藻类对城市供水水质的影响和应对措施

唐善锋

（广西绿城检测服务有限公司，广西壮族自治区 南宁 530029）

1 引言

随着城市化进程的不断加速，城市供水安全问题日益凸显，尤其是在水体受到藻类异常繁殖的影响下。藻类是一类广泛存在于自然水体中的微生物，其生长受环境因素的影响，当水体富含养分，如氮、磷等，以及水温等条件适宜时，藻类往往会发生异常繁殖，形成藻华现象。尽管藻类在生态系统中具有重要作用，但其过度繁殖却可能导致水质恶化，对城市供水系统造成不利影响，这已成为供水管理者和环境保护部门关注的焦点。因此，通过深入探讨藻类对城市供水水质的影响机制，总结应对措施的有效性，进而为城市供水管理提供科学的决策支持。

2 藻类对城市供水水质的影响

2.1 导致水质恶化

（1）藻类过度繁殖引发富营养化。富营养化是城市化、农业、工业等人类活动导致的一种环境问题，大量的排放物和化肥进入水体，使得水中的氮、磷等营养物质浓度升高。这些营养物质是藻类生长的限制因子之一，过量的养分供应使得藻类的生长速率迅速增加，形成了所谓的藻华。这些藻华通常是由一些优势种藻类构成，它们占据了水体中的营养资源，压制了其他水生生物的生长，破坏了生态平衡。

藻华的形成不仅改变了水体的透明度，使水质变得浑浊，还对水中的溶解氧含量造成影响。在藻类过度繁殖时，藻类白天进行光合作用，消耗水中的二氧化碳，释放氧气，从而提高水体的溶解氧含量。然而，在夜间或阴天，藻类停止光合作用，反而进行呼吸作用，消耗氧气，导致水体的溶解氧含量降低，甚至可能引发缺氧的现象，危害水生生物的生存。

（2）藻类代谢产物对水质的不利影响。首先，藻类在生长的过程中释放出的有机物和废弃物会导致水体的有机物含量升高，进而影响水体的自净能力。这些有机物在水体中分解时，会消耗氧气，降低水体的溶解氧含量，导致水体缺氧，危害水生生物的生存。此外，有机物的富集还为细菌等微生物的生长提供了营养源，可能引发水体的富营养化。其次，一些藻类在死亡时会释放出氨氮等营养物，进一步加剧水体中氨氮的含量。氨氮是一种常见的水体污染物，高浓度的氨氮不仅直接影响水体的生态系统，还可能与水中的有机物反应生成致毒的氮化合物，对水质和生态环境造成损害。最后，藻类在一些特定情况下还会产生毒素，如微囊藻毒素、类藻毒素等。这些毒素对人体健康构成潜在威胁，可能通过水体进入饮用水，引发胃肠道疾病、皮肤过敏等健康问题。因此，藻类代谢产物的存在，使得供水厂在水源地水质检测时需要对这些毒素进行监测，确保供水水质的安全。

2.2 影响供水厂处理工艺与水质稳定性

（1）藻类增加混凝沉淀工艺难度。混凝沉淀是供水厂常用的水处理工艺，其通过加入混凝剂使悬浮颗粒凝聚形成较大的沉淀物，从而实现悬浮物的去除。然而，在藻类过度繁殖的情况下，藻类的细小颗粒和胶状物质使得混凝沉淀变得更加困难。藻类颗粒的细小和胶状物质的存在，使其在水中悬浮稳定性较高，不容易被混凝剂迅速聚集凝聚。这意味着在混凝过程中需要投加更多的混凝剂，并且可能需要较长的混凝时间，以确保藻类颗粒被充分聚集并沉淀下来。这不仅增加了处理成本，还可能影响供水厂的处理效率和水质稳定性。此外，藻类在混凝沉淀后可能影响沉淀物的稳定性和性状。由于藻类颗粒和胶状物质的存在，沉淀物的颗粒大小和结构可能不均匀，使得沉淀物的压缩性和滤水性能变差。这可能影响后续的过滤工艺，增加滤料的清洗频率和更换成本，同时也可能导致沉淀池等设备的堵塞问题。

（2）藻类爆发间接影响管道水质及腐蚀问题。藻类繁殖所产生的代谢产物和活性物质可能与供水系统中的金属管道和设备发生反应，引发腐蚀和结垢，从而影响供水水质的稳定性。当供水水质铁锰及钙镁含量较为丰富时，因藻类的代谢所引起的水源的pH变化，易于促进金属管道内壁腐蚀形成的结垢，这些物质当pH变化导致拉森指数改变后，又会解离，导致铁锰类物质释放到水体中，引起“黄水”事故。此外，当采用一些遮光度不好的塑料管材时，若水体在管道停留时间较长，藻类会大量繁殖，附着在管壁上，造成管道堵塞，降低供水系统的运行效率，结垢表面还可能成为细菌和微生物的滋生地，进一步影响水质和供水系统的卫生状况。

3 应对措施

3.1 监测与预警

（1）建立实时监测系统，掌握藻类繁殖情况。实时监测系统能够及时、准确地获取水源地水质信息，特别是藻类繁殖情况，从而实现快速预警和针对性应对。实时监测系统的建立包括以下方面：首先，应布设水质监测站点，涵盖供水水源地、供水管道等关键位置。监测站点应选择具有代表性的区域，确保能够全面了解水体的变化情况。通过监测水体的营养物质浓度、浑浊度、溶解氧含量等指标，可以迅速掌握水体的富营养化程度和藻类繁殖情况。其次，应建立数据传输和处理系统，实现监测数据的实时传输和分析。现代传感器和数据通信技术可以将监测数据迅速传输到供水厂或监测中心，进行实时监测和分析。通过建立数据模型和算法，可以预测藻类繁殖的趋势，提前发现异常情况。

（2）构建藻类繁殖预测模型，提前预警。构建藻类繁殖预测模型，基于水体中的环境因素和历史数据，利用数学和统计方法建立起来，能够预测藻类繁殖的趋势和可能的发生时机，为供水厂和监管部门提供预警信息。首先，藻类繁殖受到水体中环境因素的影响，如温度、光照、营养物质浓度等。构建预测模型需要收集和分析这些环境因素的数据，建立与藻类繁殖的关联模型。通过统计分析和机器学习等方法，揭示这些因素与藻类繁殖的关系，从而为预测提供科学依据。其次，历史数据是建立预测模型的重要基础。过去的藻类繁殖事件和水质数据可以作为训练样本，用来训练模型，使其能够较为准确地预测未来的藻类繁殖情况。模型可以运用时间序列分析、回归分析等方法，识别出周期性变化和长期趋势，为提前预警提供预测结果。最后，预测模型的建立还需要进行验证和优化。可以将已有数据分为训练集和验证集，通过与实际情况的对比来评估模型的准确性和可靠性。在模型中引入实时监测数据后，还可以不断进行调整和优化，提升预测的准确程度。

3.2 水体管理与修复

（1）加强水体生态系统恢复，减少富营养化。首先，水体的植物和动物群落在生态系统中发挥着关键作用。引入适当的水生植物和水生动物，如浮游植物、藻类的天敌等，可以构建更加稳定的生态链条，减少藻类过度繁殖的可能性。这些生物可以竞争藻类的营养资源，限制其生长，从而达到控制藻类繁殖的目的。其次，水体的营养物质输入需要得到控制。限制农业、工业等活动中的养分排放，减少人为因素导致的富营养化，有助于防止藻类的过度繁殖。通过合理的土地利用规划、排污管控等措施，可以减少养分的输入，改善水体质量。最后，水体流动性的提升也对藻类繁殖的抑制有一定作用。增加水体的流动性可以有效稀释富营养化物质，降低藻类的生长机会。这可以通过调整水体的流速、清淤等方式实现，帮助维持水体的生态平衡。

（2）引入适当的生物控制手段，控制藻类数量。生物控制可以利用天然的生物相互关系，通过引入天敌来抑制藻类的生长，从而降低其数量和影响。首先，引入一些食草性的水生动物可以帮助控制藻类数量。例如，一些食草性鱼类，如草鱼、鲫鱼等，引入适量的这些鱼类可以有效限制藻类的生长。同时，这些食草鱼类还能够维持水体中的生态平衡，降低富营养化程度。其次，引入一些天敌，可以通过捕食藻类来控制其数量。例如，某些浮游动物如水虱、小型甲壳类等是藻类的天敌，它们可以有效消耗藻类，减少其生长。此外，一些浮游动物还能够搅动水体，降低藻类的聚集程度，防止藻华的形成。最后，一些微生物也可以作为生物控制的手段。一些特定的细菌和微生物可以分解藻类代谢产物，降低水体中有机物和营养物质的浓度，从而限制藻类的生长。这需要适当的环境调控，以保证这些微生物在水体中发挥正面作用。

3.3 预处理与加工技术升级

（1）优化供水厂工艺，适应藻类影响。首先，可以考虑引入更强效的混凝剂和絮凝剂，以增强悬浮物的凝聚性。在藻类过度繁殖时，水中的胶状物质和微小颗粒使得混凝沉淀工艺变得困难。通过选择合适的混凝剂和絮凝剂，可以有效促使藻类和其余的悬浮颗粒聚集并沉淀，从而实现水体的澄清。其次，升级过滤技术也是一个重要的优化方向。传统的砂滤等过滤方法可能在藻类过度繁殖时效果不佳，因为藻类细小的颗粒可能通过过滤层逸出。采用更加先进的过滤技术，如微滤、超滤等，可以更有效地去除微小的藻类颗粒和代谢产物，保证过滤效果。

（2）引入高级氧化、活性炭等技术去除藻类代谢产物。首先，高级氧化技术包括紫外光/氢氧自由基技术等，具有较强的氧化分解能力，可以有效降解藻类代谢产物。这些技术利用紫外光、氢氧自由基等强氧化剂，将有机物质氧化分解为无害的物质，从而降低水中有机物和毒素的浓度。通过在供水处理中引入高级氧化技术，可以有效减少藻类代谢产物对水质的不利影响。其次，活性炭是一种常用的吸附材料，可以有效去除水中的有机物和色素等。引入活性炭吸附工艺，可以将水中的藻类代谢产物吸附到活性炭表面，从而减少其在水体中的浓度。同时，活性炭还具有一定的生物降解能力，能够进一步降解吸附的有机物，有助于提高水质的净化效果。

3.4 紧急响应与危机处理

（1）建立应急预案，迅速应对藻类突发情况。首先，应急预案需要明确责任分工和工作流程。明确相关部门和人员的职责，确保在紧急情况下能够迅速启动，并有序地开展各项应对工作。这包括供水厂、监管部门、环保部门等多个部门的协同合作，确保信息的及时流通和决策的迅速做出。其次，预案中应包括紧急监测和评估的措施。在藻类异常繁殖突发时，需要通过实时监测手段获取关键数据，如水质指标、藻类密度等，以评估水质状况的变化。基于准确的监测数据，可以更好地判断紧急情况的严重性，并采取相应的应对措施。最后，应急预案还应包括一系列应对措施和方法。例如，可以制定快速清除藻类的方法，如物理清除、化学药剂处理等。预案中也可以考虑引入临时的水源调配方案，以保障供水的连续性。同时，应急预案中也应包括应对公众关切和传媒关注的沟通方案，确保信息的准确传达，维护公众的信心。

（2）提供备用水源，保障城市供水稳定。备用水源可以在供水系统出现紧急情况时，保障供水的连续性，减轻紧急情况对城市居民生活和工业生产的影响。首先，备用水源可以是来自其他水源地的水体。这些水源地可以位于不同的地区，具备独立的水质保障系统。在藻类异常繁殖影响水源质量时，可以及时切换到备用水源，保障供水水质的稳定。其次，备用水源也可以包括地下水储备。地下水相对稳定且不易受到外界环境的影响，因此作为备用水源具备较高的可靠性。在供水紧急情况下，可以通过地下水抽取设备将地下水提取出来，经过适当的处理后投入供水系统。最后，建立紧急调配机制也是保障备用水源有效使用的重要环节。当藻类异常繁殖影响供水水质时，需要迅速调动各方资源，确保备用水源的连续供水。这需要有清晰的指挥体系、协调机制以及信息共享平台，以确保紧急时刻的有序响应。

4 结语

综上所述，藻类异常繁殖对城市供水水质带来的影响是一个综合性问题，需要采取多方面的综合应对措施。监测与预警、水体管理与修复、预处理与加工技术升级、紧急响应与危机处理等措施相互配合，将有效减少藻类对城市供水水质的不利影响，保障城市供水的安全和稳定。同时，还需要相关部门、供水厂、监管部门等多方共同努力，形成协同合力，应对藻类异常繁殖所带来的挑战。