水体富营养化治理与控制技术综述

水体富营养化治理与控制技术综述

摘要：富营养化是水体污染的重要原因之一，也是国内外水污染治理的难题。从物理、化学、生化及环境因子调控等方面综述了适用于水体富营养化治理与控制的各类技术方法及其特点，并探讨了相关技术的应用发展趋势。

关键词：富营养化；水污染；治理与控制技术

水体富营养化是指在人类活动的影响下，水体加速自然演化过程，在短期内出现的富营养问题，即氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口和海湾等缓流水体，导致营养盐浓度过高。严重情况下引起藻类泛滥，称为藻型富营养化，即“水华”或“赤潮”；或出现水生植物疯长成灾现象，称为草型富营养化。我国的河流、湖泊污染不断加剧，富营养化问题尤为突出且呈严重趋势。20世纪70年代后期全国约有27％的湖泊富营养化，80年代末、90年代初期全国约有63％的湖泊富营养化，到90年代后期已达85％。根据(2010年中国环境状况公报》，全国地表水污染较重，七大水系总体为轻度污染；26个国控重点湖泊(水库)中，营养状态为重度富营养的1个，占3．8％ ；中度富营养的2个，占7．7％ ；轻度富营养的11个，占42．3％ ；其他均为中营养，占46．2％ 。笔者从物理、化学、生化及环境因子调控等方面综述了适用于水体富营养化治理与控制的各类技术方法

及其特点，并探讨了相关技术的应用发展趋势。

1 污染源控制

1.1 外源污染控制

降低外源污染负荷是湖泊富营养化控制与治理的至关重要的第一步。减少或截断外部营养物质的输入、控制外源营养盐进入水体的具体措施有净化水源、截污工程、洗涤剂限磷禁磷、合理使用土地等。

1.2 内源污染控制

当水体外界污染物的排放减少或停止之后，一定条件下，底泥不再作为污染物的“汇”，而成为“源”。这时底泥中的污染物释放出来，对水体造成二次污染，成为内源污染并加速水体的富营养化。常见的内源污染控制技术有清淤挖泥、原位覆盖、底泥钝化 和生物修复等。清淤挖泥，是减少内源污染负荷的方法之一。日本Suwako湖、荷兰Geerplas湖、南京玄武湖均实施了清淤工程，试图削减湖泊内源污染负荷；清淤结果显示，在工程结束初期水质好转，但后期水体仍呈现富营养化状态。原位覆盖技术是在底泥表面铺放一层或多层清洁的土壤、沙子、淤泥、砂砾等覆盖物，使底泥与上层水体隔离，从而阻止底泥中污染物向上覆水体的迁移 。意大利威尼斯环礁湖的底泥用沙土覆盖后，有效阻止了底泥中污染物的扩散 。相对于清淤挖泥，原位覆盖技术施工简单、费用低，但底泥覆盖后会影响小型湖泊的蓄

水量，且对底栖生态环境有一定的破坏性。

2 水体治理技术

2.1 物理法

2.1.1 引水冲污和稀释

引水冲污和稀释是指向富营养水体中引入寡营养盐、水质较好的水，冲刷置换湖内的富营养水体。但该方法仅可在短期内缓解水体的富营养化状况，若外源和内源污染不能有效控制，引水冲污和稀释的效果不能长期保持，且该方法在北方等缺水地区的可行性较差。

2.1.2 吸附法

吸附法是利用比表面积高的物质，吸附水中的藻类、悬浮物等物质，实现富营养化水体的净化。常见的吸附剂有活性炭和沸石，也有使用粉煤灰、水滑石、泥沙等作为吸附剂。王瑛等研究证明，纳米活性炭纤维可以有效地去除富营养化景观水中的多种污染物。

2.1.3 膜过滤法

膜过滤技术是以外加压力或化学势差为推动力，利用高分子膜实

现藻类等杂质与水的分离。李发站等研究了超滤膜工艺，并联合砂滤和生物接触氧化技术的综合工艺处理富营养化湖泊水，该组合工艺对藻类的去除率达97．9％，去除效果优于常规工艺。膜过滤法对藻类和藻毒素的去除率高，但易被有机物污染或堵塞，且成本高。

2.1.4 紫外线法

藻类等微生物在受到紫外线照射时，藻细胞内的DNA螺旋体被紫外线的电磁能所破坏，导致细胞无法增殖，达到灭活效应。刘茜等利用紫外线法灭杀水库中的藻类，结果表明，紫外辐射剂量为60 mJ／m 时，灭藻率为99．2％。紫外线法除藻工艺的运行成本低，不会生成有害消毒副产物，但该技术目前在生产上的应用还不成熟，推广应用有限。

2.1.5 机械法除藻／除草

沈银武等研制了蓝藻的机械清除仪器，并用于治理滇池水华，仪器利用重力振动、旋振和离心等方法收集富藻水，起到了较好地蓝藻水华的控制作用”。尚士友等利用水草收割机在乌梁素海进行富营养化适度控制和水生植物开发利用研究，试验表明通过机械技术收割水生植物能减缓生物促淤速度 。机械法适用于藻类和水草严重泛滥的富营养化水体，是一种应急处理方式，但不能从根本上控制水体的富

营养化。

2.2 化学法 2.2.1 氧化法

化学氧化剂能够氧化藻细胞的部分结构(如藻细胞叶绿素中的吡咯环)，干扰其正常新陈代谢，最终导致藻细胞失活死亡。常用控藻氧化剂有氯气(Cl：)、二氧化氯(C10 )、过氧化氢(H：O：)、臭氧(O，)、高锰酸钾(KMnO )等。氯气预氧化(也称预氯化)，是一种传统控藻杀藻技术。但氯气易与水中的有机物反应，生成三氯甲烷等有害副产物 。相比于氯气，二氧化氯的除藻效率高 ，不产生三氯甲烷 。有研究表明，二氧化氯投加量仅为1 mg／L时对藻的去除率可达75％ 。高锰酸钾对水中的藻类和微生物具有明显的抑制和去除作用。石颖等通过试验表明，在模拟富营养化水体中，高锰酸钾的复合剂投加量为1 mg／L、混凝剂(聚合铝)为20mg／L时，藻类去除率达70％ ；但在应用高锰酸钾及其复合药剂时，可能导致水中锰离子(Mn)的含量升高，出水色度增加” 。过氧化氢和臭氧预氧化除藻均不存在增加副产物和二次污染的问题，且有较强的氧化能力，杀藻效率高，但这2种试剂的生产成本较高，限制了其推广应用。目前，研究较多的光催化氧化剂为二氧化钛(TiO )。当二氧化钛受到太阳能辐射时，可以将吸附在二氧化钛表面的OH一和HO氧化成羟基自由基(·OH)。羟基自由基的强氧化性导致藻类死亡。Choi等研究了一种二氧化钛光催化

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