太原市再生水回用汾河景观水体藻类控制技术

李晓崴

(太原市排水管理处，山西太原 030006)

0 引言

太原市为了改善环境，在汾河太原段建成了水域面积达170万m2的水上公园，取得了巨大的环境效益和社会效益。但是，由于汾河径流量很小，每年需从汾河水库大量调水用于汾河公园水体蒸发和地渗引起的水体损失，耗资巨大。与此同时，城市生活污水经污水处理厂处理达到国标一级A标准后，其水质除部分指标外，已达到景观水体回用的标准。但是部分城市再生水回用景观水体后，由于对水体中藻类控制技术和研究缺乏、措施不到位等因素，导致水体富营养化，使得污水再生利用于景观水体成为一个瓶颈。如果能有效的控制水体中藻类的繁殖，将太原市大量的污水再生水回用到汾河等景区，不但可以缓解水资源短缺的局面，而且也为城市提供了一个非常经济的新水源，具有明显的经济效益和环境效益。

1 再生水回用于景观水体存在的问题

污水经适当再生工艺处理后，具有一定实用功能的水被称为再生水。再生水回用于景观水体存在的主要问题有两项，分别是水质标准和富营养化问题。

1.1 水质标准是再生水回用于景观水体的首要问题

经过多年实践与研究，国内颁布了多部与景观水体有关的水质标准，如《地表水环境质量标准》《再生水回用系列标准》等。从该标准中可以看到，天然景观水体的水质标准中对CODCr，BOD5，DO以及氮、磷等指标控制极为严格，污水再生利用也对上述指标有着严格的规定。

1.2 富营养化问题是再生水回用景观水的另一个主要因素

对于再生水回用于景观水体，首先必须考虑氮、磷等指标的控制问题，造成水体的富营养化最主要的因素就是水体中氮、磷等元素的超标。如果城市公园中的景观水体发生富营养化，就会造成透明度下降，水体浑浊，臭味弥漫，从而大大降低水体的景观价值，甚至对周边环境造成影响。富营养化一般发生在封闭或缓流水体中，特别是充足的TN，TP等营养盐、缓慢的水流状态、适宜的温度条件更易导致富营养化。

通常判定水体形成富营养化的依据及标准是:1)水体中总氮含量超过0.2 mg/L～0.3 mg/L，总磷含量超过 0.02 mg/L;2)BOD5超过10 mg/L;3)在淡水中细菌总数超过10万个/mL;4)藻类叶绿素a超过10 μg/L。由于许多公园景观水体为封闭或缓流水体，导致目前许多景观水体中各种元素指标不同程度超标，存在富营养化现象。

1.3 水华产生的条件及影响因素

水华是一个极为复杂的生态过程，水华的发生是多因素共同作用的结果，包括必需的营养物质(氮、磷等)、光照、温度、水力条件等。

2 灭藻技术

由于再生水污染水平较高，容易发生水华现象，导致景观水体水质恶化、景观效果降低，甚至破坏生态系统，因此对水华的研究和控制十分重要。对景观水体水华的控制主要分为两个方面:水质污染的控制及藻类生长的控制。藻类生长的控制主要是针对水体中已经出现的藻类，为防止其发生水华，应及时对其采取抑制、去除和杀灭等措施。目前，被广泛使用的抑藻、除藻方法有物理法、化学法和生物法，同时在此基础上，主要应用于小型水体的一些新的除藻技术有电解杀藻、超声波杀藻、脉冲变频电磁场杀藻、高压脉冲放电等离子水处理等。

2.1 物理方法

物理法是利用各种物理学的方法直接清除水体中的藻细胞，从而增加水体透明度，从感官上消除水华现象。其优点是不投任何化学药剂，不会产生二次污染，无毒副作用，见效较快等。但是除藻设备投入成本较高及需支付大量的人力费用，因此该方法只适用于面积较小的水体或大水体的局部水域。

2.2 化学方法

化学方法除藻是目前使用最多、最成熟的杀藻技术之一。该技术发展史较长，技术相对比较完善，方法是在藻类生长旺盛期向水体中投加化学药剂灭活藻类。按照投加药剂种类及作用效果的不同，化学法可分为抑制法、氧化法、混凝法3类。使用化学方法抑藻、灭藻可在水源地、水处理厂进行。

2.3 生物方法

生物法是利用生态系统内部的调节机制，来抑制藻类繁殖生长，控制藻类数量的一种方法，通过调节水体生态机制从而达到控制藻华的目的。目前国内外生物法控制藻类的技术已比较成熟，主要包括生物调控、生态修复、植物化感抑藻、投入菌剂以及生物膜技术等。生态修复被认为是生态恢复的最佳工具，特别是植物修复技术是目前采用的较多方法之一。生态修复对于改善水体的水质、抑制水华爆发具有良好的作用，但是这类方法需创造并抑制水华所需水生植物或动物的生存条件，见效慢，并且需要前期投入大量的人造工程，难以适应于大面积、突发性水华的治理。

3 藻类控制技术分析

3.1 研究内容

本试验主要以太原市某污水处理厂二级出水作为人工景观水体的补充水，考察2012年7月～8月期间人工水体的藻类生长以及水华爆发的情况，同时定期检测各项水质指标，记录环境条件的变化。在此基础上对再生水回用于景观水体时水华产生的影响因素、特征和营养盐的变化进行分析，为后期藻类的实验室研究做参考。对其夏季产生的水华现象进行探索和分析，并使用化学药剂对其优势藻种进行实验室的生长抑制试验。

研究内容分两个方面:现场藻类生长试验、实验室藻类抑制试验。其中现场试验主要是确定水华优势藻种，并对含藻水进行臭氧处理;实验室试验主要选取几种药剂对藻类进行生长抑制试验。通过实验室及中试试验研究和筛选，以期得到有效的抑藻药剂以及得出其最佳投加量和投加时间。

3.2 试验方法

试验现场在太原某污水处理厂内部，景观水池为4 m×8 m的池子，池底铺满沙子，用塑料薄膜做防渗铺垫，水深1 m，以二级出水作为池水进行净水实验，考察藻类生长规律。试验分三个系列，每个系列技术后均放空池中水，重新进水。每天早晨9:00取水样进行分析测定。

3.3 试验结果

3.3.1 藻类观测结果及分析

二级出水作为水源的人工景观水体中，优势藻种均为绿藻。系列1水体中主要藻种为十字藻(66.7%)和栅藻(26.7%)，系列3主要为小球藻(82.8%)。但是在系列2发生水华时主要是裸藻占优(90%)。按时间顺序排列，在池中出现过的藻种有十字藻、菱形藻、栅藻、韦氏藻、裸藻、颤藻、空星藻、微囊藻、月牙藻、小球藻等。

3.3.2 抑制药剂的筛选

由于控制水体氮、磷营养盐难度较大，成本较高，而使用药剂投加的方式不但方便简捷，且易降低成本，因此是抑藻方法中的较佳选择。

本次藻类抑制药剂试验选用的药剂有:生物抑藻剂和化学杀藻药剂。其中，化学杀藻药剂的优点是杀藻效果好，见效快，但其在具体应用中有环境不安全因素;而生物抑藻剂是目前研究比较多的抑藻药剂，因为其提取自身物体，对环境无害，但其药效则不如化学杀藻剂好且稳定。

通过试验得知，实验室药剂抑藻试验中，抑藻效果最佳的药剂为十六烷基三甲基溴化铵，其次为异噻唑啉酮，高浓度的生物制剂H也具有较佳的抑藻效果。

4 结语

针对再生水回用的人工景观水体易导致水华发生的现象，就太原市再生水回用汾河景观水体进行了试验及分析，提出了高效杀藻药剂的最佳施用时期、投加量及投加方法以及抑藻效果最佳药剂的施用方法等。文章结合了太原市特殊的水体环境，以及污水厂出水水质，通过小试，充分论证了太原市再生水回用汾河景观水体对易发水华、蓝藻的控制思路，为将来再生水回用景观水体奠定了良好的基础。

［1］陈 琼.氮磷对水华发生的影响［J］.生物学通报，2006，41(5):12-14.

［2］陈 立.城市污水回用于人工水体的探讨［J］.中国给水排水，1999，15(9):23-25.