隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，大量污染物被排放到水體中，造成水資源的嚴(yán)重污染。2016年5月20日，國(guó)家環(huán)保部公布的2015年《中國(guó)環(huán)境公報(bào)》中指出，我國(guó)地表水污染狀況依然嚴(yán)峻：七大流域、浙閩片河流、西北諸河、西南諸河及太湖、滇池和巢湖等水體仍存在不同程度的污染問(wèn)題。藍(lán)藻水華是最為常見(jiàn)的淡水水華中的一種，也是危害最為嚴(yán)重的一種。近二十年來(lái)，世界范圍內(nèi)越來(lái)越多的湖泊與河流都面臨著藍(lán)藻水華的問(wèn)題(如圖1所示)，其爆發(fā)生長(zhǎng)的原因可歸為以下幾點(diǎn)：

(1)當(dāng)磷鹽濃度低于0.2 mg/L時(shí)，磷濃度的增加可促進(jìn)藍(lán)藻水華優(yōu)勢(shì)藻-微囊藻的生長(zhǎng)，使水體中的藍(lán)藻成為優(yōu)勢(shì)藻種;

(2)大多數(shù)藍(lán)藻細(xì)胞的最佳生長(zhǎng)溫度都高于綠藻和硅藻，據(jù)報(bào)道藍(lán)藻細(xì)胞在高于25 ?C的溫度條件下生長(zhǎng)速率最快;

(3)藍(lán)藻細(xì)胞具有能利用橙、黃和綠波段光的藻膽蛋白，使藍(lán)藻細(xì)胞具有比其它藻類更寬的光吸收波段;

(4)許多藍(lán)藻細(xì)胞中具有能使其懸浮在水體中并垂直遷移的氣囊，這也有利于藍(lán)藻細(xì)胞與其它藻類競(jìng)爭(zhēng)光照和營(yíng)養(yǎng)鹽;

(5)藍(lán)藻可以通過(guò)二分裂形成細(xì)胞數(shù)目很多的群體膠鞘，使浮游動(dòng)物難以攝食，從而具有更強(qiáng)的生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);

(6)藍(lán)藻細(xì)胞可通過(guò)分泌它感物質(zhì)和產(chǎn)生毒素的方式來(lái)抑制其它藻種的生長(zhǎng)。

圖1 不同水體環(huán)境中的有害藍(lán)藻水華

(a)中國(guó)太湖(微囊藻屬);(b)美國(guó)加拿大伊利湖(微囊藻屬);(c)瓜地馬拉阿特蘭湖(林氏藻屬);(d)芬蘭波羅的海海灣(節(jié)球藻屬，魚(yú)腥藻屬，微囊藻屬);(e)中國(guó)滇池(束絲藻屬);(f)美國(guó)北卡羅來(lái)納州Neuse河河口(微囊藻屬)

上海青草沙水庫(kù)是具有代表性的大型人工水庫(kù)，對(duì)保障上海供水水量和水質(zhì)具有重要作用。根據(jù)《青草沙水庫(kù)水質(zhì)變化及藻類演替規(guī)律初步研究(2009年5月～2010年6月)》和《青草沙水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告(2010年12月～2011年2月)》，青草沙水庫(kù)在施工和運(yùn)行期間水體中氮磷含量均達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化水平，水庫(kù)已具備藻類爆發(fā)所需的營(yíng)養(yǎng)條件。

藍(lán)藻可以在生長(zhǎng)過(guò)程中利用水體中的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及其它微量元素合成細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物質(zhì)。其中一部分有機(jī)物質(zhì)，會(huì)因藻細(xì)胞代謝或受損而被釋放到水體中，如臭味物質(zhì)、藻毒素等，這些有機(jī)物質(zhì)不但會(huì)影響水的感官性狀而且對(duì)飲用水的水質(zhì)安全也存在不利影響;另外藻細(xì)胞在光合作用過(guò)程中會(huì)生成大量的OH-，導(dǎo)致水體pH的顯著升高。

1 藍(lán)藻水華對(duì)水處理的影響

1.1 干擾混凝沉淀過(guò)程

由于藻細(xì)胞帶負(fù)電，具有很高的穩(wěn)定性，難以混凝，同時(shí)藻類代謝物會(huì)在混凝過(guò)程中與混凝劑的水解產(chǎn)物反應(yīng)生成絡(luò)合物并附著在絮體顆粒表面，阻礙顆粒間的有效碰撞和聚集，這就需要增加混凝劑的投量，來(lái)補(bǔ)償這些絡(luò)合物對(duì)顆粒脫穩(wěn)和絮凝造成的影響。同時(shí)，藍(lán)藻水華時(shí)水體pH值偏高，使可選擇的混凝劑種類減少，降低鋁鹽和鐵鹽等混凝劑的水解產(chǎn)物所帶電荷，不利于藻細(xì)胞和絮體顆粒脫穩(wěn)，嚴(yán)重影響混凝效果。此外，由于藻細(xì)胞密度小、形成的絮體結(jié)構(gòu)松散、強(qiáng)度低、沉降性差，導(dǎo)致出水中仍可能有大量的藻細(xì)胞，增加水處理難度。尤其是細(xì)胞中含有氣囊的藻類，如銅綠微囊藻，不但擁有更小的藻細(xì)胞密度，而且細(xì)胞在水體中所受的浮力更大，更不易沉降。另有研究報(bào)道，藻類光合作用中產(chǎn)生的氧氣會(huì)在絮體中形成氣泡，進(jìn)一步降低沉降速率。

1.2 縮短濾池運(yùn)行周期

由于常規(guī)的混凝沉淀過(guò)程不能有效地將水體中的藻類去除，導(dǎo)致出水中未去除的藻類進(jìn)入后續(xù)濾池中，這些藻類會(huì)粘附在濾料的表面，使濾料結(jié)塊、堵塞甚至穿透濾池，惡化水質(zhì)，大大縮短濾池的運(yùn)行周期，增加反沖洗頻率、強(qiáng)度及水量，而且被藻類粘附的濾料也不易被沖洗干凈，增大生產(chǎn)成本，導(dǎo)致實(shí)際產(chǎn)水量下降。有研究報(bào)道，當(dāng)水體中微小藍(lán)藻細(xì)胞占所有藻類的比例從10%~50%增加到85%~100%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致更多的藻細(xì)胞穿透濾池進(jìn)入到管網(wǎng)中，這一結(jié)果說(shuō)明相比其它藻種，微小的藍(lán)藻細(xì)胞如微囊藻對(duì)水處理工藝的影響會(huì)更為嚴(yán)重。

1.3 破壞工藝構(gòu)筑物

水體中的藻類可在鋼筋混凝土構(gòu)筑物的表面附著生長(zhǎng)，通過(guò)物理、化學(xué)及生物作用加速混凝土的腐蝕從而破壞管道，使構(gòu)筑物的表面老化粗糙。有研究報(bào)道，這種腐蝕作用是由于有機(jī)酸的產(chǎn)生或者電化學(xué)電池的形成引起的。被腐蝕后的構(gòu)筑物更容易被藻類附著生長(zhǎng)，增加構(gòu)筑物表面的清洗難度及所需消毒劑的量，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加。

1.4 影響消毒工藝消毒副產(chǎn)物

在高藻水中，水體中的藻類及代謝物，包括碳水化合物、蛋白類化合物和氨基酸等，是主要的DBPs前驅(qū)體，具有較高的DBPs生成勢(shì)，會(huì)造成消毒工藝過(guò)程中DBPs的形成。另外，AOM(藻類有機(jī)物)中富含有機(jī)氮，在氯化過(guò)程中可產(chǎn)生比NOM(天然有機(jī)物，如腐殖酸)更高量的N-DBPs，其相比C-DBPs具有更高的毒性和致癌性，嚴(yán)重威脅飲用水安全。

2 水廠強(qiáng)化除藻技術(shù)

常規(guī)的混凝-沉淀工藝去除藻細(xì)胞的效率并不理想，強(qiáng)化混凝是一種在水處理常規(guī)混凝過(guò)程中采取一定的技術(shù)措施提高除藻效果的化學(xué)方法，按其作用機(jī)理，可主要分為混凝劑強(qiáng)化法和預(yù)氧化法。強(qiáng)化混凝除藻不改變水廠原有的工藝流程，并且不需要增加構(gòu)筑物和大型設(shè)備。另外，由于藻類密度較小，一般接近于水的密度，其形成的絮體一般不易沉淀，傳統(tǒng)的混凝沉淀法很難達(dá)到較好的藻去除效果，因此，近年來(lái)氣浮除藻的方法受到了廣泛的關(guān)注。超聲除藻由于技術(shù)簡(jiǎn)便可靠，且效果顯著，正成為一種新的發(fā)展方向。電化學(xué)法除藻兼顧了混凝劑投加和絮體的去除，不僅可以有效去除藻類，對(duì)水中其它雜質(zhì)也有一定的去除能力。此外，高級(jí)氧化法除藻也因?yàn)閮?yōu)秀的除藻能力且反應(yīng)條件要求低而受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。

編輯：王媛媛