陶俊杰

（上海城投環(huán)境（集團(tuán)）有限公司資產(chǎn)管理部，上海 200060）

1 淀山湖水生態(tài)藍(lán)藻治理研究背景

推動(dòng)長(zhǎng)江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展，是習(xí)近平總書(shū)記親自謀劃、親自部署、親自推動(dòng)的重大戰(zhàn)略。建設(shè)長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“一體化示范區(qū)”）是實(shí)施長(zhǎng)三角一體化發(fā)展戰(zhàn)略的先手棋和突破口。長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)總體方案中明確提出統(tǒng)籌生態(tài)、生產(chǎn)、生活三大空間，形成“兩核、兩軸、三組團(tuán)”的功能布局?！皟珊恕奔喘h(huán)淀山湖區(qū)域和虹橋區(qū)域，把環(huán)淀山湖區(qū)域作為創(chuàng)新綠核，打造生態(tài)、創(chuàng)新、人文融合發(fā)展的中心區(qū)域。為長(zhǎng)三角踐行“綠水青山就是金山銀山”理念探索路徑和提供示范。

淀山湖位于上海市青浦區(qū)，總面積62平方公里，被譽(yù)為“東方日內(nèi)瓦湖”，距上海市中心區(qū)60公里，是上海最大的淡水湖泊，是上海的母親河——黃浦江的源頭，環(huán)湖散落著享譽(yù)盛名的朱家角古鎮(zhèn)、上海大觀園、東方綠舟、上海太陽(yáng)島、陳云紀(jì)念館等5個(gè)國(guó)家AAAA級(jí)景區(qū)。

但是，隨著工業(yè)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口增長(zhǎng)，淀山湖水質(zhì)每況愈下。近年來(lái)，每年的6月至10月都是淀山湖的藍(lán)藻水華暴發(fā)期，湖面經(jīng)常會(huì)有藍(lán)藻聚集現(xiàn)象。淀山湖的東北角、西北角由于風(fēng)向、地理位置、水體交換能力弱等因素，歷來(lái)是藍(lán)藻水華頻發(fā)和聚集的高危區(qū)域。

2 淀山湖基本情況及現(xiàn)有治理方式

2.1 淀山湖簡(jiǎn)介及水質(zhì)現(xiàn)狀

由于淀山湖上游來(lái)水河道營(yíng)養(yǎng)鹽濃度明顯高于湖體和出水口，致使湖體持續(xù)吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。近年來(lái)淀山湖水質(zhì)逐步惡化，2008年全年期、汛期和非汛期的水質(zhì)均劣于Ⅴ類(lèi)，主要超標(biāo)項(xiàng)目為T(mén)P、TN、BOD5和CODMn。全年期、汛期和非汛期均為中度富營(yíng)養(yǎng)水平。2008年藍(lán)藻水華暴發(fā)，最大面積時(shí)占據(jù)全湖將近40%的水面，全湖葉綠素a平均值為32.9 mg/m3，其中湖北區(qū)點(diǎn)位最高，為115.3 mg/m3（藻密度約為1.2 ×109個(gè)/升）。如表1所示。

表1 藍(lán)藻水華程度、規(guī)模分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星遙感圖片、以及直觀觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合藍(lán)藻水華程度和規(guī)模分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分析，得出以下結(jié)論：

淀山湖屬于重度水華，水華規(guī)模正在從區(qū)域性向全面性發(fā)展。

2.2 藍(lán)藻應(yīng)急治理的意義

淀山湖處在太湖流域水網(wǎng)地區(qū)，藍(lán)藻堆積、死亡所釋放出來(lái)的臭氣嚴(yán)重影響了淀山湖周邊的生態(tài)環(huán)境與居民的生活質(zhì)量，淀山湖的藍(lán)藻問(wèn)題亟待解決，淀山湖藍(lán)藻水華應(yīng)急治理具有重要意義。

藍(lán)藻水華的發(fā)生與發(fā)展受水質(zhì)、水動(dòng)力、氣象等綜合因素影響，目前還沒(méi)有明確的限制性條件。根據(jù)淀山湖藍(lán)藻水華的特點(diǎn)，結(jié)合太湖、巢湖、滇池、星云湖等湖泊藍(lán)藻發(fā)展過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)淀山湖藍(lán)藻的發(fā)展趨勢(shì)有如下預(yù)測(cè)：淀山湖為重度富營(yíng)養(yǎng)化水體、屬于重度水華，水華規(guī)模正在從區(qū)域性向全面性發(fā)展，淀山湖藍(lán)藻水華暴發(fā)形勢(shì)嚴(yán)峻，不容樂(lè)觀，需在綜合治理措施基礎(chǔ)上，加強(qiáng)藍(lán)藻水華的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，建立系統(tǒng)的藍(lán)藻防控體系。

2.3 淀山湖現(xiàn)有治理方式

目前淀山湖藍(lán)藻治理方式主要是通過(guò)傳統(tǒng)的滅藻、撈藻、控藻等方式。首先是淀山湖原生的以藻類(lèi)為食物的魚(yú)類(lèi)削減藍(lán)藻，其次是通過(guò)圍欄布設(shè)，集中打撈的方式進(jìn)行治理，但是傳統(tǒng)的打撈方式存在著許多弊端。原生魚(yú)類(lèi)削減的藍(lán)藻數(shù)量有限，集中打撈方式由于技術(shù)能力不夠，無(wú)法將藍(lán)藻與水充分分離，實(shí)際打撈上來(lái)的藍(lán)藻與湖水混合物中藍(lán)藻含量比例較低，導(dǎo)致打撈量大實(shí)際打撈的藍(lán)藻量卻很少，同時(shí)大量的混合污水的后續(xù)處理也是一大難題。目前針對(duì)淀山湖藍(lán)藻水華暴發(fā)通過(guò)藍(lán)藻收集處置設(shè)備試點(diǎn)使用，取得了初步成效，但是面對(duì)藍(lán)藻水華暴發(fā)的特點(diǎn)，目前的處理方式和技術(shù)設(shè)備亟待提高。

3 淀山湖藍(lán)藻治理技術(shù)方案

藍(lán)藻治理是一個(gè)系統(tǒng)性的工作，因通過(guò)前端的監(jiān)測(cè)預(yù)警對(duì)藍(lán)藻的暴發(fā)周期及暴發(fā)規(guī)模有效預(yù)估，統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)置藍(lán)藻導(dǎo)流區(qū)、聚集區(qū)及打撈區(qū)，利用藍(lán)藻高壓囊團(tuán)破裂，自然沉底消亡及納米氣泡分離脫水處理等技術(shù)手段結(jié)合后期的常態(tài)化管理，從而達(dá)到標(biāo)本兼治、控源減量、回歸自然的效果。

3.1 藍(lán)藻治理監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

上海淀山湖監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)由藍(lán)藻衛(wèi)星遙感系統(tǒng)，藍(lán)藻無(wú)人機(jī)鷹眼系統(tǒng)、多功能監(jiān)測(cè)預(yù)警船和監(jiān)測(cè)預(yù)警中心四大系統(tǒng)組成，形成水陸空天全方位一體化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。對(duì)淀山湖的水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)、記錄，對(duì)藻情進(jìn)行診斷、分析，對(duì)未來(lái)的藻類(lèi)生長(zhǎng)發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)與預(yù)警，提供系統(tǒng)全面的水環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告與湖庫(kù)水華階段定性報(bào)告。

3.1.1 藍(lán)藻衛(wèi)星遙感系統(tǒng)

利用成像光譜衛(wèi)星遙感反演技術(shù)，對(duì)全湖的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提供葉綠素a、濁度、水溫、透明度等水質(zhì)指標(biāo)的反演成果圖。

3.1.2 藍(lán)藻無(wú)人機(jī)鷹眼系統(tǒng)

利用高感光專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)對(duì)湖泊沿岸的藍(lán)藻藻情進(jìn)行每天的攝錄，制作每天的淀山湖全湖沿岸的藍(lán)藻地圖。

3.1.3 多功能監(jiān)測(cè)預(yù)警船

搭載水質(zhì)在線(xiàn)檢測(cè)和便攜式水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備，對(duì)水體主要水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。搭載高光譜無(wú)人機(jī)成像系統(tǒng)，定期對(duì)全湖或局部區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，繪制水質(zhì)分布圖。

3.1.4 監(jiān)測(cè)預(yù)警中心

通過(guò)衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)鷹眼及監(jiān)測(cè)預(yù)警船所獲取的數(shù)據(jù)，匯總至監(jiān)測(cè)預(yù)警中心，從時(shí)間、規(guī)模、分布等維度形成藍(lán)藻水華暴發(fā)的分析報(bào)告，為后續(xù)整治工作提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2 藍(lán)藻治理技術(shù)路線(xiàn)及裝備應(yīng)用

3.2.1 技術(shù)路線(xiàn)

通過(guò)前期分析報(bào)告，將治理區(qū)域完成網(wǎng)格化編組管理，從歷年數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際情況，暴發(fā)期間水流風(fēng)向等季節(jié)特征確定藍(lán)藻容易聚集區(qū)域，通過(guò)圍欄前期布設(shè)完成導(dǎo)流區(qū)、聚集區(qū)及打撈區(qū)，并與淀山湖現(xiàn)有景觀區(qū)域統(tǒng)一規(guī)劃，做到集中打撈與綜合治理。

控藻技術(shù)原理一方面是利用藻細(xì)胞在0.5 ～0.7 MPa壓力下，藍(lán)藻多細(xì)胞破裂，形成單細(xì)胞藻顆粒，藻顆粒下沉至湖底，會(huì)喪失繁殖能力而自然死亡，降低藍(lán)藻的繁殖基數(shù)。通過(guò)外部施加壓力方式破壞藍(lán)藻細(xì)胞本身特有的氣囊等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使藻細(xì)胞破裂，排入自然水體后，由于水流、船舶的擾動(dòng)，使得藍(lán)藻單細(xì)胞顆粒懸浮于水體，生物活性降低，沉入水體后自然消亡，以及對(duì)水體進(jìn)行充氧、增加水體流動(dòng)性等措施來(lái)達(dá)到控制藍(lán)藻暴發(fā)的目的。

藻水分離裝置工作原理是通過(guò)藍(lán)藻汲取裝置，將藍(lán)藻送入氣浮藻水分離裝置內(nèi)，藻顆粒經(jīng)絮凝混凝反應(yīng)后與溶氣釋放器釋放出的含大量微小氣泡的溶氣水粘附在一起，靠氣泡的浮力，使絮團(tuán)上浮到氣浮分離池表面，形成藻渣，藻渣經(jīng)過(guò)刮渣機(jī)刮渣后進(jìn)入疊螺脫水機(jī)進(jìn)行渣、水分離。去除藍(lán)藻的清水返回水體，脫水后藻泥外運(yùn)處置。

3.2.2 藍(lán)藻治理裝備應(yīng)用

（1）藻水分離裝置

藻水分離裝置工作原理是通過(guò)藍(lán)藻汲取裝置，將藍(lán)藻送入氣浮藻水分離裝置內(nèi)，藻顆粒經(jīng)絮凝混凝反應(yīng)后與溶氣釋放器釋放出的含大量微小氣泡的溶氣水粘附在一起，靠氣泡的浮力，使絮團(tuán)上浮到氣浮分離池表面，形成藻渣，藻渣經(jīng)過(guò)刮渣機(jī)刮渣后進(jìn)入疊螺脫水機(jī)進(jìn)行渣、水分離。去除藍(lán)藻的清水返回水體，脫水后藻泥外運(yùn)處置。主要包含：

a.藍(lán)藻汲取裝置：通過(guò)藍(lán)藻汲取裝置對(duì)湖體的藍(lán)藻進(jìn)行高效打撈，打撈后的藍(lán)藻通過(guò)管道輸送到藻水分離裝置進(jìn)行處理；藍(lán)藻汲取裝置能有效收集打撈藍(lán)藻。

b.氣浮藻水分離裝置：藻水分離裝置是車(chē)載式藻水分離裝置的核心單元，由藥劑配置單元、溶氣釋放單元、藻水分離區(qū)、藻渣收集區(qū)和清水區(qū)組成。利用裝置本身配備的高壓溶氣系統(tǒng)產(chǎn)生的微納米氣泡，捕捉汲取富藻水中藻顆粒，在分離池表面形成浮藻層，再利用刮渣裝置將藻渣清除分離池表面，清水返回湖體，藻渣站進(jìn)水脫水單元進(jìn)行處置。

c.藻渣脫水裝置：藻水分離單元形成的藻渣進(jìn)入疊螺脫水裝置，通過(guò)疊螺脫機(jī)進(jìn)行渣、水分離，藻泥外運(yùn)無(wú)害處置，脫水尾水再返回藻水分離裝置進(jìn)一步凈化處置。

（2）藍(lán)藻打撈加壓控藻船

藍(lán)藻打撈加壓控藻船主要工作原理是收集打撈水體中的藍(lán)藻，利用船體上配備的加壓裝置對(duì)藻水進(jìn)行加壓處理，經(jīng)過(guò)加壓后的藍(lán)藻細(xì)胞活性降低，其囊團(tuán)破裂，會(huì)下沉至水體底部，自然消亡，抑制藍(lán)藻的快速繁殖，從而起到控制水體藍(lán)藻大面積暴發(fā)的作用。主要包括：

a.藍(lán)藻收集泵：藍(lán)藻收集泵安裝在船體頭部，主要功能為吸取打撈藍(lán)藻至加壓罐內(nèi)。

b.藍(lán)藻加壓罐：主要對(duì)打撈上來(lái)的藍(lán)藻進(jìn)行加壓處理，利用高壓空氣壓迫藍(lán)藻細(xì)胞內(nèi)的氣囊，迫使藍(lán)藻細(xì)胞內(nèi)氣體逃逸，降低藍(lán)藻細(xì)胞的活性，控制藍(lán)藻大面積暴發(fā)。

c.空氣壓縮裝置：主要為氣動(dòng)閥門(mén)和加壓罐提供高壓空氣。

3.3 藍(lán)藻常態(tài)化治理

藍(lán)藻的常態(tài)化管理主要依托建立前文提到的預(yù)警監(jiān)測(cè)體系，對(duì)淀山湖藍(lán)藻暴發(fā)進(jìn)行一個(gè)全程的預(yù)測(cè)評(píng)估分析，通過(guò)中期綜合治理，進(jìn)行有效控制，在控制住藍(lán)藻暴發(fā)、淀山湖水質(zhì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行常態(tài)化綜合治理。

4 藍(lán)藻治理帶來(lái)的環(huán)境改變

通過(guò)淀山湖藍(lán)藻治理，可基本實(shí)現(xiàn)湖內(nèi)重點(diǎn)區(qū)域藍(lán)藻水華日聚日清，確保重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)無(wú)明顯肉眼可見(jiàn)藍(lán)藻聚集，確保藍(lán)藻不出現(xiàn)腐敗、發(fā)白、發(fā)臭等現(xiàn)象。打撈處理藍(lán)藻，避免藍(lán)藻帶來(lái)的環(huán)境危害，同時(shí)減少內(nèi)源污染物。根據(jù)藍(lán)藻攜帶的營(yíng)養(yǎng)鹽成分及處理規(guī)模分析，每年可從湖內(nèi)提取約氮74.88 噸，磷4.39 噸，COD總量655.2 噸，可對(duì)湖區(qū)水質(zhì)提升發(fā)揮重要作用。