打撈藍藻有用嗎？能消除藍藻爆發嗎？

「本文來源：科普中國」

引言 2007年太湖供水危機後開始打撈藍藻14年，打撈藍藻有用嗎？能消除藍藻爆發嗎？這是關心太湖人士都關心的問題。本文從打撈藍藻必要性可能性、打撈效果存在問題、藻水分離等方面論述，結論是打撈藍藻在以往階段有相當的不可替代的作用，可消除水源地藍藻爆發“湖泛”型供水危機及一定程度減輕富營養化。其問題是打撈後藻密度仍越升越高，藍藻爆發程度沒有減輕，無法消除藍藻爆發。必須開創治理太湖新階段，改變以往僅在藍藻爆發期間打撈水面藍藻習慣為全年打撈消除水面水體和水底藍藻的策略，密切配合其他治理措施在2035年消除太湖藍藻爆發。

一、藍藻及其爆發

1 藍藻

藍藻也稱藍綠藻或藍細菌，是地球上分佈最廣、適應性最強的光合自養生物。

藍藻，在生物三界系統學說中屬於植物界，故許多專家稱之為浮游植物；在生物六界系統學說中分屬為藍藻界。藍藻一般可分為固N藍藻和非固N藍藻。

2 藍藻爆發

藍藻爆發是以藍藻為主的藻類，在水體富營養化等合適生境及缺少種間競爭條件下，快速生長繁殖，達到一定密度，大範圍聚集於某處水面為視覺能見的現象。藍藻爆發是藍藻水華爆發的簡稱，是應消除和能消除的，而一般沒有爆發的水華是沒必要清除，也難以全部清除。

太湖小規模藍藻爆發始於1990年，爆發規模日益增大，爆發程度越來越嚴重，至2006-2007年達到頂峰，2007年發生聞名世界的529太湖供水危機，當年開始打撈藍藻工作。

3 藍藻爆發作用危害

作用。藍藻的光合作用產生大量氧氣，在地球全盛期7億年前的歷時28億年之久使地球表面大氣從無氧變為有氧過程中發揮巨大作用；藍藻爆發能吸取水中大量P N物質，若及時打撈藍藻就能有效清潔水體。

危害。藍藻存在藻毒素，藍藻持續爆發、堆積會產生臭氣、黑水，影響水源地安全供水、影響水生動物生存，影響水體環境質量，影響人類居住和風景旅遊環境。

二、打撈藍藻必要性可能性

1 必要性

① 打撈藍藻是當時學術界中唯一沒有爭議的清除藍藻方法。② 是落實《太湖水環境綜合治理總體方案》。③ 是治理富營養化。④ 能減輕底泥汙染和藍藻爆發。⑤ 是消除規模“湖泛”的重要措施。

2 可能性

① 打撈藍藻在當時清除藍藻的物理、化學、理化、生物（微生物）、生化等技術中是最可行的。② 藍藻爆發聚集於下風處為打撈藍藻提供基本條件。③ 有打撈藍藻技術裝置和人才。④ 具有一定經濟實力。⑤ 有良好社會效益。⑥ 有一個能接受的成本。

3 打撈藍藻的作用

大規模打撈藍藻是有效治理藍藻的一項應急性措施。2007年開始打撈藍藻預示著太湖治理結束了1990-2007年太湖富營養化程度越治越高的怪現象，開創了治理富營養化和藍藻的新階段。

⑴ 打撈藍藻能清除藍藻及其所含N P和有機物

藍藻爆發為人們提供一個有效清除部分藍藻及其所含N P的機會，明顯改善區域性水域水質。在每一次藍藻爆發初期而未死亡時打撈效果最好。持之以恆打撈消除藍藻，加上其它配套措施，太湖水質必能得到很好改善。

⑵ 打撈藍藻能減輕藍藻爆發程度

打撈藍藻可以直接清除藍藻，削減藍藻種源；可削減N P，一定程度上減慢藍藻生長繁殖速度；有效減輕打撈水域藍藻的爆發程度，降低藍藻在藻類中比重。

⑶ 消除藍藻爆發型“湖泛”，保護水源地安全供水

打撈藍藻能消除藍藻持續爆發在某沿岸水域的大量聚集、堆積現象，消除水源地藍藻爆發型“湖泛”，保護水源地安全供水，確保不再發生2007年太湖529供水危機事件。

⑷ 改善水生物多樣性和水環境

大量清除藍藻，在一定程度上打破夏秋季節湖泊藻類中藍藻佔絕對優勢的局面，改善其它各類水生物生境，有利於豐富水生物多樣性，改善太湖總體水環境。

⑸減少內源底泥汙染

水體中P N及部分空氣中N → 藍藻吸收 → 藍藻爆發 → 藍藻死亡 → 回到底泥 → 釋放入水，這一個迴圈過程中的N以及有機質是一個增加的過程，水體中P在一定階段也是增加過程，總體上藍藻爆發增加底泥、水體汙染。打撈藍藻可在一定程度上減少底泥釋放N P汙染，減緩藍藻增殖速度，減輕產生嚴重“湖泛”的隱患。

三、打撈藍藻的歷史

為治理湖泊藍藻爆發和富營養化，早已有專家學者提出打撈藍藻的方法和進行試驗實踐。

B。J。內貝爾早在20世紀80年代出就說過，“一次有效打撈可以在好幾年內控制藍藻的爆發，直到湖泊積累到足夠的營養為止” 。事實上現今藍藻爆發程度較80年代嚴重的多，須年年有效打撈消除藍藻及其數量須超過一定量才能控制藍藻爆發程度。

1990年太湖第一次藍藻規模爆發前，《水資源保護工作手冊》（1988年）就提出人工撈藻法；日本在20世紀70～80年代就使用機械打撈藍藻和藻水分離，並具一定規模；歐洲國家此後也開始實施此工作；中科院水生生物研究所在1997年於昆明滇池開始機械打撈藍藻的小試，1999年世博會前推廣應用，2001年4月～2002年11月進行機械打撈藍藻的規模試驗示範，以後每年在滇池外海北岸水域打撈藍藻水數十萬m3，但藻水未作處理而排入下游河流；1999年9月七O二所試驗成功藍藻打撈船，但由於當時眾多客觀原因未能投入使用。

無錫市水利局主持編制的《太湖梅梁湖生態清淤工程》（1999、2000年）、《無錫市水資源保護和水汙染防治規劃》（2004年）、《無錫市水生態保護和修復規劃》（2006年）、《無錫市水資源綜合規劃》（2008年）等檔案中都提出了機械打撈藍藻的措施。

雲南德林海生物技術有限公司於2007年7月6日獲得“能防治水華爆發及水體富營養化的水-藻自體迴圈站”的發明創造專利，又獲得了“囊內脫水技術處理藍藻漿的工藝”、“一種藍藻藻漿脫水處理的方法”、“氣浮除去藍藻的方法”的發明創造專利。雲南德林海生物科技有限公司後在滇池北部海埂公園附近水域進行了大規模機械打撈藍藻和藻水分離試驗，裝置規模為1萬t/d，2007年11月～2008年12月共打撈藍藻水67萬m3及進行藻水分離、無害處置；巢湖在2010年開始實施打撈藍藻和藻水分離。

2007年“太湖5。29供水危機”後，無錫市政府實施大規模人工打撈藍藻；2008年5月，由雲南德林海生物科技有限公司在無錫市梅梁湖北部錦園進行機械打撈藍藻和藻水分離試驗，獲成功；2009年在太湖周邊城市全面推廣“德林海”打撈藍藻和藻水分離技術（簡稱“德林海”技術）；2010年在太湖實驗成功了錦禮藻水磁分離技術和裝置，並開始推廣。

2007年後治理太湖事實證明，打撈藍藻在當時治理太湖過程中起到相當作用，但僅能作為應急措施，可一定程度減輕富營養化，而不能消除藻爆發，只有更徹底的深度除藻，消除水面水體和水底藍藻，才能消除藍藻爆發和富營養化。

四、打撈藍藻的技術裝置

1 以藍藻去向分類

據當時技術可分為：① 打撈藍藻移出水體，置於岸上處理。② 打撈藍藻移至處理藍藻船處理。③ 打撈藍藻處理藍藻一體化工作船。

2 擇優選擇技術裝置

⑴ 擇優選擇的原則

① 能最大限度清除水體中藍藻、移出太湖水體，使藍藻及其所含的N P和有機質不再進入太湖水體。② 有利於進行無害化處置和資源化利用。③ 在全太湖具有可推廣性。④ 產生副作用最小。⑤ 打撈效率高，成本相對較低。

⑵ 擇優選擇

根據上述原則，對系列技術裝置進行試驗，包括打撈藍藻技術及其他除藻技術。總結試驗結果，認為打撈藍藻技術最為可靠，其他治理藍藻技術暫不採納。

根據當時條件決定採納以泵吸式為主的打撈藍藻裝置：① 固定式吸藻平臺。② 可移動式吸藻平臺。③ 吸藻打撈船。④ 移動式打撈藍藻和藻水分離聯合工作船。

⑶ 提高打撈藍藻效率的主要因素

提高打撈藍藻效率的因素包括：打撈藍藻裝置本身的效率、打撈的外部條件和打撈機制。其中外部條件主要是藍藻富集程度和氣候環境條件，打撈含藻率高的藻水要比打撈含藻率低的效率高數倍至百倍。必須同時研製、選擇高效合適的打撈裝置、富集攔截藍藻設施及科學的打撈機制。

3 富集和攔截藍藻設施及作用

⑴ 富集藍藻是利用一定形狀的圍隔等設施或有利地形，引導藍藻合理流動，使藍藻富集於有利形狀水域內，提高藍藻的濃度、提高打撈藍藻效率。

⑵ 攔截藍藻是為保護重要水域如水源地和重要風景區，利用圍隔等設施或有利地形攔截、阻擋藍藻，使大量藍藻不進入重要水域。

⑶ 富集和攔截藍藻設施二者可密切結合，效果更好。設施一般分為固定式和可移動式二類。若利用水域有利形狀設定圍隔可得到更好效果。

五、打撈藍藻的環境條件

打撈藍藻量與氣象水文條件密切相系，主要是水溫、水流、天氣、風等。

1 氣象水文條件

在水溫25～34℃的晴天，藍藻生長最快，打撈藍藻最多；在順風向的湖灣或凹岸處，藍藻大量聚集、堆積，打撈藍藻最多；長時間連續陰雨天，打撈藍藻少；主要是打撈表層藍藻。

2 打撈藍藻的時間和水域

⑴ 全年打撈藍藻開始時間一般為4月下旬～5月，其時水溫一般≥200C；打撈結束時間一般為11月-12月上半月，其中有時水溫雖低於180C，但此是打撈藍藻收尾期，仍有一定的藍藻打撈量。

⑵ 打撈藍藻量較高的5～11月，此時水溫在20～320C；全年打撈藍藻時長為180-250天。個別年份可達300天。

⑶ 打撈量最多水域為梅梁湖、貢湖、西部沿岸水域、竺山湖。這些水域打撈量佔太湖打撈總量的絕大部分。

⑷ 打撈量主要由風向和水流方向確定。目前主要是沿岸定點打撈，所以決定打撈量的主要是風向及水流：如東南風、南風及東風時，藍藻順風向移動，大量漂浮向太湖北部水域的梅梁湖、貢湖、竺山湖，部分漂浮向太湖西部沿岸水域。

3 藻水濃度

藻水濃度，決定打撈時間和地點。① 機械打撈藻水濃度含藻率（dw）為0。1～1%。② 人工打撈藻水含藻率為0。4～3%。2008年起機械打撈的比例逐漸增大，人工打撈藻水比例降低，僅用於機械無法作業的蘆葦叢或淺水區域。

六、打撈藍藻狀況

1 人工打撈至機械打撈

2007年529供水危機後，因當時還未研究出合適的打撈藍藻裝置，所以全部為人工打撈，參與人工打撈的人員有2萬人，人工打撈是用勺子等工具或細網打撈，藻水置於船內運走。 2008年開始用機械打撈，主要用水泵吸取藻水，用機械打撈替代人工打撈，機械打撈藻水比例越來越大，人工打撈僅限於機械無法作業的蘆葦叢或淺水區等水域。2020年有打撈運輸裝置145臺（艘），生產人員400-1400人、平均923人。2020年參與打撈藍藻、藻水分離的生產人員僅為2007年人工打撈時候的5%左右。

2 打撈藍藻量

隨著使用機械打撈以藍藻為主的藻水（簡稱藻水）的裝置越來越多、裝置越來越好、經驗越來越豐富，打撈量越來越多。

據統計，2007-2020年太湖共打撈藻水2002萬m3。其中無錫市1660萬m3、佔83%。從無錫市打撈藻水統計表（表1）中可以看出，年打撈藻水量基本呈逐年增加趨勢。打撈量從2008年49。5萬m3增加至2020年的169。8萬m3，為3。43倍。其中最多的為2017年的214。9萬m3。

表1 無錫市打撈藻水和水草統計（萬t）

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七、打撈藍藻效益分析和存在問題

1 效益分析

總體上，打撈藍藻在以往階段起到較好的不可替代的作用。

⑴ 消除水源地“湖泛”保證供水安全。

⑵ 消除在沿岸水域藍藻爆發堆積死亡的不良視覺和嗅覺效果，改善包括水環境、人據環境和風景旅遊環境。

⑶ 減少太湖P N和藍藻數量。2007-2020年打撈藻水2002萬m3、可產出藻泥77萬t 。其中，藻泥含水率87%計，藍藻幹物質含量以P 0。68%、N 6。7%、有機質76。7%計，打撈的全部藻水相當於清除P 0。068萬t、N 0。67萬t、有機質7。7萬t。

⑷ 節約自來水制水成本。

2 存在問題

⑴ 打撈藍藻是應急措施。僅打撈打撈水面上的臨時聚集堆積的藍藻。

⑵ 打撈藍藻能力較低。年打撈藍藻數量僅為太湖藍藻年生成量的2-4%，此措施無法消除藍藻爆發。

⑶ 打撈藍藻未能使藻密度下降反而升高。如根據太湖局資料2009年至2020年太湖藻密度從1447萬個細胞/L增加至9200萬個細胞/L、為6。3倍。其中太湖湖心水域同期升高為19。18倍，其藻密度大幅升高帶動全太湖中下游水域大面積升高，原無藍藻爆發的東太湖、東部沿岸水域均發生小規模藍藻爆發。

3 小結

⑴ 要改變現有打撈藍藻技術。將現有僅在藍藻爆發期間打撈水面藍藻措施改變為全年打撈水面水體和水底藍藻。

⑵ 打撈消除藍藻應成為長期措施。要使打撈藍藻這一應急措施轉變為打撈消除藍藻的長期措施。要從思想上和技術上進行必要的調整，使其對於目前藍藻年年持續爆發起到有效的扼制作用，配合其他相關治理技術加快推進消除藍藻爆發的程序。

八、藻水分離

2007年打撈藍藻後，面臨打撈藍藻難以繼續實施的大問題：即藍藻打撈上岸後，平均每年百萬m3的藻水需相當多池塘等存放場地，流域土地緊缺，怎麼辦？最好解決辦法是藻水分離、減少體積。

1 藻水分離的必要性

① 藻水分離減少體積，可減少存放場地。② 減少運費。據計算1m3藻水的運輸費用為63元。每年打撈藻水量100萬m3計，需要6300萬元運輸費用。③ 減輕藻水的二次汙染。可減少或消除藻水對環境的二次汙染，包括產生臭味和有毒氣體的汙染；藻水下滲對地下水造成嚴重汙染對周圍水體的嚴重二次汙染。④ 藍藻資源化利用必須實施藻水分離。否則含水率過高無法進行資源化利用。

2 藻水分離的可能性

① 充分認識到藻水分離的必要性。② 已有藻水分離的人才技術。 ③ 已有藻水分離的裝置。

3 藻水分離技術裝置分類

⑴ 藻水分離技術及其共同點。藍藻是水體中懸浮物，所以藻水分離技術的共同點是根據藻類可上浮的特性，利用分離懸浮物的技術使藻類與水進行分離，達到脫水目的。藻水分離常用技術：氣浮法；混凝法；離心法；壓濾法；磁分離法；過濾法；熱水碳化技術。可對這些技術進行綜合使用，以提高藻水分離效果，降低藻泥含水率。

⑵ 藻水分離裝置可分為固定式移動式

⑶ 藻泥含水率。現打撈藻水的含水率平均為0。5%；藻水經一次分離得到產品藻泥的含水率為85-90%，平均87%；若經2次處理可達到50%左右，如江蘇中星環保的熱水碳化技術；若經烘乾可達到10-15%。

4 藻水分離的基本狀況

2007-2008年，打撈藍藻後的藻水一般均存放在堆放場地，包括沿湖、平地或山間的池塘、窪地、山谷、廢水庫等，後由於堆放場地均堆滿藻水，難以再找到新堆放場地，就成為成為繼續打撈藍藻的瓶頸，使打撈藍藻工作難以繼續進行。

2009年起開始實施藻水分離，逐步做到當年藍藻水當年分離，由於在7-9月打撈藻水的盛期，無法做到當日打撈當日分離，於是又建設相當多藻水蓄存池，夏天分離不完的藻水於10-12月分離。

無錫市承擔了太湖主要的藍藻打撈和藻水分離任務。2020年無錫市共建有14座藻水分離站，藻水分離能力5。44萬t/d，其中使用德林海混凝氣浮-離心分離技術的為4。34萬t/d，錦禮公司的混凝-磁分離技術的為0。8萬t/d，絮凝疊螺技術（符瀆港）的為0。3萬t/d。2009年開始藻水分離，年產藻泥不足1萬t，後逐年增加，其中2017年最多為13萬t（表1）。

藻水分離後藻泥實際含水率。以往藻泥的含水率一般為85-90%。其間為向美國生產生物塑膠公司提供低含水率藍泥，曾採用加熱烘乾法使含水率達到12%，但成本高。現有江蘇中星環保發明瞭熱水碳化技術使含水率達到50%，成本很低，基本不需外加熱源，可利用藍藻本身具有的熱能量。

5 藻水分離的效果

5。1 總體效果良好

① 不再需要佔用存放場地。② 降低運輸費用。據計算1m3藻水的運輸費用為63元，藻水分離後的體積為原來的1/26，即為3。8%。年打撈藻水100萬m3計，原需運費6300萬元，可節省96。2%。③ 消除藻水二次汙染。

5。2 存在問題

① 耗費較多資金。藻水分離及藻泥運輸費用，一年合計需要投入3000萬元多。② 建造的藻水蓄存池降低了藻水分離後餘水的質量。

九、藍藻的資源化利用

每年打撈藍藻水100多萬m3、藻水分離產生含水率87%的藻泥10萬t。藍藻含有許多可利用物質：P、N、有機質、葉綠素、諸多微量元素，等，均可利用。

⑴ 作為熱源。與其他燃料混合，可發電、供熱。如無錫市惠聯熱電廠用含水率85-90%的藍藻泥作為燃料，2018年開始持續執行至今。

⑵ 生產沼氣。利用藻水分離後含水率85-90%的藻泥進行微生物發酵產生沼氣、沼肥、沼渣。沼氣作為燃料；沼肥為液體，沼渣為固體，可直接作為農田、植被的肥料，也可製成顆粒肥用於花圃、苗圃、綠地。如南洋農畜業有限公司所屬規模養豬場與江南大學合作在2007-2009年建成藍藻與豬糞尿混合沼氣發電廠；無錫市唯瓊生態農業集團與江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所於2008年10月聯合建成純藻泥沼氣發電廠。

⑶ 生產有機肥。無錫天仁生物科技有限公司於2010年7月建成以藍藻為主要原料的有機肥廠，生產有機肥能力3萬t/a，公司持續運行了4年多。

⑷ 生產生物塑膠。利用藻泥中有機質生產可以降價的生物塑膠。但其要求藻泥含水率達到12%。如德林海公司給美國生物塑膠公司供應含水率12%的幹藻泥餅，訂了一次供貨合同。

⑸ 提煉石油。利用藻泥中有機質提煉石油。試驗成功，但未投入生產

⑹ 提煉葉綠素。利用藻泥中葉綠素提煉葉綠素。試驗成功，但未投入生產

⑺ 資源化利用存在問題主要是難以進行商業化運作，沒有政府補貼就不能持久生產

十、進入治理太湖消除藍藻爆發新程序

2007年開始打撈藍藻標誌著治理太湖藍藻的開始，至2020年可作為第一階段，此為良好開端，取得相當成效，但尚無法解決太湖藍藻密度持續增加、高位執行和藍藻年年持續爆發的問題，應開啟治理太湖消除藍藻爆發的新階段。

改變以往僅在藍藻爆發期間打撈水面藍藻的習慣為全年實施消除水面水體和水底藍藻的策略，使藍藻密度小於藍藻爆發的起始水平，以終結太湖藍藻年年持續爆發的現象。

國家發改委 2021-11-24《關於加強長江經濟帶重要湖泊保護和治理的指導意見》發改地區〔2021〕1617號文中提出到2035年，長江經濟帶重要湖泊保護治理成效與人民群眾對優美湖泊生態環境的需要相適應，基本達成與美麗中國目標相適應的湖泊保護治理水平。其中人民群眾對優美湖泊生態環境的需要必然應該是沒有藍藻爆發。

能夠全年深入消除藍藻的最佳技術為水土藍藻三位一體化共治技術（簡稱水土藍藻共治技術）。主要有：① 金剛石碳奈米電子水土藍藻共治技術；② 複合式區域活水提質水土藍藻共治技術；③ TWC生物蠟淨水清淤除藻技術；④ 光量子載體淨水清淤除藻技術；⑤ 固化微生物淨水清淤除藻技術；⑥ 光催化網分解藍藻淨水清淤技術；等。也可採用高壓除藻、湖衛氧（原料為過酸碳鈉）除藻等技術與其他淨化水體和底泥技術組合的技術。根據太湖各水域具體情況擇優選用上述諸技術。

採取水土藍藻共治技術可同時消除藍藻、消除水體和底泥汙染，節省打撈藍藻和藻水分離費用，加快消除藍藻爆發程序。

結論

1 打撈藍藻效益和問題並存

打撈藍藻有較好效益，可在一定程度上削減藍藻數量、減輕富營養化和配合其他措施有效消除“湖泛”型供水危機；但存在相當問題：削減藍藻速度慢、效率低，只能消除太湖藍藻的2-4%。

2 打撈藍藻不能消除藍藻爆發

打撈藍藻十多年，效果較大，但僅此治理技術難以解決藍藻密度持續增長和高位執行的問題，無法解決藍藻年年持續爆發的難題。

3 大規模打撈消除藍藻是治理太湖重要的長期措施

4 需要改進治理藍藻的技術方法

須改變以往僅在藍藻爆發期間打撈水面藍藻的習慣為全年實施分水域消除水面水體和水底藍藻的策略，有效徹底清除以藍藻為主的內源，並與治理富營養化和生態修復等措施密切結合，儘快解決藍藻年年持續爆發的難題。

展望 太湖治理藍藻從人工打撈藍藻始，發展為機械打撈，以後將逐步發展為採用三位一體水土藍藻共治技術，加快治理藍藻，加快消除太湖藍藻爆發程序，在2035年建成為“人民群眾對優美湖泊生態環境需要”的無藍藻爆發的太湖，建設健康的良性迴圈的太湖生態系統，建設永遠美麗的太湖。