集成水路污水处理：蓝藻抑 硅藻生 氮磷减
■ 新闻背景
日前，由中国科学院地质与地球物理研究所主办的“2009水环境与健康国际学术会议”于北京召开。会议从中国水资源环境与饮水安全现状及发展趋势；水资源环境相关领域环保技术政策、法规、标准研究；污水处理前沿技术三个方面进行了主题讨论。
会议上，一项关于水体富营养化处理的集成水路技术引起各方关注。技术发明人许靖华院士认为，城市化最重要的一点，就是要将废物、废气循环利用。在他眼中，被认为是废气的二氧化碳是可以用来做环保、做生物燃料的资源。
集成水路污水处理技术既净化了污水，又可带动生物产业链，可实现社会效益、环境效益和经济效益的统一
■ 将新闻进行到底
太湖、滇池、巢湖为代表的地表水源年年遭蓝藻肆虐，尽管国家已投入巨资加大治理力度，尽管各类新技术层出不穷，但形势依然不容乐观。
创新性、有效性和实用性是考量一项新技术的重要标准，目前，国家863项目“集成水路循环污水处理技术研究”引起关注，效果到底怎么样？且看看一只鱼会怎么说。
——效果——
一只小鱼眼中的变化
我是一只小鱼，每天自由地游在北京稻香湖景酒店的湖水里。这片水域里不仅有大量我爱吃的硅藻，风景亦是如画，远处几只野鸭吃饱了向游人示好，近处一只鹈鹕则在悠闲地梳理着羽毛。
不论你看到还是听我说到这样的场景，一定想不到几年前，就在这片湖水畔，发生过这样的一幕：几位酒店的客人摆好了烧烤架，兴致勃勃地准备来个BaBeQ，谁知柳梢摇摆，小风袭来，一阵恶臭将几个熏得人仰马翻，忙收拾家伙败下阵去。
臭从何来？就是这片湖水，准确地说是滋生了大量蓝藻、绿藻的湖水。由于人类的污染，我生活的水域氮磷含量猛增，医学上叫“营养过剩”，水体的富营养直接导致蓝藻、绿藻大量繁殖。氧气让它们耗尽了，小鱼小虾们夭折了，同时，蓝藻、绿藻的生命代谢也给湖水带来了大量废物，这样的水浑浊无比，腥臭难闻，水面还被一层厚厚的绿藻覆盖。
这样的水质，让我们小鱼无立足之地，让酒店的胡董事长颇为挠头，因为这极大地影响到了经营。于是他请来了很多的技术人员，但很多都是无功而返，直到一位白发老者的出现。
这位老先生建立起一个水转换器，先把水过滤了一遍，然后往其中注入了很多气体，听鱼说那气体是二氧化碳。渐渐地，我们发现蓝藻、绿藻慢慢变少了，我们喜欢吃的硅藻多了起来。而且硅藻在繁殖的过程中能大量吸收去除水中的氮和磷，还能靠很强的吸附能力去除水中的脏东西呢！慢慢地，水质变好了，好到如果这些经过二级水转换器处理过后，就可以达到饮用水源的水标准。这下鱼儿高兴了，胡董事长也笑开了。
后来，我知道那位白发老者叫许靖华，他是美国科学院外籍院士，中国科学院地质所荣誉院士；由他发明的，用在这里的技术叫做“集成水路污水处理技术”；我住的这片水域，是国家863计划“集成水路循环污水处理技术研究”的工程示范点。
——原理——
先酸化 蓝藻抑 硅藻生
可以说，集成水路污水处理技术是一个系统工程，主要由“水转换器深度过滤”、“水体CO2酸化”和“硅藻净化及其产业链”三部分组成。
该项技术可用于湖泊、河道的污染治理、富营养化控制，也可应用于城市污水深度处理，以及高品质的再生水处理等方面。
关于技术的原理，项目组的工作人员介绍道，首先将受蓝、绿藻侵袭的水经过水转换器的转化，水转化器是一种高效过滤的一体化装置，可以去除水体中的悬浮物、大分子有机物、藻类和细菌等杂质。
然后，对水进行输入CO2酸化，以降低水的pH值，形成弱酸性环境。这一步需要通过水调器——一种水质调控装置来完成。弱酸性环境不仅可以抑制蓝藻、绿藻等污染藻类的生长，还可以促进硅藻生长，当然也适合鱼类等生物生存。
关键的一步到来了，硅藻生长过程中会吸收污水中的营养成分（有机物、氮、磷等），并会分解代谢有机物，硅藻的代谢产物不同于蓝、绿藻的一点是硅藻代谢产物中的氮、磷不会回溶到水中。同时硅藻具有强烈的吸附性，能把污水中的有机物和无机物吸附，在絮凝作用下沉降至底部，将污水净化。
而硅藻又恰是鱼虾的饵料，这样不但可以通过发展养殖渔业来去除硅藻，还可以推动生态渔业产业链的发展。
这样采用集成水路污水处理技术就既净化了污水、美化了环境，还产生了经济效益。
——优势——
多方面优势明显
对比其他工艺，“集成水路污水处理技术”有哪些优势呢？
技术优势：可靠、无污染
该方法将“机械截留”和“过滤吸附”两种技术的优点整合起来，从而提高了处理的效率和处理的可靠性；一般污水处理厂使用的活性污泥法有一个很严重的剩余污泥的最终处置问题，该技术无剩余污泥的处置问题，因为无任何化学药剂的加入，故无二次污染物。
基建投资优势：设施简便、投资小
本技术需要的反应池等的基建设施少，占地面积小，设备简单，安装方便，不需要一般活性污泥法等需要的众多管路设施，所以前期基建比较省时，基建投资少，吨水投资仅为常规活性污泥法投资的1/3。
运行维护优势：简单、便宜
运行上，本技术只需要进行流量等的简单控制即可，原料易取，没有活性污泥法等技术较长的启动期、需要众多技术人员现场操作等问题；
维护上，由于本技术需要的设备都比较简单，所以在维护上也很方便，这样就进一步降低了后续运行维护的费用；
在运行费用上，一吨水直接运行费用只有0.36元（不含CO2），约为常规活性污泥法的1/3。
效益优势：经济环保双赢
硅藻恰恰是鱼类、虾类最好的食料，这样的养殖基本不需要人工饵料的加入，降低了养殖的成本，鱼类消耗硅藻等天然高营养食料和在高氧环境中生长，省去人工曝气，疾病减少，品质提高，形成新的安全食品生产链，推动生态渔业产业链的发展，进而推动当地的经济发展，经济效益非常明显。
能有效地利用被视为污染物的CO2转化为经济效益，加速生产CO2的企业的发展，并治理了空气的CO2污染。不需要投加
饵料不会产生其他形式的水体污染，所以在这一方面来讲，社会效益巨大。
健康水源水优势：远离致癌危险
目前亚硝酸盐氮（NO2-N）已被世界公认会对人体产生危害，甚至有致癌（促癌）威胁。现有的城镇污水处理厂在硝化反硝化脱氮过程中，会产生大量NO2-N，这些含高浓度NO2-N的处理水排放到河流污染了地表水，用于灌溉进而污染了地下水，被污染的地表水和地下水又作为饮用水源使用，对人类健康产生了直接的威胁。集成水路循环污水处理技术能够有效去除水中的NO2-N，使其浓度降至卫生部《瓶（桶）装饮用纯净水卫生标准》（GB/T17324-2003）标准要求的NO2-N浓度0.002mg/L以下，保障人类生活用水安全，为人类提供优质健康水。
■专家圈点
许靖华：曾任国际沉积学会主席、国际海洋地质学委员会主席、国际海洋学委员会执行委员会理事、欧洲地球物理协会首任会长，现为美国科学院院士、第三世界科学院院士和地中海国家科学院院士、中科院地质所荣誉院士。
本技术基建省，投资小，处理效果好。适用于饮用水水源处理、城市生活污水处理、中微污染河湖水处理，乡村生活用水处理、小区住宅用水处理、城市供水系统等多个水处理领域。该技术还可与现有工艺进行整合，开展扩改、建项目，优势互补。其对氮、磷、氨氮等有显著去除效果，又不产生二次污泥污染，显示其良好的推广应用价值。
■延伸阅读
藻类可以拿来烧？
藻类其实还有很多用途，许靖华院士表示，藻类打捞后经过处理，还可以当做燃料使用。
为什么藻类能变成人类所需要的燃料?
许靖华解释说，因为藻类的主要成分是碳、氢，还有氮、磷等，其中氢从水里来，碳从空气中来，而氮和磷从废水中来。有些国家用大豆、玉米等农作物制造生物燃料，一度导致世界粮食紧缺，粮价飞涨，成本也会飞涨。有的地方用木本植物制造生物燃料，又会导致生物多样性衰退。如果用藻类制造生物燃料，价钱比黄豆、玉米低得多，含油量高，品质也很好。而且由于它是几种废弃物“合成”的产品，产量可以说是源源不断。
治水也能减排
许靖华认为，这项技术特别适用于城市污水和废气的综合治理。循环经济最重要的一点，就是要将废物、废气循环利用。当前被指定为全球气候变化“罪魁祸首”的二氧化碳，完全可以用来处理污水，做生物燃料的“生产原料”。
二氧化碳与污水结盟好处多多。许靖华说，这个技术需要大量二氧化碳。如果专门购买二氧化碳来治理污水，目前瓶装的二氧化碳大概50元钱一瓶，治理整个太湖就需要花许多钱去购买二氧化碳。
世界每年燃烧化石能源排放的巨量二氧化碳给大气环境带来很大压力，如果把这些二氧化碳搜集起来，就能变废为宝，循环利用了。
许院士还曾建议，像建设废水管道一样，城市也应该建设废气网道。这样一来，废气与污水就容易结盟造福环境了。
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