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【摘 要】随着人类活动对水域生态系统的影响日益加剧，富营养化已成为全球性的重大水环境问题。本文对国内外藻类的去除技术进行了论述，系统分析了目前各除藻技术的去除效果和局限性，并介绍了一种高级氧化（臭氧）——微纳米气泡联合杀藻的技术。
【关键词】蓝藻；去除；臭氧；微纳米气泡
随着社会经济的增长和人口的增加，人类生活和生产活动加快了湖泊的富营养化进程。从1986年南京玄武湖蓝藻的第一次暴发，到2007年无锡太湖的蓝藻事件；到去年8月江西九江由于连续高温致使蓝藻再次暴发。到目前为止我国有88.6%的湖泊呈富营养化状态，大面积的藻类暴发，严重破坏了水生生态系统的平衡与稳定，因此对含藻水的治理成为给水处理中最紧迫的任务之一[1]。
1.国内外藻类去除技术的研究进展
1.1生物除藻
生物除藻是利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法。利用水生植物净化水体中的氮磷，具有成本低、对环境扰动小、二次污染小等特点。
生物除藻是以大型水生植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，净化污水。 经过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮颗粒，同时对重金属分子也有降解效果[2]。水生植物一般生长快，收割后经处理可作为燃料、饲料，或经发酵产生沼气。
由于目前需要进行水体生态修复的水系条件一般介于V类和劣V类之间，富营养化程度较高，不适合植物生长，利用水生植物来恢复水体中氮磷相对来说仍然比较困难，但水生植物净化水体中的氮磷依然是一种切实可行的富营养化治理方法，该技术具有广阔的应用前景[2]。
1.2化学除藻
化学药剂法是一种工艺简单、操作方便的有效杀藻方法。目前，常用的杀藻剂主要有 CuSO4、高锰酸盐、液氯、ClO2、O3和 H2O2等。虽然CuSO4、高锰酸盐、液氯、ClO2等化学杀藻剂是当前化学控藻技术的主体，但在抑藻的同时也造成了二次污染，对其他水生生物也同样存在毒性，即使在短期内没有不良反应，也可能因在水生生物内富集、残留而存在长期危害，此外被杀死的藻类仍存留于水中，并未解决藻类生长的根源即氮、磷的循环问题[3]。因此，常规化学杀藻剂在大规模实际应用上存在许多局限性。
1.3物理除藻
物理除藻有直接过滤与活性炭吸附、气浮除藻等方式。
对于低浊高藻的湖泊水可采直接过滤（微滤机）的方式，微滤机多采用孔眼为20～40m的滤网，它对藻类的去除率为40%～70%，对悬浮物的去除率可達97%～100%[4]。
活性炭吸附对藻类、藻毒素的去除效果很好，但水中的有机物会影响活性炭的吸附，且活性炭再生也较困难，这使处理成本大大提高[5]。
1.4物理化学法联用
目前应用较多的是臭氧和气浮联用技术。巴黎的Joinville水厂对含有2×107个/L绿藻的原水进行中试试验，采用气浮-预滤-慢滤-臭氧-GAC过滤-消毒工艺，获得极佳的除藻效果，除藻效率可达95%～99%[6]。
2.高级氧化（臭氧）——微纳米气泡联合杀藻
2.1臭氧在藻类灭活中的研究
臭氧的氧化还原电位仅次于氟，是一种氧化性极强的强氧化剂，容易与水中有机物的—C=C—双键反应，具有极强的杀灭蓝藻等微生物的特性。臭氧杀藻机理通常是通过化学、物理以及生物等多方面多种途径来综合杀灭藻类，主要有以下几方面：藻类细胞的细胞膜在臭氧氧化作用下通透性受到破坏，胞内物质发生外泄；臭氧氧化作用下细胞内用于维持细胞正常生命活动的酶类变异，失去活性；破坏细胞内遗传物质，致使细胞正常的新陈代谢活动受到不可逆的抑制，进而使细胞死亡。
然而，在实际的水处理中臭氧的投加量一般只有几个mg/L，只能部分氧化有机物，生成醛、酮、酸等中间物，利用率低，因而单独使用臭氧发生器的去除效果不显著。
2.2微纳米气泡
通常把直径在几十微米和数百纳米的微小气泡称为微纳米气泡，其具有与普通气泡不同的特性，微纳米气泡由于尺寸小，能表现出有别于普通气泡的特性，如存在时间长、较高的界面ζ电位和传质效率高等特性[7]。由于微纳米气泡这些特性，使其在与界面科学相关的技术领域有着良好的应用前景。
存在时间长——普通气泡由于尺寸较大在水中受到的浮力远大于自身重力，因而会迅速上升到水面而破裂。而微纳米气泡由于自身体积很小，在水中所受浮力相应也很小，从而表现出上升缓慢的特性。
传质效率高——当气泡直径较小时，微纳米气泡受到表面张力影响，使得气泡内部压力远大于外界液体压力，从而压缩气泡内部气体形成了自增压效应。当气泡内部发生自增压时，内部压力不断增大，从而促进了气泡内部气体穿过气液界面溶解到液相中[8]。
2.3高级氧化（臭氧）——微纳米气泡联合杀藻
将微气泡发生器与臭氧发生器相结合，可专门用于河湖应急治理，处置各类可能发生突发性水污染状况。利用微气泡全水层扩散等特性解决了臭氧杀藻过程中有效范围小的问题。
臭氧发生器是用于制取臭氧的设备装置，在微气泡上加配臭氧发生器，利用臭氧作为气源，臭氧随微纳气泡在水中扩散，臭氧化学性质特别活泼且溢失率低，利用率高，在一定浓度下可破坏藻类细胞结构，迅速杀灭水体中铜绿微囊藻，没有任何有毒残留，不会形成二次污染。
3.结论
在研究应急处理突发性环境污染物方法时，应遵循国际化学科学研究的前沿——绿色化学12条原则和国际环境科学研究前沿——高级氧化技术原则，力求实现零环境污染、零废物排放。众所周知，臭氧是具有极强氧化能力的氧化剂。它具有极强的杀灭蓝藻等微生物的特性，同时又具有除臭、脱色的特性。
高级氧化（臭氧）——微纳米气泡联合杀藻将微气泡发生器与臭氧发生器相结合，利用微气泡全水层扩散等特性，使臭氧随微纳气泡在水中扩散，在一定浓度下可破坏藻类细胞结构，迅速杀灭水体中铜绿微囊藻，没有任何有毒残留，不会形成二次污染。这种方法不但可以有效杀灭压载水中生物，同时做到零污染、零残留物，是一种切实可行的杀藻方法。 [科]
【参考文献】
[1]钱凯先.国内外湖泊富营养化研究及对策[J].环境科学，1988，9（2）：59-63，11.
[2]高乃云，王学云.水中藻类的嗅味及去除方法[J].净水技术，1999，67（1），36-39.
[3]吕启忠.用硫酸铜及改变水的pH值去除水中藻类[J].中国给水排水，2000，16（5）：68-74.
[4]聂发辉，李田，吴晓芙，王平.藻型富营养化水体的治理方法[J].中国给水排水，2006，22（18）：11-15.
[5]彭海清，谭章荣，高乃云，孟长再. 给水处理中藻类的去除[J].中国给水排水，2002，18（2）：29-31.
[6]Antoine Montiel，Bénédicte Welté. Preozonation coupled with flotation filtration： successful removal of algae[J]. Wat.Sci.Tech，37（2）：65-73.
[7]Takahashi M，Kawamura T，Yamamoto Y，et al.Effect of Shrinkong Microbubble on Gas Hydrate Formation[J]，J Phys chem B，2003，107（10）：2171-20173.
[8]Talahashi M，Chibak，LiP.Free-Radical Generation from Collapsing Microbubbles in the Absence of a Dynamic Stimulus[J].J Phys Chem B，2007，111（6）：1343-1347.
【关键词】蓝藻；去除；臭氧；微纳米气泡
随着社会经济的增长和人口的增加，人类生活和生产活动加快了湖泊的富营养化进程。从1986年南京玄武湖蓝藻的第一次暴发，到2007年无锡太湖的蓝藻事件；到去年8月江西九江由于连续高温致使蓝藻再次暴发。到目前为止我国有88.6%的湖泊呈富营养化状态，大面积的藻类暴发，严重破坏了水生生态系统的平衡与稳定，因此对含藻水的治理成为给水处理中最紧迫的任务之一[1]。
1.国内外藻类去除技术的研究进展
1.1生物除藻
生物除藻是利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法。利用水生植物净化水体中的氮磷，具有成本低、对环境扰动小、二次污染小等特点。
生物除藻是以大型水生植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，净化污水。 经过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮颗粒，同时对重金属分子也有降解效果[2]。水生植物一般生长快，收割后经处理可作为燃料、饲料，或经发酵产生沼气。
由于目前需要进行水体生态修复的水系条件一般介于V类和劣V类之间，富营养化程度较高，不适合植物生长，利用水生植物来恢复水体中氮磷相对来说仍然比较困难，但水生植物净化水体中的氮磷依然是一种切实可行的富营养化治理方法，该技术具有广阔的应用前景[2]。
1.2化学除藻
化学药剂法是一种工艺简单、操作方便的有效杀藻方法。目前，常用的杀藻剂主要有 CuSO4、高锰酸盐、液氯、ClO2、O3和 H2O2等。虽然CuSO4、高锰酸盐、液氯、ClO2等化学杀藻剂是当前化学控藻技术的主体，但在抑藻的同时也造成了二次污染，对其他水生生物也同样存在毒性，即使在短期内没有不良反应，也可能因在水生生物内富集、残留而存在长期危害，此外被杀死的藻类仍存留于水中，并未解决藻类生长的根源即氮、磷的循环问题[3]。因此，常规化学杀藻剂在大规模实际应用上存在许多局限性。
1.3物理除藻
物理除藻有直接过滤与活性炭吸附、气浮除藻等方式。
对于低浊高藻的湖泊水可采直接过滤（微滤机）的方式，微滤机多采用孔眼为20～40m的滤网，它对藻类的去除率为40%～70%，对悬浮物的去除率可達97%～100%[4]。
活性炭吸附对藻类、藻毒素的去除效果很好，但水中的有机物会影响活性炭的吸附，且活性炭再生也较困难，这使处理成本大大提高[5]。
1.4物理化学法联用
目前应用较多的是臭氧和气浮联用技术。巴黎的Joinville水厂对含有2×107个/L绿藻的原水进行中试试验，采用气浮-预滤-慢滤-臭氧-GAC过滤-消毒工艺，获得极佳的除藻效果，除藻效率可达95%～99%[6]。
2.高级氧化（臭氧）——微纳米气泡联合杀藻
2.1臭氧在藻类灭活中的研究
臭氧的氧化还原电位仅次于氟，是一种氧化性极强的强氧化剂，容易与水中有机物的—C=C—双键反应，具有极强的杀灭蓝藻等微生物的特性。臭氧杀藻机理通常是通过化学、物理以及生物等多方面多种途径来综合杀灭藻类，主要有以下几方面：藻类细胞的细胞膜在臭氧氧化作用下通透性受到破坏，胞内物质发生外泄；臭氧氧化作用下细胞内用于维持细胞正常生命活动的酶类变异，失去活性；破坏细胞内遗传物质，致使细胞正常的新陈代谢活动受到不可逆的抑制，进而使细胞死亡。
然而，在实际的水处理中臭氧的投加量一般只有几个mg/L，只能部分氧化有机物，生成醛、酮、酸等中间物，利用率低，因而单独使用臭氧发生器的去除效果不显著。
2.2微纳米气泡
通常把直径在几十微米和数百纳米的微小气泡称为微纳米气泡，其具有与普通气泡不同的特性，微纳米气泡由于尺寸小，能表现出有别于普通气泡的特性，如存在时间长、较高的界面ζ电位和传质效率高等特性[7]。由于微纳米气泡这些特性，使其在与界面科学相关的技术领域有着良好的应用前景。
存在时间长——普通气泡由于尺寸较大在水中受到的浮力远大于自身重力，因而会迅速上升到水面而破裂。而微纳米气泡由于自身体积很小，在水中所受浮力相应也很小，从而表现出上升缓慢的特性。
传质效率高——当气泡直径较小时，微纳米气泡受到表面张力影响，使得气泡内部压力远大于外界液体压力，从而压缩气泡内部气体形成了自增压效应。当气泡内部发生自增压时，内部压力不断增大，从而促进了气泡内部气体穿过气液界面溶解到液相中[8]。
2.3高级氧化（臭氧）——微纳米气泡联合杀藻
将微气泡发生器与臭氧发生器相结合，可专门用于河湖应急治理，处置各类可能发生突发性水污染状况。利用微气泡全水层扩散等特性解决了臭氧杀藻过程中有效范围小的问题。
臭氧发生器是用于制取臭氧的设备装置，在微气泡上加配臭氧发生器，利用臭氧作为气源，臭氧随微纳气泡在水中扩散，臭氧化学性质特别活泼且溢失率低，利用率高，在一定浓度下可破坏藻类细胞结构，迅速杀灭水体中铜绿微囊藻，没有任何有毒残留，不会形成二次污染。
3.结论
在研究应急处理突发性环境污染物方法时，应遵循国际化学科学研究的前沿——绿色化学12条原则和国际环境科学研究前沿——高级氧化技术原则，力求实现零环境污染、零废物排放。众所周知，臭氧是具有极强氧化能力的氧化剂。它具有极强的杀灭蓝藻等微生物的特性，同时又具有除臭、脱色的特性。
高级氧化（臭氧）——微纳米气泡联合杀藻将微气泡发生器与臭氧发生器相结合，利用微气泡全水层扩散等特性，使臭氧随微纳气泡在水中扩散，在一定浓度下可破坏藻类细胞结构，迅速杀灭水体中铜绿微囊藻，没有任何有毒残留，不会形成二次污染。这种方法不但可以有效杀灭压载水中生物，同时做到零污染、零残留物，是一种切实可行的杀藻方法。 [科]
【参考文献】
[1]钱凯先.国内外湖泊富营养化研究及对策[J].环境科学，1988，9（2）：59-63，11.
[2]高乃云，王学云.水中藻类的嗅味及去除方法[J].净水技术，1999，67（1），36-39.
[3]吕启忠.用硫酸铜及改变水的pH值去除水中藻类[J].中国给水排水，2000，16（5）：68-74.
[4]聂发辉，李田，吴晓芙，王平.藻型富营养化水体的治理方法[J].中国给水排水，2006，22（18）：11-15.
[5]彭海清，谭章荣，高乃云，孟长再. 给水处理中藻类的去除[J].中国给水排水，2002，18（2）：29-31.
[6]Antoine Montiel，Bénédicte Welté. Preozonation coupled with flotation filtration： successful removal of algae[J]. Wat.Sci.Tech，37（2）：65-73.
[7]Takahashi M，Kawamura T，Yamamoto Y，et al.Effect of Shrinkong Microbubble on Gas Hydrate Formation[J]，J Phys chem B，2003，107（10）：2171-20173.
[8]Talahashi M，Chibak，LiP.Free-Radical Generation from Collapsing Microbubbles in the Absence of a Dynamic Stimulus[J].J Phys Chem B，2007，111（6）：1343-1347.