水體富營(yíng)養(yǎng)化

水體富營(yíng)養(yǎng)化的現(xiàn)狀與對(duì)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(xiě)：第二組目錄水體富營(yíng)養(yǎng)化的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀水體富營(yíng)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(wèn)題青島大學(xué)劍湖水質(zhì)調(diào)查01PARTONELOREMIPSUMDOLOR水體富營(yíng)養(yǎng)化的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

Ⅰ.水體富營(yíng)養(yǎng)化的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀水體富營(yíng)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(zhǎng)的地表水體，使藻類等水生生物大量地生長(zhǎng)繁殖，使有機(jī)物產(chǎn)生的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)消耗速度，水體中有機(jī)物積蓄，破壞水生生態(tài)平衡的過(guò)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(guó)家環(huán)?？偩钟嘘P(guān)部門(mén)公布的資料，我國(guó)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(guó)最低一類的水質(zhì)要求)；全國(guó)湖泊約有75％的水域受到顯著富營(yíng)養(yǎng)化污染。我國(guó)湖泊、水庫(kù)和江河富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)展趨勢(shì)非常迅速。。1978～1980年大多數(shù)湖泊處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，占調(diào)查面積的91.8%，貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖泊占3.2%，富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖泊占5.0%。短短10年間，貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖泊大多向中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖泊過(guò)渡，貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖泊所占評(píng)價(jià)面積比例從3.2%迅速降低到0.53%，中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)湖泊向富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過(guò)渡，富營(yíng)養(yǎng)化湖泊所占評(píng)價(jià)面積比例從5.0%劇增到55.01%。數(shù)十年來(lái)各地水體水質(zhì)急劇惡化，呈富營(yíng)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(guó)的武漢東湖、杭州西湖、南京玄武湖、濟(jì)南大明湖、撫順的大伙房水庫(kù)，都曾受到富營(yíng)養(yǎng)作用的影響。近年來(lái)，我國(guó)沿海的赤潮也時(shí)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(jiàn)的大規(guī)模赤潮，使養(yǎng)蝦業(yè)遭到嚴(yán)重?fù)p失。近年來(lái)，隨著太湖周邊地區(qū)排污量的增加，水體富營(yíng)養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，夏季水華頻繁發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)造成綠色藻細(xì)胞覆蓋整個(gè)水體，水廠停水，水鄉(xiāng)居民喝污水的現(xiàn)象，同時(shí)，水中的有機(jī)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(duì)有機(jī)物微污染物，氨氮等無(wú)法完全有效去除的弱點(diǎn)，并且氯化過(guò)程不能有效地消滅活水中抗氧性的病原寄生蟲(chóng)等病原微生物，還導(dǎo)致了對(duì)人體健康危害更大的有機(jī)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(duì)有機(jī)物微污染物，氨氮等無(wú)法完全有效去除的弱點(diǎn)，并且氯化過(guò)程不能有效地消滅活水中抗氧性的病原寄生蟲(chóng)等病原微生物，還導(dǎo)致了對(duì)人體健康危害更大的有機(jī)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(guò)處，海水泛紅，腥臭難聞，水中魚(yú)類等動(dòng)物大量死亡。當(dāng)?shù)氐母黝愷B(yǎng)殖場(chǎng)損失慘重。據(jù)《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》1998年5月3日?qǐng)?bào)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(yú)類死亡逾300噸，損失超過(guò)4000萬(wàn)元。2003年和2004年，巢湖曾經(jīng)連續(xù)兩年出現(xiàn)大面積藍(lán)藻暴發(fā)現(xiàn)象。2003年，巢湖局部水域的藍(lán)藻厚度竟達(dá)1米以上，之后兩年，雖每年不同程度出現(xiàn)藍(lán)藻，但沒(méi)有形成大暴發(fā)態(tài)勢(shì)。滇池藍(lán)藻在1999年和2001年暴發(fā)過(guò)兩次，2007年7月8日，昆明滇池藍(lán)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(lái)一直進(jìn)行污染治理。2007年6月5日，中央電視臺(tái)報(bào)導(dǎo)了武漢蔡甸區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)所導(dǎo)致的20萬(wàn)斤魚(yú)死亡的事件，這個(gè)事件造成至少20萬(wàn)斤魚(yú)死亡，給養(yǎng)殖戶造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)70萬(wàn)元。02PARTTWO水體富營(yíng)養(yǎng)化的治理措施

Ⅱ.水體富營(yíng)養(yǎng)化的治理措施水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害很大，影響深遠(yuǎn)，不僅在經(jīng)濟(jì)上造成損失，而且危害人類健康，具體有以下幾點(diǎn)：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(duì)水生生態(tài)、漁業(yè)、水環(huán)境質(zhì)量的影響水體富營(yíng)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(lái)說(shuō)，以下幾方面是造成水體富營(yíng)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(yíng)養(yǎng)化的控制因子[2]：

1．限制性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，所謂富營(yíng)養(yǎng)化實(shí)質(zhì)上是指水體初級(jí)生產(chǎn)力異常增大的現(xiàn)象。支配這種初級(jí)生產(chǎn)力的營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)，很顯然是富營(yíng)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(cè)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(yíng)養(yǎng)化程度越高，這種比例也就越大。當(dāng)然，過(guò)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(zhǎng)率很小。同時(shí)，研究表明，6001x到3000lx是最適宜水華藻類異常增長(zhǎng)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(zhǎng)，但同時(shí)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(diǎn)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(jìn)施肥方式，減少農(nóng)業(yè)廢水中氮磷的含量，加強(qiáng)數(shù)字農(nóng)作技術(shù)。2.加強(qiáng)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(jìn)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(guò)程中，對(duì)需外排的廢水，采取脫氮除磷處理，達(dá)標(biāo)外排。3.底泥挖掘：富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的底泥在一定條件下會(huì)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(yíng)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(huì)使水體處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，對(duì)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(duì)氮的去除原理是氨化及硝化-反硝化過(guò)程，如式（1）~式（4）所示，將污水中的有機(jī)氮和氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾男问脚湃氪髿狻?/p>

（2）氧化溝

氧化溝工藝具有較強(qiáng)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(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行方式靈活、管理方便、處理費(fèi)用低。由于采用了較低的BOD負(fù)荷、較長(zhǎng)水力停留時(shí)間以及獨(dú)特的流動(dòng)方式，與其他工藝相比，氧化溝有較強(qiáng)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(zhǎng)形成藻菌共生系統(tǒng)來(lái)去除營(yíng)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(wú)機(jī)氮、有機(jī)氮化合物和二氧化碳、碳酸鹽作為氮源和碳源，進(jìn)行光能自養(yǎng)生長(zhǎng)。同時(shí)，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(guò)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(jìn)行代謝活動(dòng)（Garcia

J

et

al,

2006）以氧化分解有機(jī)污染物，代謝產(chǎn)物二氧化碳和無(wú)機(jī)氮、磷化合物又供給藻類作為光合作用所需的碳源和營(yíng)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(shí)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(qiáng)化活性炭濾池的生物多樣性及活性，從而使出水CODCr能夠長(zhǎng)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(guó)內(nèi)外的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，單獨(dú)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(guò)化學(xué)法來(lái)進(jìn)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(jìng)爭(zhēng)的電性中和沉淀，即通過(guò)PO43-與鋁離子、鐵離子或鈣離子的化學(xué)沉淀作用加以去除?；瘜W(xué)法的除磷效率較高，可達(dá)75%~85%，且穩(wěn)定可靠。（6）微絮凝過(guò)濾

微絮凝過(guò)濾是將混凝與過(guò)濾過(guò)程在濾池內(nèi)同步完成的一種接觸絮凝過(guò)濾工藝，可充分發(fā)揮濾池中濾料含污能力。微絮凝過(guò)濾適用于待濾水中的絮體小而密實(shí)的情況。這種直接過(guò)濾技術(shù)不僅可簡(jiǎn)化水廠處理流程、降低投資費(fèi)用和減少運(yùn)行費(fèi)用，而且過(guò)濾周期長(zhǎng)，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(lái)正快速發(fā)展。微藻生長(zhǎng)速率快、收獲時(shí)期短、光合利用效率高，生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)吸收大量氮磷，可作為污水廠三級(jí)處理單元深度凈化污水（Anithan

B

et

al,

2002）。同時(shí)，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(wú)需投加外部碳源，處理出水中含有豐富的溶解氧而且無(wú)污泥處置問(wèn)題，獲得的藻細(xì)胞利用途徑多（如動(dòng)物飼料、生物沼氣、生物柴油等）。04PARTFOUR沿海城市的滸苔問(wèn)題

Ⅳ.沿海城市滸苔問(wèn)題滸苔爆發(fā)的最根本原因是海水中富氮富營(yíng)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(jī)物與營(yíng)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(huì)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(jī)物濃度過(guò)量就會(huì)促使水中的菌類過(guò)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(lái)的臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮等因素沖垮養(yǎng)殖場(chǎng)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(jī)物與營(yíng)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(huì)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(jī)物的能力是有限的，如水體中的有機(jī)物濃度過(guò)量就會(huì)促使水中的菌類過(guò)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(guò)程我們稱之為“菌類過(guò)程”。如何清理青島的滸苔，我們不妨向法國(guó)人取取經(jīng)。首先是打撈和收集，除了推土機(jī)等建筑機(jī)械，布列塔尼當(dāng)局還動(dòng)用了大量的農(nóng)業(yè)機(jī)械：篩機(jī)、粉碎機(jī)、耙機(jī)來(lái)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(lái)的海藻一方面可以曬干供當(dāng)?shù)氐哪翀?chǎng)作為牲畜飼料，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(fèi)10-18歐分，這是當(dāng)時(shí)使用天然氣或者石油價(jià)格的2倍多?？紤]到如今油價(jià)早已是當(dāng)年的數(shù)倍，燒海草會(huì)變得更加有吸引力，并且可以減少二氧化碳排放。另一個(gè)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(gè)相當(dāng)高的含量，將這些海藻與綠色垃圾混合發(fā)酵會(huì)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料。當(dāng)然，考慮到與化肥相比，有機(jī)肥價(jià)格仍然較高，如何吸引更多農(nóng)民使用是個(gè)需要解決的問(wèn)題。第三個(gè)用途是用來(lái)生產(chǎn)沼氣，將收集起來(lái)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(jī)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(shuō)過(guò)我們的劍湖。西院劍湖，潤(rùn)澤校園，如瑤池之霰，一水護(hù)園。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，我們的劍湖還是相當(dāng)美的。