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水华治理方法与我国淡水湖泊水华治理现状
作者:佚名  文章来源:本站原创  点击数  更新时间:2008/7/17 14:30:44  文章录入:anny  责任编辑:anny

  近年来,我国的淡水湖泊水华泛滥,影响了人们的日常生活,人们非常担心。如何治理淡水湖泊水华,受到了广泛关注。本文简要介绍水华治理方法和我国湖泊水华的治理现状。
   
  淡水湖泊水华泛滥是藻类过多生长的现象。由于藻类生命周期短,大量生长后又很快大量死亡,腐烂发臭引起水质恶化,危害环境和水资源。水华自古就有,常见的水华蓝藻是地球上最早产生光合作用的单细胞微生物,有几十亿年历史。过去水华现象比较轻,近年来,经济快速发展的同时,人们向天然水体排放了过多的营养盐等污染物,引起水体富营养化,使水华频繁爆发。为了控制水华,我们首先需要了解藻类生长特点。藻类生长需要阳光和各种营养物质。根据李比希生物生长最小限制原理,藻类生长速度取决于那些处于最少量状态的营养成分。只要我们能够控制藻类生长所需要的一种物质,就能够限制藻类增长速度,达到控制水华的目的。人们很早就认识到,氮或磷是控制淡水藻类生长的最佳物质之一。其中氮是生命活动不可缺少组分蛋白质的主要组成成分;磷是生命活动能量载体三磷酸腺苷的主要组成成分,它们都是生命活动不可缺少的元素。但是,引起水华的藻类大多是单细胞微生物,在水体中浓度达到百万分之一就会产生明显的水华,对环境造成较大的危害,而其生长所需要的各种物质非常少,影响其生长速率的氮磷营养盐浓度仅为亿分之几,这使控制天然水体氮磷营养盐的路线在技术和经济上遇到了很大困难。淡水湖泊水华治理长期以来成为全世界广泛关注的难题。

  近年来,人们已逐渐探索出在经济上能够承受的水华治理技术方案,能够解决原先曾被认为难以治理的湖泊,如美国纽约州Onondaga湖曾是美国污染最严重的湖,在2000年出版的教科书中,还认为治理前景黯淡(Laws,2004,水污染导论,中文版, 第163页),最近通过治理,近两年湖水叶绿素含量已低于亿分之一,处于中营养范围,水华已明显降低。由于引起水华的很多藻类能够将空气中氮气转化为氨,用于蛋白质合成,单纯控制水中氮的含量,难以控制水华泛滥。因此,目前治理水华主要采用控制排入天然水体的磷。根据研究,通常需要将水体中磷含量控制到亿分之一到二以内,才能控制水华泛滥。与此同时,减少水体氮含量也有利于减少水华;考虑到所有进入湖泊的水最终还会进入海洋,减少氮含量还有利于海洋赤潮控制。要彻底消灭淡水湖泊水华,还需要进一步降低湖水中磷含量,目前虽然技术上可以做到,但所需费用,即使在发达国家,也难以承受。通常藻类在磷含量为亿分之一以下的贫营养水体也会存在,这时优势藻类是隐藻和金藻等。但贫营养水体中藻类数量相对较少,对水体功能影响小,我们将淡水湖泊治理到贫营养或接近贫营养,就达到水华治理目的。由于藻类主要生长在水体表层,它们易在风力作用下,聚集在局部形成较高数量的水华,即使在贫营养水体,有时在局部区域也会聚集大量水华,使局部水质在短期内恶化。这是一些贫营养湖泊在局部区域观察到较高浓度水华的主要原因。去年无锡梅梁湾西部水域产生的水华问题也因藻类受风力作用聚集而加剧。

  处在未开发状态的地面雨水几乎不含磷,对进入湖泊的城市雨水和经处理的污水有稀释作用,使得各类污水和雨水的处理要求降低。对流域排水均受到污染的区域来说,如我国东部和美国一些区域,由于大量使用化肥,一些地区农田雨水含磷量可达亿分之十,是湖泊水华治理要求的5-10倍,因此,治理这些湖泊的水华,需要处理流域所有排水,达到含磷量低于亿分之一到二。

  从污染来源来看,需要治理的排水包括工业废水,生活污水,城市雨水、农田雨水,还需要治理大气降尘及湖底多年来沉积的大量含磷污泥。首先我们需要建设覆盖所有居民区的雨水和污水收集管网。历史上看,早期城市人口少,人均用水量低,农业上化肥使用量很少,农田雨水含磷量低,使进入湖泊的总磷含量较低,水华问题并不严重。我国城市早期主要建化粪池处理生活污水后就近直接排入河道。近年来,由于这种处理方式除污率低,很多城市开始建设截污工程,收集污水,集中处理,防止污水直接排入河道。然而,下水道建设是一项投资多,工程大的工作,需要长期投入,例如,美国芝加哥市1975年开始的合流制下水道改造建设,直到2003年,一期建设计划24亿美元投资还没有完工,二期约七亿美元投资计划还未动工。目前,我国的下水道建设还很滞后,主要体现在:覆盖率还很低,估计覆盖人口不超过40%;下水道建设标准低,如雨水收集能力低,大都不能满足收集5-10年一遇大雨的要求;此外,下水道渗漏严重,雨水管道和污水管道混接严重,如我国东部某重要城市2003年已建成67个分流制系统中有39个存在严重混接现象。这些问题不是一朝一夕所能解决。

  污水收集以后,还需要污水处理厂进行处理。在下水道覆盖地区,工业污水通常经初步处理排入城市下水道,由城市污水处理厂作最终处理。早期城市污水处理厂主要除去有机污染物和悬浮物,不处理营养盐。自上个世纪五六十年代以来,人们发现向天然水体排放营养盐引起了严重的水华问题,开始除去污水中营养盐。先后发展化学除磷、生物除磷及沉淀过滤等工艺。目前美国有一些污水处理厂,采用生物除磷后接化学除磷过滤工艺,使污水含磷量低于亿分之一到二。我国在上个世纪末,才开始采用生物除磷技术,该技术仅能保证使污水处理厂排出的废水含磷量在百万分之一左右。虽然美国污水处理厂的资料显示,在生物处理基础上,增加化学除磷和过滤工艺,所增加的投资和运行成本仅为20%左右,但是,在我国现有污水处理厂如何安排这些设施是需要解决的问题之一;污水处理出水能否达到含磷低于亿分之一到二也需要实践检验。目前国内一些城市开始增加化学除磷和过滤工艺,提高污水除磷率。

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