速做出。其次，預(yù)案中應(yīng)包括緊急監(jiān)測和評估的措施。在藻類異常繁殖突發(fā)時，需要通過實時監(jiān)測手段獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如水質(zhì)指標(biāo)、藻類密度等，以評估水質(zhì)狀況的變化?；跍?zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以更好地判斷緊急情況的嚴(yán)重性，并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。最后，應(yīng)急預(yù)案還應(yīng)包括一系列應(yīng)對措施和方法。例如，可以制定快速清除藻類的方法，如物理清除、化學(xué)藥劑處理等。預(yù)案中也可以考慮引入臨時的水源調(diào)配方案，以保障供水的連續(xù)性。同時，應(yīng)急預(yù)案中也應(yīng)包括應(yīng)對公眾關(guān)切和傳媒關(guān)注的溝通方案，確保信息的準(zhǔn)確傳達，維護公眾的信心。

（2）提供備用水源，保障城市供水穩(wěn)定。備用水源可以在供水系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況時，保障供水的連續(xù)性，減輕緊急情況對城市居民生活和工業(yè)生產(chǎn)的影響。首先，備用水源可以是來自其他水源地的水體。這些水源地可以位于不同的地區(qū)，具備獨立的水質(zhì)保障系統(tǒng)。在藻類異常繁殖影響水源質(zhì)量時，可以及時切換到備用水源，保障供水水質(zhì)的穩(wěn)定。其次，備用水源也可以包括地下水儲備。地下水相對穩(wěn)定且不易受到外界環(huán)境的影響，因此作為備用水源具備較高的可靠性。在供水緊急情況下，可以通過地下水抽取設(shè)備將地下水提取出來，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗笸度牍┧到y(tǒng)。最后，建立緊急調(diào)配機制也是保障備用水源有效使用的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)藻類異常繁殖影響供水水質(zhì)時，需要迅速調(diào)動各方資源，確保備用水源的連續(xù)供水。這需要有清晰的指揮體系、協(xié)調(diào)機制以及信息共享平臺，以確保緊急時刻的有序響應(yīng)。

4 結(jié)語

綜上所述，藻類異常繁殖對城市供水水質(zhì)帶來的影響是一個綜合性問題，需要采取多方面的綜合應(yīng)對措施。監(jiān)測與預(yù)警、水體管理與修復(fù)、預(yù)處理與加工技術(shù)升級、緊急響應(yīng)與危機處理等措施相互配合，將有效減少藻類對城市供水水質(zhì)的不利影響，保障城市供水的安全和穩(wěn)定。同時，還需要相關(guān)部門、供水廠、監(jiān)管部門等多方共同努力，形成協(xié)同合力，應(yīng)對藻類異常繁殖所帶來的挑戰(zhàn)。