淀山湖水生态蓝藻治理研究

陶俊杰

（上海城投环境（集团）有限公司资产管理部，上海 200060）

1 淀山湖水生态蓝藻治理研究背景

推动长江三角洲区域一体化发展，是习近平总书记亲自谋划、亲自部署、亲自推动的重大战略。建设长三角生态绿色一体化发展示范区（以下简称“一体化示范区”）是实施长三角一体化发展战略的先手棋和突破口。长三角生态绿色一体化发展示范区总体方案中明确提出统筹生态、生产、生活三大空间，形成“两核、两轴、三组团”的功能布局。“两核”即环淀山湖区域和虹桥区域，把环淀山湖区域作为创新绿核，打造生态、创新、人文融合发展的中心区域。为长三角践行“绿水青山就是金山银山”理念探索路径和提供示范。

淀山湖位于上海市青浦区，总面积62平方公里，被誉为“东方日内瓦湖”，距上海市中心区60公里，是上海最大的淡水湖泊，是上海的母亲河——黄浦江的源头，环湖散落着享誉盛名的朱家角古镇、上海大观园、东方绿舟、上海太阳岛、陈云纪念馆等5个国家AAAA级景区。

但是，随着工业及经济发展，人口增长，淀山湖水质每况愈下。近年来，每年的6月至10月都是淀山湖的蓝藻水华暴发期，湖面经常会有蓝藻聚集现象。淀山湖的东北角、西北角由于风向、地理位置、水体交换能力弱等因素，历来是蓝藻水华频发和聚集的高危区域。

2 淀山湖基本情况及现有治理方式

2.1 淀山湖简介及水质现状

由于淀山湖上游来水河道营养盐浓度明显高于湖体和出水口，致使湖体持续吸收营养物质。近年来淀山湖水质逐步恶化，2008年全年期、汛期和非汛期的水质均劣于Ⅴ类，主要超标项目为TP、TN、BOD5和CODMn。全年期、汛期和非汛期均为中度富营养水平。2008年蓝藻水华暴发，最大面积时占据全湖将近40%的水面，全湖叶绿素a平均值为32.9 mg/m3，其中湖北区点位最高，为115.3 mg/m3（藻密度约为1.2 ×109个/升）。如表1所示。

表1 蓝藻水华程度、规模分级标准

根据水质监测、卫星遥感图片、以及直观观测数据，结合蓝藻水华程度和规模分级标准分析，得出以下结论：

淀山湖属于重度水华，水华规模正在从区域性向全面性发展。

2.2 蓝藻应急治理的意义

淀山湖处在太湖流域水网地区，蓝藻堆积、死亡所释放出来的臭气严重影响了淀山湖周边的生态环境与居民的生活质量，淀山湖的蓝藻问题亟待解决，淀山湖蓝藻水华应急治理具有重要意义。

蓝藻水华的发生与发展受水质、水动力、气象等综合因素影响，目前还没有明确的限制性条件。根据淀山湖蓝藻水华的特点，结合太湖、巢湖、滇池、星云湖等湖泊蓝藻发展过程的经验，对淀山湖蓝藻的发展趋势有如下预测：淀山湖为重度富营养化水体、属于重度水华，水华规模正在从区域性向全面性发展，淀山湖蓝藻水华暴发形势严峻，不容乐观，需在综合治理措施基础上，加强蓝藻水华的监测和预警，建立系统的蓝藻防控体系。

2.3 淀山湖现有治理方式

目前淀山湖蓝藻治理方式主要是通过传统的灭藻、捞藻、控藻等方式。首先是淀山湖原生的以藻类为食物的鱼类削减蓝藻，其次是通过围栏布设，集中打捞的方式进行治理，但是传统的打捞方式存在着许多弊端。原生鱼类削减的蓝藻数量有限，集中打捞方式由于技术能力不够，无法将蓝藻与水充分分离，实际打捞上来的蓝藻与湖水混合物中蓝藻含量比例较低，导致打捞量大实际打捞的蓝藻量却很少，同时大量的混合污水的后续处理也是一大难题。目前针对淀山湖蓝藻水华暴发通过蓝藻收集处置设备试点使用，取得了初步成效，但是面对蓝藻水华暴发的特点，目前的处理方式和技术设备亟待提高。

3 淀山湖蓝藻治理技术方案

蓝藻治理是一个系统性的工作，因通过前端的监测预警对蓝藻的暴发周期及暴发规模有效预估，统一规划设置蓝藻导流区、聚集区及打捞区，利用蓝藻高压囊团破裂，自然沉底消亡及纳米气泡分离脱水处理等技术手段结合后期的常态化管理，从而达到标本兼治、控源减量、回归自然的效果。

3.1 蓝藻治理监测预警系统

上海淀山湖监测预警系统应由蓝藻卫星遥感系统，蓝藻无人机鹰眼系统、多功能监测预警船和监测预警中心四大系统组成，形成水陆空天全方位一体化监测预警系统。对淀山湖的水环境进行监测、记录，对藻情进行诊断、分析，对未来的藻类生长发展进行预测与预警，提供系统全面的水环境监测报告与湖库水华阶段定性报告。

3.1.1 蓝藻卫星遥感系统

利用成像光谱卫星遥感反演技术，对全湖的水质进行监测，提供叶绿素a、浊度、水温、透明度等水质指标的反演成果图。

3.1.2 蓝藻无人机鹰眼系统

利用高感光专业无人机对湖泊沿岸的蓝藻藻情进行每天的摄录，制作每天的淀山湖全湖沿岸的蓝藻地图。

3.1.3 多功能监测预警船

搭载水质在线检测和便携式水质检测设备，对水体主要水质进行监测。搭载高光谱无人机成像系统，定期对全湖或局部区域进行监测，绘制水质分布图。

3.1.4 监测预警中心

通过卫星遥感、无人机鹰眼及监测预警船所获取的数据，汇总至监测预警中心，从时间、规模、分布等维度形成蓝藻水华暴发的分析报告，为后续整治工作提供数据支撑。

3.2 蓝藻治理技术路线及装备应用

3.2.1 技术路线

通过前期分析报告，将治理区域完成网格化编组管理，从历年数据，结合实际情况，暴发期间水流风向等季节特征确定蓝藻容易聚集区域，通过围栏前期布设完成导流区、聚集区及打捞区，并与淀山湖现有景观区域统一规划，做到集中打捞与综合治理。

控藻技术原理一方面是利用藻细胞在0.5 ～0.7 MPa压力下，蓝藻多细胞破裂，形成单细胞藻颗粒，藻颗粒下沉至湖底，会丧失繁殖能力而自然死亡，降低蓝藻的繁殖基数。通过外部施加压力方式破坏蓝藻细胞本身特有的气囊等内部结构，使藻细胞破裂，排入自然水体后，由于水流、船舶的扰动，使得蓝藻单细胞颗粒悬浮于水体，生物活性降低，沉入水体后自然消亡，以及对水体进行充氧、增加水体流动性等措施来达到控制蓝藻暴发的目的。

藻水分离装置工作原理是通过蓝藻汲取装置，将蓝藻送入气浮藻水分离装置内，藻颗粒经絮凝混凝反应后与溶气释放器释放出的含大量微小气泡的溶气水粘附在一起，靠气泡的浮力，使絮团上浮到气浮分离池表面，形成藻渣，藻渣经过刮渣机刮渣后进入叠螺脱水机进行渣、水分离。去除蓝藻的清水返回水体，脱水后藻泥外运处置。

3.2.2 蓝藻治理装备应用

（1）藻水分离装置

藻水分离装置工作原理是通过蓝藻汲取装置，将蓝藻送入气浮藻水分离装置内，藻颗粒经絮凝混凝反应后与溶气释放器释放出的含大量微小气泡的溶气水粘附在一起，靠气泡的浮力，使絮团上浮到气浮分离池表面，形成藻渣，藻渣经过刮渣机刮渣后进入叠螺脱水机进行渣、水分离。去除蓝藻的清水返回水体，脱水后藻泥外运处置。主要包含：

a.蓝藻汲取装置：通过蓝藻汲取装置对湖体的蓝藻进行高效打捞，打捞后的蓝藻通过管道输送到藻水分离装置进行处理；蓝藻汲取装置能有效收集打捞蓝藻。

b.气浮藻水分离装置：藻水分离装置是车载式藻水分离装置的核心单元，由药剂配置单元、溶气释放单元、藻水分离区、藻渣收集区和清水区组成。利用装置本身配备的高压溶气系统产生的微纳米气泡，捕捉汲取富藻水中藻颗粒，在分离池表面形成浮藻层，再利用刮渣装置将藻渣清除分离池表面，清水返回湖体，藻渣站进水脱水单元进行处置。

c.藻渣脱水装置：藻水分离单元形成的藻渣进入叠螺脱水装置，通过叠螺脱机进行渣、水分离，藻泥外运无害处置，脱水尾水再返回藻水分离装置进一步净化处置。

（2）蓝藻打捞加压控藻船

蓝藻打捞加压控藻船主要工作原理是收集打捞水体中的蓝藻，利用船体上配备的加压装置对藻水进行加压处理，经过加压后的蓝藻细胞活性降低，其囊团破裂，会下沉至水体底部，自然消亡，抑制蓝藻的快速繁殖，从而起到控制水体蓝藻大面积暴发的作用。主要包括：

a.蓝藻收集泵：蓝藻收集泵安装在船体头部，主要功能为吸取打捞蓝藻至加压罐内。

b.蓝藻加压罐：主要对打捞上来的蓝藻进行加压处理，利用高压空气压迫蓝藻细胞内的气囊，迫使蓝藻细胞内气体逃逸，降低蓝藻细胞的活性，控制蓝藻大面积暴发。

c.空气压缩装置：主要为气动阀门和加压罐提供高压空气。

3.3 蓝藻常态化治理

蓝藻的常态化管理主要依托建立前文提到的预警监测体系，对淀山湖蓝藻暴发进行一个全程的预测评估分析，通过中期综合治理，进行有效控制，在控制住蓝藻暴发、淀山湖水质稳定的基础上进行常态化综合治理。

4 蓝藻治理带来的环境改变

通过淀山湖蓝藻治理，可基本实现湖内重点区域蓝藻水华日聚日清，确保重点区域内无明显肉眼可见蓝藻聚集，确保蓝藻不出现腐败、发白、发臭等现象。打捞处理蓝藻，避免蓝藻带来的环境危害，同时减少内源污染物。根据蓝藻携带的营养盐成分及处理规模分析，每年可从湖内提取约氮74.88 吨，磷4.39 吨，COD总量655.2 吨，可对湖区水质提升发挥重要作用。