城市景观水处理技术之物理法

    对于公园湖泊、河道等大面积水体，由于氮、磷等植物营养物的大量排入已经发生富营养化引起水质变臭时，可以采用直接向水中投加化学药剂的方法杀死藻类，然后通过自然沉淀后，清除淤泥层即可达到防止水体富营养化的目的。杀藻常用的药剂有硫酸铜和漂白粉。对湖泊投加时，可把药剂放在布袋中，系在船尾上，浸泡在水里，然后在水中按一定的路线航行。投药量随藻类的种类和数量以及其他有关条件而定。一般说，硫酸铜效果较好，药效长，每升水投加0．3mg--0．5mg．在几天之内就能杀死大多数产生气味的藻类植物，但往往不能破坏死藻放出的致臭物质。漂白粉或氯能去除这种放出的致臭物质，但投量要多一些，如0．5mg～1mg。应当注意，加氯不应过多，否则反而又会增加水的气味。药剂的正确用量可借试验确定。
    另外，由于硫酸铜对于鱼类也有毒性，其致命剂量随鱼的种类而异，约0.15mg/L-2.0mg/L。这个数字在灭藻所需剂量范围的附近。因此，在景观兼养鱼的塘水中投加杀藻剂杀藻时，应慎重考虑，以免发生水中鱼类死亡现象。
    1气浮法
    气浮技术是利用高度分散的微气泡与水中悬浮颗粒黏附，使其随气泡浮升到水面，从而加以分离去除，适当加人混凝药剂可显著改善气浮效果。藻类密度较小，絮凝后絮核轻飘，且粘附气泡性能良好，因而相比沉淀技术，气浮法处理富营养化水体更具优势。
    武汉东湖水厂和上海盛大花园人工湖气浮除藻装置的运行结果表明，气浮工艺可有效去除水中的细小悬浮颗粒、藻类和磷酸盐等污染物，大幅增加水体溶解氧，有效改善水环境质量。宫磊等用小型涡凹气浮设备和组合絮凝剂处理滇池含藻水，含藻量和浊度去除率分别达99%和92.8%。用分散气浮工艺从水中除藻，除藻率达90%，阳离子表面活性剂的絮凝性能优于阴离子和非离子表面活性剂，原水pH值和离子浓度是影响气浮效果的关键因素。
    按照微细气泡产生的方式，可将气浮净水工艺分为分散空气气浮法、电解凝聚气浮法、生物及化学气浮法和溶气气浮法(真空式气浮法和压力溶气气浮法)等。
    目前，应用较多的是部分回流式压力溶气气浮法(简称加压溶气气浮法)，其处理效果显著而且稳定，并能大大降低能耗。其原理是引水入处理器，投加混凝剂，使水体中的细小悬浮颗粒如藻类和非溶解性有机污染物形成絮凝体，在水中通入微细气泡，使其黏附于悬浮状态的小颗粒杂质絮凝体上，造成比重比水小的状态，并依靠浮力使其上浮至水面。比重比水大的大颗粒絮凝体用沉淀法去除，从而获得高效固液分离效果。
    气浮法具有如下特点：①有效去除微污染水中细小悬浮颗粒、藻类、固体杂质和磷酸盐等污染物；②气浮使水中的溶解氧含量得到大幅增加，有效改善了水环境的质量；③操作简便易于维护，可实现全自动控制；④抗冲击负荷能力强，对水质、水量变化的适应性好；⑨可以即开即用，立竿见影，运行管理灵活方便，运行成本低。
    美国水处理协会杂志的结论曾显示，气浮针对含藻及有机物(如水草、腐叶等)较多的水处理效果比较好，而且对凝聚的要求可适当降低，节约混凝剂量及减少反应时间，并且气浮处理排泥方便、耗水量小，泥渣含水量低，不需反冲。故气浮法在维护城市景观水体水质方面具有较大优势。
    2化学杀菌消毒法
    化学除藻消毒法主要是通过向水中投加各种杀藻剂(如硫酸铜、漂白粉、次氯酸钠等)，杀死藻类，抑制藻类爆发，改善水体的透明度，具有工艺简单，无须单独建造处理构筑物、初期投资省等特点。
    投加的化学试剂中，硫酸铜除藻效果较好，药效长，但往往不能破坏死藻放出的致臭物质。漂白粉或氯可去除此类致臭物质，但投加量要多却又不可过量，否则反而会增加气味，用量要试验确定。此外硫酸铜对于鱼类有毒性，因此在兼养鱼的景观水体中的投加量需慎重。但是，采用此水处理方法久而久之水体中会出现耐药性的藻类，杀藻剂的效能会逐渐下降，投药的间隔会越来越短，且投加的量会越来越多，杀藻剂的品种也要频繁地更换，还会对环境造成二次污染，且长期运行成本高。考虑到景观水的观赏价值和人们的身体健康，应尽量避免使用这种处理方法。
    3其他化学技术
    混凝沉淀
    具有投资少、景观水体净化的物理方法有机械过滤、疏浚底泥、光调节、水位调节、高压放电、超声波等方法。这些方法效果明显，但不易普及，难以大规模实施。在一定周期内清除湖底沉积物及抑制泥中氮、磷的释放是控制内负荷的有效途径。
    定期补水或换水是保持景观水体水质的最基本方法之一，其主要机理为稀释作用，是一种物理净化过程，稀释作用并不改变污染物的性质，但可为进一步的净化作用创造条件，如降低有害物质的浓度，使水体其他净化过程尤其是生物净化过程能够恢复正常。
    定期补充水换水的处理方法对于较小水面的景观水体来说是一种行之有效的方法。即使考虑全部换水也不会造成水源的过多浪费，在经济上可行，操作管理也方便，同时可以达到预期的效果。
    但是，对于较大水面的景观水体等则只能采用定期补水的方法，由于一次性换水会造成水源的大量浪费，在经济上是不可行的。因此，定期补水能起到降低水体由于蒸发渗漏作用而引起的含盐量的增加，以及稀释水体中有害污染物浓度的作用，对于防止水体水质变坏及其防止水体富营养化的发生只能起到延缓作用，而从根本上解决不了水体水质逐渐变坏的问题。
    1引水换水
    通过周期性的引水、换水，稀释水中营养盐和有机物浓度，防止藻类疯长，改善水质。我国的西湖引水工程日取水30万m。，定期将钱塘江水引入西湖，在一定程度上控制了西湖水体恶化的趋势。使用这种方法必须有充足的干净水源作保证，成本较高。
    2水体曝气充氧
    利用自然跌水(瀑布、喷泉等)或人工曝气对水体复氧，促进上下层水体的混合，使水体保持好氧状态，抑制底泥氮、磷的释放，防止水体黑臭。罗固源等圜研究表明，曝气对藻类生长有抑制作用，夜间曝气的抑制作用尤其显著。近年来在北京、上海等城市进行了一定规模的河道人工曝气复氧试验和工程实践，取得了较好的效果。曝气充氧动力能耗高，且难以实现根本的脱氮除磷，因此只能作为辅助治理手段。
    3底泥疏浚
    底泥疏浚是解决内源污染的重要措施，通过底泥的疏挖去除沉积物中的营养盐和其他污染物，减少其向水体的释放。美国、日本、瑞典等国都进行过底泥疏浚的试验研究和工程实践。杭州西湖经两次大规模疏浚后，与富营养化相关的主要指标均有不同程度的改善，浮游动物种类增加，浮游植物生物量和蓝藻比例均有所降低。底泥疏浚的缺点在于工程量较大，效果难以持久，可能破坏原有的底栖生物群落，挖出的污泥易造成二次污染。
    4底泥原位处理
    包括底泥封闭、底泥钝化技术，主要是用塑料薄膜、颗粒材料覆盖底泥，或者往水体投加铝盐、石灰等钝化剂，阻隔、抑制底泥中氮、磷营养元素和重金属的释放，从而降低水体中营养盐浓度。德国的Dagow湖和Globsow湖用硝酸盐和铁复合物进行底泥处理试验，处理前磷释放量4~6mg/(m?d)，处理后几乎无释
    放。底泥原位处理技术容易对水底的生态系统造成破坏，难以保证效果的持久性，受风浪及水流扰动影响较大，工程应用不多。
    5机械除藻
    利用捞藻船、吸藻泵等机械设备捕捞水面上的藻类，间接去除水体氮、磷营养盐。中科院水生生物研究所于2001-2002年对滇池水华蓝藻进行机械清除，共清除蓝藻360.83t(干重)，相当于从水体中去除了氮37.33t、磷2.71t、有机质200.32t，水体中的重金属也被部分去除。机械除藻技术的优点是能够快速应付藻类的大面积爆发，操作简单，没有负面效应，但只是一种应急补救措施。
    工艺简单、操作管理方便等优点，可用于含有大量悬浮物、藻类的水的处理。石颖等用高锰酸钾复合药剂对模拟湖泊水(含藻量9750万t/L)进行强化混凝试验，除藻率达80%以上。混凝沉淀药剂消耗量和产生的污泥量大，处理效果也有待提高。
    过滤技术
    使水流通过滤料或滤膜等过滤介质，水中的藻类和颗粒物被筛分、截留。过滤工艺的关键是滤速的大小，过滤前投加混凝剂微絮凝可提高过滤效果。余国忠等以丙纶丝为滤料过滤高藻水，藻生物量和叶绿素a平均去除率分别达91%和92%。潘涌璋、郭大句用天然沸石滤床对富营养化景观湖水进行净化试验，COD、NH4+-N、TP和浊度的去除率分别为35.8%、95%、66.7%和77.7%。过滤处理虽然出水水质好，但也存在过滤阻力大、藻类黏液易使滤层板结等不足。
    吸附技术
    向水体中投加吸附剂或使原水流过吸附床层，将污染物和营养物质吸附去除。刘丽娜等用电厂粉煤灰吸附去除城市景观水中的磷，去除率最高可达88I3%，对TN和COD也有一定的去除。吸附饱和后的吸附剂的处理问题是制约该技术大规模应用的瓶颈。