水體富營養(yǎng)化

水體富營養(yǎng)化的現(xiàn)狀與對策成員：姜雨，李成月，孫浩，張玉隆，張莉莉，尹媛，帕熱但木·麥海提編寫：第二組目錄水體富營養(yǎng)化的國內(nèi)現(xiàn)狀水體富營養(yǎng)化的治理措施城市污水處理廠污水處理工藝中主要的氮、磷污染物的去除技術(shù)原理沿海城市滸苔問題青島大學(xué)劍湖水質(zhì)調(diào)查01PARTONELOREMIPSUMDOLOR水體富營養(yǎng)化的國內(nèi)現(xiàn)狀

Ⅰ.水體富營養(yǎng)化的國內(nèi)現(xiàn)狀水體富營養(yǎng)化(eutrophication)：是指由于大量的氮、磷、鉀等元素排入到流速緩慢、更新周期長的地表水體，使藻類等水生生物大量地生長繁殖，使有機物產(chǎn)生的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過消耗速度，水體中有機物積蓄，破壞水生生態(tài)平衡的過程。葉綠體A二聚體總氮高錳酸鉀鹽總量總磷標(biāo)準(zhǔn)偏差據(jù)國家環(huán)?？偩钟嘘P(guān)部門公布的資料，我國的河流、河段已有近四分之一因污染不能滿足灌溉用水的應(yīng)用要求(這是我國最低一類的水質(zhì)要求)；全國湖泊約有75％的水域受到顯著富營養(yǎng)化污染。我國湖泊、水庫和江河富營養(yǎng)化的發(fā)展趨勢非常迅速。。1978～1980年大多數(shù)湖泊處于中營養(yǎng)狀態(tài)，占調(diào)查面積的91.8%，貧營養(yǎng)狀態(tài)湖泊占3.2%，富營養(yǎng)狀態(tài)湖泊占5.0%。短短10年間，貧營養(yǎng)狀態(tài)湖泊大多向中營養(yǎng)狀態(tài)湖泊過渡，貧營養(yǎng)狀態(tài)湖泊所占評價面積比例從3.2%迅速降低到0.53%，中營養(yǎng)狀態(tài)湖泊向富營養(yǎng)狀態(tài)過渡，富營養(yǎng)化湖泊所占評價面積比例從5.0%劇增到55.01%。數(shù)十年來各地水體水質(zhì)急劇惡化，呈富營養(yǎng)化狀態(tài)，在20世紀(jì)90年代曾2次出現(xiàn)水體中藻類急劇繁殖的“水華”現(xiàn)象。我國的武漢東湖、杭州西湖、南京玄武湖、濟南大明湖、撫順的大伙房水庫，都曾受到富營養(yǎng)作用的影響。近年來，我國沿海的赤潮也時有發(fā)生，如1989年8～9月，河北黃驊縣到天津塘沽百余里的沿海出現(xiàn)世界上罕見的大規(guī)模赤潮，使養(yǎng)蝦業(yè)遭到嚴(yán)重?fù)p失。近年來，隨著太湖周邊地區(qū)排污量的增加，水體富營養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，夏季水華頻繁發(fā)生，嚴(yán)重時造成綠色藻細(xì)胞覆蓋整個水體，水廠停水，水鄉(xiāng)居民喝污水的現(xiàn)象，同時，水中的有機物和氨氮含量嚴(yán)重超標(biāo)，由于常規(guī)飲用水處理工藝本身存在著對有機物微污染物，氨氮等無法完全有效去除的弱點，并且氯化過程不能有效地消滅活水中抗氧性的病原寄生蟲等病原微生物，還導(dǎo)致了對人體健康危害更大的有機氯化物的形成，因此處理后的生活飲用水安全性難以保證。由于常規(guī)飲用水處理工藝本身存在著對有機物微污染物，氨氮等無法完全有效去除的弱點，并且氯化過程不能有效地消滅活水中抗氧性的病原寄生蟲等病原微生物，還導(dǎo)致了對人體健康危害更大的有機氯化物的形成，因此處理后的生活飲用水安全性難以保證。赤潮過處，海水泛紅，腥臭難聞，水中魚類等動物大量死亡。當(dāng)?shù)氐母黝愷B(yǎng)殖場損失慘重。據(jù)《經(jīng)濟日報》1998年5月3日報道，此次赤潮事件，香港漁民損失近1億港元；大陸珍貴養(yǎng)殖魚類死亡逾300噸，損失超過4000萬元。2003年和2004年，巢湖曾經(jīng)連續(xù)兩年出現(xiàn)大面積藍藻暴發(fā)現(xiàn)象。2003年，巢湖局部水域的藍藻厚度竟達1米以上，之后兩年，雖每年不同程度出現(xiàn)藍藻，但沒有形成大暴發(fā)態(tài)勢。滇池藍藻在1999年和2001年暴發(fā)過兩次，2007年7月8日，昆明滇池藍藻集中爆發(fā)，水綠如漆。素有“高原明珠”之稱的昆明滇池幾年來一直進行污染治理。2007年6月5日，中央電視臺報導(dǎo)了武漢蔡甸區(qū)藍藻暴發(fā)所導(dǎo)致的20萬斤魚死亡的事件，這個事件造成至少20萬斤魚死亡，給養(yǎng)殖戶造成的直接經(jīng)濟損失超過70萬元。02PARTTWO水體富營養(yǎng)化的治理措施

Ⅱ.水體富營養(yǎng)化的治理措施水體富營養(yǎng)化的危害很大，影響深遠(yuǎn)，不僅在經(jīng)濟上造成損失，而且危害人類健康，具體有以下幾點：1使水味腥臭難聞2降低水體透明度3消耗水體的溶解氧4影響供水水質(zhì)增加制水成本5造成對水生生態(tài)、漁業(yè)、水環(huán)境質(zhì)量的影響水體富營養(yǎng)化是在特定的化學(xué)、生物、物理因素都具備的條件下發(fā)生的，總的來說，以下幾方面是造成水體富營養(yǎng)化的具體原因：1農(nóng)田化肥2牲畜糞便3污水灌溉4工業(yè)廢水排入水體5水體人工養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化的控制因子[2]：

1．限制性營養(yǎng)物質(zhì)，所謂富營養(yǎng)化實質(zhì)上是指水體初級生產(chǎn)力異常增大的現(xiàn)象。支配這種初級生產(chǎn)力的營養(yǎng)性物質(zhì)，很顯然是富營養(yǎng)化的極為重要的指標(biāo)，也是主要控制因子．根據(jù)A6P的測定，大多數(shù)湖泊是磷限制性的，但是也存在氮限制性的湖泊，并且富營養(yǎng)化程度越高，這種比例也就越大。當(dāng)然，過渡性的類型也是存在的。

2．溫度和照度在20度以下和40度以上，藻類生長率很小。同時，研究表明，6001x到3000lx是最適宜水華藻類異常增長的光照范圍。

3．溶解氧和PH值在低氧條件下，藻類容易繁殖，在PH值很高的情況，藻類可以很好的生長，但同時高PH不利于底質(zhì)中磷，鐵，錳等物質(zhì)的溶出，這又是有利的一面。防止措施：1.重點控制農(nóng)業(yè)面源污染：改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耕作布局，合理灌溉，改進施肥方式，減少農(nóng)業(yè)廢水中氮磷的含量，加強數(shù)字農(nóng)作技術(shù)。2.加強治理工業(yè)廢水和生活污水：生活污水應(yīng)修建與完善下水道系統(tǒng)，以截流輸送到污水處理廠進行集中脫氮除磷；工業(yè)推行清潔生產(chǎn)，將污染消除于生產(chǎn)過程中，對需外排的廢水，采取脫氮除磷處理，達標(biāo)外排。3.底泥挖掘：富含營養(yǎng)物質(zhì)的底泥在一定條件下會釋放出氮磷，成為水體的內(nèi)源性污染源，因而底泥挖掘成為富營養(yǎng)化水體治理的重要措施。4.禁用含磷洗滌劑03PARTTHREE城市污水處理廠污水處理工藝中主要的氮、磷污染物的去除技術(shù)原理污水中的氮和磷排入水體，會使水體處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，對水體生態(tài)環(huán)境和人類健康均存在很大威脅。目前，污水中氮磷的去除工藝主要包括生物法（主要用于除氮）和化學(xué)法（主要用于除磷）。（1）AO和A2O工藝AO和A2O分別是缺氧-好氧生物工藝和厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝。對氮的去除原理是氨化及硝化-反硝化過程，如式（1）~式（4）所示，將污水中的有機氮和氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣的形式排入大氣。

（2）氧化溝

氧化溝工藝具有較強的脫氮除磷能力。氧化溝內(nèi)部的溶解氧梯度，使硝化和反硝化作用在氧化溝中交替發(fā)生而完成生物脫氮功能，不需要混合液回流。氧化溝工藝流程簡單、運行穩(wěn)定、運行方式靈活、管理方便、處理費用低。由于采用了較低的BOD負(fù)荷、較長水力停留時間以及獨特的流動方式，與其他工藝相比，氧化溝有較強的耐沖擊負(fù)荷能力、出水水質(zhì)較好，剩余污泥少且穩(wěn)定，構(gòu)筑物少。3）高效藻類塘

高效藻類塘（High-rate

algal

ponds,

HRAP）是利用藻類快速生長形成藻菌共生系統(tǒng)來去除營養(yǎng)元素的池塘（Munoz

R

et

al,

2006）。微藻細(xì)胞能分別利用水體中多種無機氮、有機氮化合物和二氧化碳、碳酸鹽作為氮源和碳源，進行光能自養(yǎng)生長。同時，微藻的光合作用造成水體pH值升高，導(dǎo)致正磷酸鹽和NH3·H2O分別通過形成沉淀和揮發(fā)的形式去除，而且，高的pH值也能起到一定的消毒作用（Munoz

R

et

al,

2006）。藻類光合作用釋放的氧氣可以供給好氧異養(yǎng)型微生物進行代謝活動（Garcia

J

et

al,

2006）以氧化分解有機污染物，代謝產(chǎn)物二氧化碳和無機氮、磷化合物又供給藻類作為光合作用所需的碳源和營養(yǎng)元素。如此循環(huán)，形成藻菌之間的互生關(guān)系，如圖1所示（Munoz

R

et

al,

2006）（4）反硝化生物濾池

反硝化生物濾池生物量大、處理效率高。白宇等人（2008）研究表明，反硝化生物濾池是實現(xiàn)污水深度處理的有效手段。由于O3在脫色除臭基礎(chǔ)上能夠強化活性炭濾池的生物多樣性及活性，從而使出水CODCr能夠長期穩(wěn)定在30

mg/L以下，NH3-N小于1

mg/L。（劉金瀚等,

2008）。（5）化學(xué)除磷

國內(nèi)外的實際運行經(jīng)驗表明，單獨采用生物除磷工藝一般很難滿足出水含磷量低于1.0

mg/L的排放要求，常通過化學(xué)法來進一步除磷。

化學(xué)法除磷的主要原理是磷酸根離子的化學(xué)沉淀和混凝作用。常用的金屬鹽有三種：鈣鹽、鐵鹽和鋁鹽。一般認(rèn)為磷酸鹽沉淀是配位基參與競爭的電性中和沉淀，即通過PO43-與鋁離子、鐵離子或鈣離子的化學(xué)沉淀作用加以去除。化學(xué)法的除磷效率較高，可達75%~85%，且穩(wěn)定可靠。（6）微絮凝過濾

微絮凝過濾是將混凝與過濾過程在濾池內(nèi)同步完成的一種接觸絮凝過濾工藝，可充分發(fā)揮濾池中濾料含污能力。微絮凝過濾適用于待濾水中的絮體小而密實的情況。這種直接過濾技術(shù)不僅可簡化水廠處理流程、降低投資費用和減少運行費用，而且過濾周期長，反沖次數(shù)少，可提高產(chǎn)水量及出水水質(zhì)7）氮磷去除新方法

基于藻細(xì)胞培養(yǎng)的污水處理近年來正快速發(fā)展。微藻生長速率快、收獲時期短、光合利用效率高，生長過程中會吸收大量氮磷，可作為污水廠三級處理單元深度凈化污水（Anithan

B

et

al,

2002）。同時，微藻是目前所知的唯一可能代替化石能源的原料。

微藻培養(yǎng)去除氮磷無需投加外部碳源，處理出水中含有豐富的溶解氧而且無污泥處置問題，獲得的藻細(xì)胞利用途徑多（如動物飼料、生物沼氣、生物柴油等）。04PARTFOUR沿海城市的滸苔問題

Ⅳ.沿海城市滸苔問題滸苔爆發(fā)的最根本原因是海水中富氮富營養(yǎng)化,打破了大自然原有的平衡。在正常情況下藻類和菌類保持著自然水體中的有機物與營養(yǎng)鹽、水質(zhì)的清潔與污濁、上下游食物鏈等復(fù)雜的生態(tài)平衡，并能保持自然水體的自凈；人類污水的排入就會打破這種平衡，造成各種水質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境災(zāi)難。水體中的有機物濃度過量就會促使水中的菌類過量繁殖造成水體污濁乃至水體腐敗、黑臭，。海水養(yǎng)殖使用飼料失控，也促使了滸苔大量繁殖。并且滸苔是養(yǎng)殖的天然優(yōu)質(zhì)飼料，近來的臺風(fēng)、風(fēng)暴潮等因素沖垮養(yǎng)殖場導(dǎo)致滸苔入海泛濫。青島滸苔災(zāi)害爆發(fā)的主因原因是污水處理廠，菌藻關(guān)系理論指出：在正常情況下藻類和菌類保持著自然水體中的有機物與營養(yǎng)鹽、水質(zhì)的清潔與污濁、上下游食物鏈等復(fù)雜的生態(tài)平衡，并能保持自然水體的自凈；人類污水的排入就會打破這種平衡，造成各種水質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境災(zāi)難。水體能承載有機物的能力是有限的，如水體中的有機物濃度過量就會促使水中的菌類過量繁殖造成水體污濁乃至水體腐敗、黑臭，這種現(xiàn)象我們稱之為稱之為“菌類污染”或“菌類水質(zhì)災(zāi)害”，該過程我們稱之為“菌類過程”。如何清理青島的滸苔，我們不妨向法國人取取經(jīng)。首先是打撈和收集，除了推土機等建筑機械，布列塔尼當(dāng)局還動用了大量的農(nóng)業(yè)機械：篩機、粉碎機、耙機來清理海灘，不僅要清走藻類，還要盡可能留下沙子，一方面保持海灘的原貌，另一方面方便下一步的垃圾處理。收集起來的海藻一方面可以曬干供當(dāng)?shù)氐哪翀鲎鳛樯箫暳?，另一方面可以用作燃料，這也是布列塔尼人的傳統(tǒng)做法。10年前，用干燥的海草生產(chǎn)一千卡熱量大約需要花費10-18歐分，這是當(dāng)時使用天然氣或者石油價格的2倍多。考慮到如今油價早已是當(dāng)年的數(shù)倍，燒海草會變得更加有吸引力，并且可以減少二氧化碳排放。另一個用途是堆肥，滸苔每克干重大約含有20毫克氮和0.2毫克的磷，這是個相當(dāng)高的含量，將這些海藻與綠色垃圾混合發(fā)酵會生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的有機肥料。當(dāng)然，考慮到與化肥相比，有機肥價格仍然較高，如何吸引更多農(nóng)民使用是個需要解決的問題。第三個用途是用來生產(chǎn)沼氣，將收集起來的海藻離心壓縮后加入沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，廢液經(jīng)污水處理，廢渣用作有機肥，這是處理海藻最理想的方式。05PARTFIVE青島大學(xué)劍湖水質(zhì)調(diào)查

Ⅴ.青島大學(xué)劍湖水質(zhì)調(diào)查提起青島大學(xué)，不得不說過我們的劍湖。西院劍湖，潤澤校園，如瑤池之霰，一水護園。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，我們的劍湖還是相當(dāng)美的。