氧化蓝藻处理系统:吃的是蓝藻 吐的是清水

2010-10-09 16:16 来源: 科技日报
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  9月11日,武汉中山公园内5000平方米人工湖暴发大量蓝藻,沿湖行走就能闻到强烈臭味。

  9月9日,南昌市进贤县军山湖水质明显变差,蓝藻暴发,连村民家养的牛都不愿意喝湖水了。

  9月8日,温州市政府表示,在供水覆盖500万人的珊溪水库,藻类污染程度有所趋缓。

  ……

  蓝藻已成为我国湖泊、河流等水体的主要污染之一。即使各地投入大量人力、物力来治理,甚至引长江水等来个“大换汤”,但似乎爆发程度愈演愈烈,涉及范围也越来越广,成为难以攻克的“顽疾”。

  ――蓝藻危害――

  危害饮水安全 增加疾病风险

  蓝藻是由于水体中氮、磷等营养物质大量累积,在气候条件适宜情况下,快速繁殖并在水面聚集而产生的自然灾害现象。也就是说,只要水体中的氮、磷不被削减,蓝藻暴发就不可避免。蓝细菌为单细胞生物,个体比细菌大,一般直径或线度为3―15微米(1百万分之1米)。别看单个蓝藻小到让肉眼都无法分辨。但蓝藻可在短时间内迅速繁殖,使水体透明度显著下降。蓝藻生长还加快了水体氧的消耗,使水体缺氧,导致鱼类和其它水生生物大量死亡,破坏生态功能和生物多样性。

  此外,某些藻类本身含有藻毒素,会危及饮水安全。蓝藻含神经毒素,可通过食物链不断富集。人们吃了含有神经毒素的鱼类、螃蟹等,将加速人脑神经退化、肌肉萎缩,加大老人痴呆症发病风险;其中微囊藻毒素毒性非常强,将严重损害人的肝脏,导致肝癌。

  ――传统治理――

  走在无锡市的太湖边,人们发现,为治理蓝藻,太湖两岸进行了大规模的退耕还林、退渔还湖,减少排入湖内的富营养物质;沿湖还种有大量芦苇、美人蕉等,通过植物根系来吸收氮、磷;大量的船只在湖面上,人工打捞蓝藻。

  无锡市环保局局长刘亚民说,目前,治理蓝藻大多用的是生物浮床法和人工打捞法。

  但这些处理方法各有弊端。

  生物浮床法:后期处理成果高昂

  生物浮床法对水体中营养物质的处理比较有效,但后续处理麻烦并成本高昂。芦苇、水葫芦等成长后,如杆、茎、叶等掉入湖中,富营养物质又将重新回湖。因此,必须打捞到岸上进行再处理。

  据统计,一亩水面能生长植物超过50吨,长成后,每亩植物处理成本约400元。整个太湖水面约360万亩,即使是小部分水面采用生物浮床法来治理,后期处理费用也是非常高昂,难以承受。因此,无法大面积推广。

  人工打捞法:形成二次污染

  人工打捞法一般是先连水带蓝藻捞出,再运输到岸边进行藻水分离。但分离出的浓藻浆在堆放时,不但需要大量土地,而且蓝藻腐殖会散发恶臭,严重影响空气质量,所产生的渗滤液又将污染土壤和地下水源。

  在人工打捞法,蓝藻收集与处理过程时间长,并需大量人力、油料来打捞和运输。据统计,太湖流域分离出的藻浆运输成本每车约300元,每年打捞出的蓝藻约几十万吨,单是这些蓝藻的运输费用已相当可观了。

  化学法:危害水体与人体健康

  处理蓝藻还有一个常用的方法是化学法,即在水中投放杀藻剂或絮凝剂。但无论是杀藻剂还是絮凝剂,基本成分为硫酸铜。硫酸铜具有毒性,不但会导致水体生物畸形,还会富集在鱼、螃蟹等生物体中,通过食物链,最终进入人体,引发肝癌等严重疾病。此外,大量蓝藻沉积在湖底淤泥中,化学法对之无能为力。

  除上述三种方法外,还有工程疏浚法,即引入江水等活水把蓝藻冲到下游,但这只是一种污染转移方式。

  ――高能氧化――

  高能物理直接氧化处理蓝藻:处理成本约0.01元/平方米、藻处理率达99%、无二次污染

  目前究竟有没有一种快速、无二次污染、低成本的蓝藻处理技术?记者发现,一艘小型“航母”曾航行在太湖竺山湖流域的水面上,浓藻水进入船体,5分钟处理后,清澈的水就被排回太湖。蓝藻进、清水出的实现是由于船上所安装的“高能物理直接氧化蓝藻处理系统”。

  原国家太湖局局长陈荷生教授,在受国家水专项办指派对“高能物理直接氧化蓝藻处理系统”的实地调研和召开的技术论证会后认为,所研发的集藻水收集分离、直接电氧化处理、脱氮除磷于一体的综合治理技术,并通过现场示范,为蓝藻处理和湖泊富营养化治理提供了新思路和方向。

  该系统究竟是如何工作的?

  该系统研发人、常州浩瀚新材料科技公司技术总监、常州大学客座教授张毅介绍说:“高能物理直接氧化蓝藻处理系统”能根据湖面藻密度,自动调节进水深度,尽可能多地收集蓝藻,提高藻浓度并降低处理系统能耗。“然后藻细胞就进入反应器。”张毅说,蓝藻主要成分是氮、碳、磷、脂肪和蛋白质。氮被分解成水和氮气,磷在羟基化作用下和水体中的钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、铝(Al))等物质络合生成磷酸盐类物质被沉积和水体分离,而释放出的藻毒素在超氧负离子作用下被氧化分解。

  陈荷生认为,“高能物理直接氧化蓝藻处理系统”处理费用低,折合0.01元/平方米;将蓝藻的收集、分离与处理集中在一起,省去了长距离运输和堆积土地的费用,并能做到随时收集随时处理,不存在分离后的藻浆堆存情况,避免了二次污染。尤其是系统紧凑,可安装在船上,随时能前往任何发生蓝藻污染地区进行处理,具有广阔的运用前景。