水华治理方法概要――水华能够经济治理
1 前言
水资源是影响我国经济发展的重要资源，近年来，湖泊水华频繁发生，影响了我国水资源供应。如何治理水华，受到人们广泛关注。发达国家已摸索出成熟的经济方法。我们拟作系列文章进行介绍，本篇简述水华治理基本原理。
2 水华产生机理：富营养化
“水华”是水体中发生的一种自然生态现象。通常认为水华是水体中浮游生物生产力增大，使浮游生物现存量达到较高水平的现象。在淡水水体，绝大多数的水华是由通过光合作用生长的藻类引起的，如蓝藻（严格意义上应称为蓝细菌）、绿藻、硅藻等；近年来，我国淡水水域频繁暴发蓝藻水华。在近海海域，也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。淡水“水华”发生时，水一股呈蓝色或绿色。这种在自然界就有的“水华”现象，在我国古代历史上就有记载。由于浮游生物生命周期很短（几天到十几天），繁殖速度快。在适宜条件下，短时间内大量繁殖，又很快大量死亡。使天然水体有机物浓度大幅度增加。引起好氧细菌大量繁殖，消耗水中溶解氧，从而形成厌氧环境，导致厌氧细菌大量繁殖，产生硫化氢等含有恶臭的气体，同时形成很多有毒有害物质，使局部水域污染，破坏了生态系统和水资源，对人们的生活和经济活动产生了严重影响，因此，受到人们高度关注。
通常天然水体中氮磷营养盐含量较低，藻类生长速度慢，水华不常发生。但是，除氮磷营养盐外，天然水体中容易具备藻类生长所需要的其他各项条件。人类活动加强以后，特别是工业化以来，排入天然水体各种来源营养盐增加很快，导致天然水体富营养化严重，使水华频繁爆发。
3 水华治理原理：控制湖泊总磷浓度
从原理上分析，在天然水体如湖泊内控制任意一种藻类生长所必须的元素或物质，使其低于藻类生长所需要的浓度，或直接通过某种措施控制藻类生长速率，都能达到水华治理目的。实际应用时，由于产生水华的藻类多达数千种，它们生长条件各不相同，天然水体与自然环境存在良好的物质和能量交换，寻找一种能够控制所有藻类生产速率的方法是相当困难的。到目前为止，能够普遍有效的水华治理主要方法是控制水体总磷浓度。由于磷是生物细胞不可缺少的元素，将天然水体总磷浓度控制到10-20ppt（亿分之一到二），藻类生长速率就会受到抑制，藻类浓度会被控制到较低水平，不会对天然水体产生明显危害。控制氮是另外一种选择，由于很多蓝藻能利用空气中氮气合成所必须的氨，我们难以控制水体中藻类利用空气中氮，因此，单纯控制排水中氮难以达到蓝藻水华永久控制目的。
4 总磷控制概论：水体总磷来源分析
要控制淡水水体中总磷浓度，就需要控制各种进入淡水水体的磷。多数磷是通过排水进入淡水水体的，主要包括工业和生活污水，雨水等。未经处理的生活污水含磷量约5-10ppm（百万分之五到十），经污水处理厂生物除磷工艺处理，约减少 90%。工业废水中含磷量可达到万分之一水平，通常根据国家要求按污水处理厂二级处理。城市雨水含磷量约为百万分之一，在未开发的区域，雨水总磷含量可低于亿分之一。我国农业生产大量使用化肥，目前农田雨水径流总磷含量普遍达到亿分之十水平，已成为天然水体总磷的主要来源之一。此外，空气中灰尘也含有约千分之一浓度的磷，每年灰尘降落到湖内量很大，它们也是淡水水体磷的主要来源之一。根据我们估计，目前我国很多湖泊的大气降尘带来的总磷浓度就超过湖泊水华治理要求。降低湖面降尘带来的磷的方法是提高流域植被覆盖率，消除各种扬尘。天然水体底泥中也含有类似浓度的总磷，某些污染底泥含磷量更高，成为水体磷的主要来源之一。在典型的浅水湖泊中，风浪容易使底泥泛起。必须在湖底建设良好的沉水植物，覆盖湖底，以避免底泥中磷释放。通常沉积的污染底泥含水率高，沉水植物难以生长，在建设沉水植物之前，还必须预先清除。下面主要介绍雨水和污水除磷。
5 工业和城市污水除磷：生物除磷－絮凝过滤
通常工业污水经预处理后，排水城市下水道进入城市污水处理厂处理，或经二级处理，进一步除磷方法与城市污水处理类似。目前城市污水处理厂包括生物除磷工艺，排水含磷约1mg/L，主要存在于悬浮固体中，溶解性磷约占10％。目前美国主要采用絮凝过滤工艺，先投加絮凝剂，溶解性磷酸根离子与絮凝剂中金属离子的反应非常迅速的，在几秒或几分钟内，就形成晶体，溶解性磷酸根离子能够被降低到非常低的水平。絮凝剂投加量约为50－100mg/L，主要用于絮凝沉淀。由于形成大晶体颗粒的时间是一个相当缓慢的过程，水中会存在一些没有聚积的直径仅1um的颗粒，因此，投加的药剂的主要作用还包括促进微粒的凝聚沉淀。没有凝聚的较小颗粒粒子主要通过过滤（沙子作滤料）除去。美国纽约Stamford污水处理厂和Walton污水处理厂采用该工艺，出水总磷浓度为0.01mg/L左右。
6 雨水除磷：储存、沉淀过滤
雨水径流污染是雨水流经地面，冲刷土壤，土壤含磷带来的污染，磷主要以颗粒物存在，通过沉淀或过滤都能很好除去。由于雨水径流在时间上和空间上分布很不均匀，采用沉淀法，在大雨来临时，要保证有很好的沉淀效果，就必须建设很大的沉淀池，这在经济上不佳。通常利用流域内现有池塘或洼地储存沉淀雨水，人口密集的城市通过建地下水池或大直径下水道，雨后再慢慢排到天然水体。利用有渗滤特性的池塘慢慢渗入地下也是良好的方法。美国佛罗里达州在Everglades保护区建设了总面积达到144平方公里的多个沉淀池，排入流域河水总磷浓度已从过去 0.3 mg/L降低到0.012mg/L。
7 水华治理总结
控制湖水磷浓度，治理水华，对磷的控制非常严格，需要很好地收集处理雨水和污水，需要治理大气污染和湖泊底泥污染。近几年来，国外已逐渐发展成熟，但在我国才刚刚起步。由于水华治理在技术和管理方面的要求远远超过此前的污染治理，对我国污染治理提出了新的任务，在经济上也需要增加投入，我国湖泊水华治理任重而道远。
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