藍(lán)藻水華控制技術(shù)及應(yīng)用

1.超聲波控藻技術(shù)

超聲波是指頻率高于20kHz的聲波，超聲波控藻是利用超聲波的機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)和空化效應(yīng)引起的局部高溫、高壓、剪切應(yīng)力及產(chǎn)生自由基等作用破壞藍(lán)藻細(xì)胞，或通過破壞藍(lán)藻偽空胞使其沉降。由于超聲波控藻技術(shù)具有設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)性好、無二次污染及管理方便等優(yōu)點(diǎn)，在藍(lán)藻水華控制中得到應(yīng)用并取得較好的控藻效果。Hao等研究了高頻（1.7MHz）和低頻（20kHz）超聲波對水華藍(lán)藻的影響，發(fā)現(xiàn)高頻超聲波對藍(lán)藻的處理效果明顯好于低頻超聲波，1.7MHz超聲處理5min后藍(lán)藻去除率可達(dá)63%。儲昭升等研究發(fā)現(xiàn)，超聲波對藍(lán)藻、綠藻和硅藻均有抑制作用且存在差異，其中低強(qiáng)度超聲波（發(fā)射功率為20W、超聲波發(fā)生角為150°）對藍(lán)藻惠氏微囊藻具有較好的抑制作用，超聲處理2d后，惠氏微囊藻生長明顯減弱，6d后抑制率達(dá)到68%。

但也有研究發(fā)現(xiàn)，超聲波處理藍(lán)藻會對魚類或浮游動(dòng)物等造成影響，且該方法并不能殺滅藍(lán)藻，只能促使藍(lán)藻沉降，沉降的藍(lán)藻還可能沉積至泥水界面引起營養(yǎng)鹽再釋放。Zhou等開展了超聲波對水生生物青石斑魚生長的影響研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)將青石斑魚置于低頻低強(qiáng)超聲波輻射（頻率<50kHz、強(qiáng)度<400mW/cm2）中，其死亡率很低；而將其置于高頻高強(qiáng)超聲波輻射環(huán)境（頻率>50kHz、強(qiáng)度>400mW/cm2）中，其死亡率較高。此外，超聲波強(qiáng)度過大會使藻細(xì)胞破裂，導(dǎo)致藻毒素和藻細(xì)胞液外泄，影響水體安全。超聲波控藻技術(shù)目前多應(yīng)用于小型湖泊和景觀水體，大型湖泊實(shí)際應(yīng)用案例則較少。

2.水力控藻技術(shù)

水力控藻技術(shù)是通過裝置將空氣注入水中使水與空氣接觸，增加水體溶解氧，改變藻類垂直分布格局從而抑制藻類在水體表面堆積的一種方法。典型的水力控藻技術(shù)包括曝氣充氧技術(shù)、揚(yáng)水曝氣抑藻技術(shù)、密度流擴(kuò)散抑藻技術(shù)等，其中曝氣充氧技術(shù)成本低，是水體溶解氧改善的常見方法。但由于我國大型富營養(yǎng)化湖泊多為內(nèi)源污染嚴(yán)重的淺水湖泊，而曝氣充氧擾動(dòng)過程的水動(dòng)力作用較大，易造成底泥再懸浮從而增加氮磷釋放風(fēng)險(xiǎn)，因此曝氣充氧技術(shù)只適用于我國大型淺水湖泊淺表層水體藍(lán)藻的輔助控制。由于普通曝氣增氧難以實(shí)現(xiàn)深層水體上下層水的充分交換，因此國外于20世紀(jì)60年代針對深水水庫研發(fā)了揚(yáng)水筒曝氣、密度流擴(kuò)散等打破垂直熱分層的方法來控制水華，取得了良好的效果。

我國揚(yáng)水筒曝氣抑藻技術(shù)是在國外揚(yáng)水筒技術(shù)基礎(chǔ)上優(yōu)化發(fā)展起來的，興起于21世紀(jì)初。叢海兵等對揚(yáng)水筒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一系列改進(jìn)后得到一種揚(yáng)水曝氣器，可以通過對水體充氧進(jìn)而改變水體藻類垂直分布，抑制藻類生長。該技術(shù)目前應(yīng)用于西安市地表飲用水水源——黑河金盆水庫（平均水深70~100m）進(jìn)行水質(zhì)修復(fù)，處理水域出水TP、NH3-N、CODMn、Chla濃度分別削減46.7%、69.5%、22.4%及53.6%，水質(zhì)改善效果明顯。但該技術(shù)往往局限于水深超過10m的大型湖庫等深水水域，且運(yùn)行時(shí)間長、見效慢、維護(hù)成本較高。日本在某閉鎖性內(nèi)灣（水深15m、Chla濃度為17~46 μg/L）開展試驗(yàn)，研究了密度流擴(kuò)散抑藻裝置的抑藻效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)行后水體透明度提升40%~56%，藻類集中的溫躍層Chla濃度降低67%~80%。但該方法僅適用于水深較深、有明顯溫度分層的深水湖泊或水庫，對于無明顯垂直分層的重度藍(lán)藻水華淺水湖泊（Chla濃度>80μg/L或藍(lán)藻細(xì)胞密度>8000萬個(gè)/L），雖然水體混合能暫時(shí)減少表層藍(lán)藻比例，但由于淺水湖泊水體交換快，下層藍(lán)藻很快會循環(huán)至上層，因此，該方法對水柱中藍(lán)藻總量的控制效果欠佳。

3.機(jī)械除藻技術(shù)

4.黏土絮凝除藻技術(shù)

由于絮凝技術(shù)具有高效、低成本及無二次污染風(fēng)險(xiǎn)的特征，2010年后藍(lán)藻水華絮凝技術(shù)得到快速發(fā)展，其中物理控藻技術(shù)中的黏土絮凝技術(shù)由于應(yīng)急去除效果較好，受到研究者的廣泛關(guān)注，但該技術(shù)的研究目前還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，在實(shí)際湖庫藍(lán)藻水華治理中的應(yīng)用較少，而且該方法也僅適用于小型水體或大型湖庫部分水域的藍(lán)藻水華控制。如孫佩石等研究了黏土除藻技術(shù)對滇池藻類的去除效果，實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)果表明，采用黏土除藻材料試驗(yàn)70d后，水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，藻類去除率可達(dá)95.8%；在滇池岸邊圍隔300m2水面進(jìn)行除藻效果試驗(yàn)顯示，除藻材料放入試驗(yàn)區(qū)10d后，試驗(yàn)區(qū)中藻類明顯減少，圍隔內(nèi)透光率由55%增加至88%，水質(zhì)狀況也有很大改善。

另外，利用一些具有吸附特性的天然物質(zhì)如海泡石、膨潤土、蒙脫石、活性炭和殼聚糖等進(jìn)行藻類吸附沉淀，或?qū)追N物質(zhì)組合使用或進(jìn)行改進(jìn)（如殼聚糖改性黏土等），具有天然無毒、使用方便、吸附效果明顯和價(jià)廉等特點(diǎn)，對藍(lán)藻的絮凝沉降效果也較好。陸貽超等用殼聚糖對硅藻土進(jìn)行改性獲得雙效精土，當(dāng)殼聚糖和硅藻土比例為1∶15時(shí)除藻效果最好，水華藍(lán)藻去除率在80%左右。但由于絮凝處理后的藍(lán)藻細(xì)胞仍然保留在水體中，對水體可能產(chǎn)生潛在危害，因此目前該技術(shù)僅在局部水域有所應(yīng)用。

5.加壓控藻技術(shù)

藍(lán)藻具有偽空胞，能為其提供浮力從而調(diào)節(jié)其在水柱中的分布，施加0.7MPa以上壓力將會破壞藍(lán)藻偽空胞使其喪失浮力。依據(jù)上述原理，“十三五”期間研發(fā)的一系列加壓控藻技術(shù)在太湖、巢湖、滇池、星云湖等大型湖泊進(jìn)行了廣泛應(yīng)用。其中在太湖梅梁湖錦園附近水域配置的1套原位深井壓力控藻平臺日處理富藻水量超過20000 m3，年處理富藻水超300萬m3，實(shí)現(xiàn)了水華發(fā)生水域表層水體中漂浮藍(lán)藻的快速清除，示范區(qū)藍(lán)藻清除率超過70%。

在巢湖派河口北側(cè)—丙子河附近水域配置的1座原位深井壓力控藻平臺，在1個(gè)完整的藍(lán)藻季累計(jì)清除表層漂浮藍(lán)藻975萬m3，工程運(yùn)行期間派河口北側(cè)—丙子河入湖口沿線未見長時(shí)間大面積的藻源性臭味。類似于絮凝除藻技術(shù)，加壓控藻技術(shù)同樣能實(shí)現(xiàn)透明度的快速提升，但由于其藻細(xì)胞密度并未減少，只是暫時(shí)沉降至下層水體，藻類死亡腐爛后沉積至泥水界面可能會增加氮、磷釋放風(fēng)險(xiǎn)，這也是該技術(shù)存在的爭議之處。

6.化學(xué)控藻技術(shù)

7.生物操縱技術(shù)

8.水生植物抑藻技術(shù)