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，卷:14(3)

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除藻技术评价及现场应用建议

*通信:

小公园韩国土木工程与建筑技术研究院土地、水与环境研究所，韩国，电子邮件: (电子邮件保护)

摘要

虽然已经开发了各种除藻技术，但仍然很难根据特定的现场条件(如藻华发生的时间和程度)选择合适的方法。在大韩民国，国内开发的技术分为物理、化学、生物和收敛控制。调查发现，32.2%的国内技术采用了水循环等物理控制，25.0%的国内技术采用了混凝剂等化学控制。生物方法，包括微生物培养、浮游动物(使用放牧系统)和湿地，占21.4%。同时,大多数这些藻类的去除技术是为aA€œAttentionaA€和aA€œWarningaA€阶段,只有21.4%被认为适用于aA€œ质量occurrenceaA€阶段。综上所述，在藻华发生的早期和预防阶段，选择去除技术的频率分布均匀，而在发生显著藻华的情况下，化学去除是最受欢迎的选择。

关键字

藻华;除藻技术;分类;藻类的生长

简介

面对…气候变化，营养物质持续流入生活用水系统，以及“四大河流工程(2009-2013年)”期间因建造渡河结构而增加的水力滞留时间，在韩国观察到大型河流和湖泊藻类过度增殖[1，2］．据报道，由于水系统的浑浊度增加，溶解氧耗竭，以及[3.-6］．此外，某些藻类产生的气味和有毒物质物种亦损害了水资源的价值和质素[7］．在过去的许多研究中，水温、光照强度、营养物质、水流速度和分层经常被引用为影响藻类生长的主要因素[8-11］．

利用各种技术的除藻方法已经在国际和国内得到开发和应用，以改善水资源质量和降低污染风险。然而，许多环境因素的复杂相互作用是藻类生长的原因，这意味着藻类增殖和严重藻华的可能性是由气候、盆地形态、水体特征和其他物理、化学和生物因素决定的[2］．

为了有效地控制藻类，我们需要为每个地点实施定制的除藻技术。在大韩民国，大多数国内开发的除藻技术虽然在短期和小区域有效，但不可持续，成功实施的案例很少，特别是在季节和水力条件波动很大的主要河流中[2］．本研究旨在探讨具有有效减藻和控制生长能力的除藻技术在国内外的发展趋势低水生系统的环境风险，以及如何使用这些技术。

材料与方法

本研究的重点是韩国已经商业化的32种藻类去除技术。我们试图从许多方面(特性、可用性、经济等)，并寻找藻类的技术补充和审查管理从更大的角度看未来的政策。此外，我们还调查了藻类管理并对其是否可用于相关工作进行了研究。

根据我们的研究方法，根据其理论原理，将以往应用的和目前国内外使用的除藻方法分为物理、化学、生物和收敛控制(使用两种或两种以上独立技术的控制)四类。物理控制的例子首先包括水循环、过滤和超声。更具体地说，物理控制有水循环装置(喷涂、叶轮、船舶等)和一些微观技术。化学控制是一种利用化学反应来干扰或抑制藻类生长的技术。化学技术包括混凝剂、光降解、等离子体、萘醌和一些过滤技术。生物技术可能包括微生物培养、浮游动物(使用放牧系统)和湿地。

在这方面，所有技术的分类系统参照《中华人民共和国专利法》的实施规则法律关于保护水质和水生生态系统(第543号，环境部)”第7条附件5在大韩民国本研究。

此外，我们还考虑了海藻繁殖期的阶梯式应用。根据国内使用的藻华预警系统，将藻华周期分为三个阶段。藻类爆发预警系统的分类是一个重要的标准，因为它可以根据藻类爆发的情况作出反应。第一阶段为“注意(蓝藻细胞数超过1000个/mL)”，第二阶段和第三阶段分别对应“警告(蓝藻细胞数超过10000个/mL)”和“大量发生(蓝藻细胞数超过1000000个/mL)”状态。针对这些部分，我们对藻华预警系统发生时的适宜技术进行了重新分类。

结果

除藻技术的分类

本研究中，国内除藻技术的分布为:物理控制32.2%，生物控制21.4%，化学控制25.0%，聚合控制21.4% (图1）.

物理对照大致分为四种，水循环55.6%，超声22.2%，微泡11.1%，过滤11.1%，所用物理对照多为水循环和机械混合。生物防治方法增加了资源竞争。生物防治表现为3种类型，微生物培养50.0%，湿地33.3%，浮游动物16.7%。化学控制由五种类型代表，混凝剂42.9%，光降解14.3%，等离子14.3%，萘醌14.3%，过滤14.3%。对于收敛控制，物理和化学处理方法的结合证明是最常见的。收敛控制分为3种类型，微泡50.0%，收获船33.3%，微生物培养16.7%。其中许多技术应用于小池塘和湖泊，而应用于河流的技术仅限于机械混合、混凝和漂浮人工湿地。

结果表明，物理防治率最高，生物防治率相对较低低率。物理控制的水循环部分最高，微气泡部分最低。但是，在微气泡的情况下也可以看出它被广泛应用于收敛控制。

藻类技术应用阶段分析

根据藻华预警系统，韩国的藻华有三个主要阶段。在韩国，Chl-a曾被指定为发布藻华警报系统的标准，但已被修改为蓝藻数量细胞自2016年起为主要参数。

本研究根据藻华预警系统所处的阶段来分布除藻技术表1．在“注意”期有较高的物理和生物防治率(分别为66.7%和50.0%)。“警告”期生物控制和收敛控制比例较高(分别为50.0%和50.0%)。但“大量发生”期化学防治率较高(57.1%)，物理和生物防治未见资料。

表1:根据藻华预警系统的不同阶段分布除藻技术。

也就是说，在藻华早期，“注意”和“警告”阶段主要采用物理和生物防治，而在藻华后期，“大量发生”阶段主要采用化学防治。

技术开发率集中在藻华早期的“注意”期和“警告”期(分别为35.7%和42.9%)。但是，“大量发生”时期的技术出现率代表了一个低价值高于藻华初期(21.4%)。这意味着相对缺乏适合于藻华高峰期的除藻技术。由此可见，藻华后期后期管理技术在未来的发展中具有重要意义。

因此，根据藻华发生的时间，进行除藻技术是很重要的。如果该方法侧重于在早期抑制藻类生长，而不是直接清除藻类，那么在藻华开始之前使用该方法是合适的。在观察到藻类在一定程度上生长的情况下，除藻和控制必须合作进行。

此外，在藻华预警系统中，处于“警告”状态，即藻生成和增殖同时发生的第二阶段，必须同时进行除藻和控制生长。由于仅仅通过水循环不能有效地控制藻类，因此必须同时使用超声波、混凝和大麦秸秆等附加技术。在“大量发生”状态或第三阶段，关键目标必须集中在去除藻类上，常规使用结合混凝的技术。此外，在这种情况下，必须合作进行额外的工艺以提高混凝效率。因此，控制和除藻方法的应用必须根据藻华的阶段，综合考虑每种方法的优缺点。最后提出的技术措施包括疏浚和沉降。

国外的除藻方法

要解决上述问题，需要参考国外类似案例进行除藻。在美国，针对小池塘和湖泊的主要藻类控制方法包括超声波和表面撇脂技术。然而，一种名为“大麦秸秆”的传统方法，尚未得到科学上的具体证明，正在河流中尝试减少藻类数量。此外，虽然最初是为了保护水资源，但也使用了用球覆盖整个水面的“遮阳球”技术。另一方面，日本湖泊的主要藻类控制技术包括使用容器结合超声波和机械混合，以及使用天然材料进行凝固。此外，中国当局利用疏浚工程，人工通气，水文操作，机械除藻，和生物防治人工湿地、生态调控、生物浮岛等技术。

讨论

在国内环境中，河流中的藻类问题明显高于湖泊。因此，选择的除藻技术必须适合国内河流环境。浅水河流的藻华通常是由周围植物引起的，而国内河流的藻华问题主要是由浮游植物的蓝绿藻引起的。这意味着韩国河流和溪流中浮游植物发生藻华具有更大的社会意义。

大韩民国地方当局最近声称，有计划进行水文控制以控制藻类。在这样的计划下，可能很难实施需要在水体中安装结构的技术，如机械混合、循环和漂浮的人工湿地，因为一旦上游大坝放水，它们可能会被破坏。但是，随着水文操作的进行，控制藻类的方法仍然必须应用于河流干流附近的地区，这些地区在放水后仍然可能出现藻华。根据KWRC进行的一项研究(2016年)，在河流表面的许多点、支流以及干流和支流之间的汇合处观察到高浓度的藻类。

基于这一观点，如果持续观察到藻华，可以选择可持续的减藻技术，如果大规模发生藻华，则可以选择短期技术。大多数可持续的藻类去除技术是基于物理手段，如曝气、机械混合、循环和超声波，而化学方法，如混凝和聚合技术，包括混凝，可以作为短期方法。

同样，如果藻类繁殖被认为是人类无法控制的，则必须采用基本的藻类去除方法。光照、水温和营养物质是影响藻类生长的主要因素，而水速也可能影响藻类生长[8-11］．例如，“遮阳球”法是一种通过阻止藻类的光合作用来限制藻类生长的代表性技术。

但是，对其他水生生物的防光照射效果尚未进行研究，仅认为适用于用于饮用水的水资源。此外，除非整个水体都被覆盖，否则阻挡光线可能是无效的。目前开发的技术都不是通过直接控制水温来工作的，也许除了上游大坝的地下水排放。虽然向溪流排放冷水可有效减少蓝绿藻的数量，但随后的“冷冲击”可能会对其他水生生物造成不良影响[12］．

同时，通过吸附磷的混凝技术限制了藻类生长所需营养物质的浓度。作为一个典型的例子，可以考虑“磷锁”，一种吸附磷以去除藻类营养物质的技术。然而，很难说“磷锁”将磷从水系统中去除，因为在这个过程中营养物质只是吸附在河底。此外，除磷以外的营养物质的吸附也会增加NH的浓度₄⁺和氧化铁离子相对[13］．

结论

在本研究中，我们对韩国的除藻技术类型进行了分类，并按发生时期进行了分类。国内除藻技术分布为物理控制32.2%，生物控制21.4%，化学控制25.0%，聚合控制21.4%。

从应用阶段来看，在藻华早期，物理和生物防治主要采用“注意”和“警告”期，而在藻华后期，化学防治主要采用“大量发生”期。

通过本研究结果提出的建议内容如下。国内外使用的大多数藻类控制方法都是基于物理技术。然而，人们认为最适合“大量发生”阶段的控制方法是凝血等化学控制，尽管这种方法有时被认为是环境问题。每种藻类控制和除藻技术都有其各自的优点和缺点，因此必须首先对目标地区进行环境调查，以确定有关的资料，例如物种责任人、发生周期、频率、流域特征。根据增殖的程度，可以在各种除藻技术中选择最有效的方法并随后加以使用。

确认

本课题由“藻类的发展”资助管理利用溪流中的溪流结构”(代码18AWMP-B112149-04)，由MOLIT(国土交通部)资助。

参考文献

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