近期，中國科學院南京地理與湖泊研究所科研人員在巢湖研制出“大型仿生式水面藍藻清除設備”，并立即投入巢湖市水源地藍藻災害防治進行實戰檢驗，取得顯著成效。

　　———— 案例回放 ————

　　巢湖水源的“救火隊員”

　　今年入夏以來，安徽巢湖市水源地藍藻災害比較嚴重。6月下旬，巢東水泥集團自來水廠取水口藍藻災害愈演愈烈，自來水渾濁發臭，嚴重影響到了企業生產和周圍社區2萬多居民的生活。

　　7月2日，一臺造型奇特的設備被安置取水口，并經過4晝夜的連續作業，清除了該水源區聚集的藍藻，恢復了清潔的水面，清澈的濾過水直接流入水廠取水口。

　　隨后，巢湖發出第二自來水廠取水口的藍藻災害警報，數公頃水面已經發展成厚重黏稠的藍藻層，在烈日和高溫下開始腐爛，危及供水安全。

　　7月6日，設備到達藍藻聚集區開展除藻作業。

　　7月9日，設備轉移至藍藻聚集區西側，沿岸設防攔截清除隨偏東風漂移的藍藻，沿湖岸漂移的藍藻帶被斬斷，藍藻清除設備排出的清水順風而下，清澈的水流匯入巢湖，該區域藍藻污染隱患基本消除。

　　之后，設備課題組向巢湖市政府提交了“關于建立巢湖市水源保護區環境管理機制的建議”，將協助地方政府建立水源地環境長效管理機制和藍藻災害應急機制。

　　———— 技術原理 ————

　　靈感來源于鰱魚頭

　　這臺造型奇特的設備，就是中國科學院南京地理與湖泊研究所科研人員研制的“大型仿生式水面藍藻清除設備”。由于其設計原理是仿照鰱魚濾食，所以這臺看起來并不像魚的設備被大家俗稱為機器“魚”。

　　項目負責人、中科院南京地理與湖泊研究所研究員李文朝告訴本報記者，鰱魚、胖頭魚等魚類用嘴巴吸入水后，會將藻類和浮游生物等過濾出來作為食物，然后清水從鰓中釋放出來。研究水生生物生態出身的李文朝，正是從魚身上得到了設計靈感。

　　設備的最前端是一個長達10米的平臺，也就是“鰱魚嘴”，10個水泵同時抽出水體表面5厘米的水，隨后，藍藻水流經“鰓式過濾器”。在這里，200層篩子重重疊疊，每10厘米就有一層，獨立工作。最后，篩出的藻漿用特制漂浮囊袋灌裝儲運。

　　“這是一種純物理的處理方式。”李文朝介紹，過濾的核心部件跟魚鰓一樣，利用流體力學原理過濾。被污染的水從傾斜的“鰓面”往下滑，并不離開鰓面，在下滑過程中，會遇到像刀刃一樣的分離器，然后藍藻就留在鰓面了。

　　“直徑超過3微米的雜質，都會被過濾掉。”李文朝表示，“機器魚”其實并不是只會吃藍藻，綠藻、硅藻以及其他超過3微米的雜質都是過濾對象，因此“機器魚”的應用范圍也就不僅僅局限于預防藍藻災害，改善水質的日常水面維護也可以使用。

　　———— 技術思路 ————

　　從水華積累過程入手

　　由于受到環境影響，清潔水源到生成藍藻水華這一質變的過程似乎是不可逆，李文朝說：“藍藻是細菌一樣的原核生物，繁殖非常快，根治和斬盡殺絕是不可能的。而隨著我國農業和工業的發展，水體的富營養化不可避免。研究如何分離、凈化、清除藍藻是我們的責任。研究發現，水華積累到成為災害的量變過程是可控的。”而這一藍藻清除設備就是在這一環節對藍藻進行有力阻擊。

　　李文朝說，此前城市水源藍藻災害控制手段較為單一，且效率不高。如從前加氯的方法可以殺死藍藻、破壞其結構，但常會遇到沉淀池故障，濾池堵塞，出水色、濁、臭、氨氮等問題。而被動“打撈”卻因技術欠缺，往往效率太低、能耗過高，經濟上的代價很大。

　　主動預防水面災害

　　依據目前的數據來看，該藍藻清除設備的特點則非常明顯。

　　首先是工作效率大大提高，李文朝介紹說，該設備作業幅可達10米，行進作業最大航速5千米/小時，每小時清掃水面5公頃，汲取流量可達1000立方米/小時，而且可以晝夜連續作業。

　　超強的富集濃縮能力，是李文朝向記者強調的特點之一，意即可在任何藍藻密度情況下工作，準確分離汲取富含藍藻的表水層，“100%分離出肉眼可見的藍藻顆粒（粒徑>3微米）”，最終濃縮成鮮藻含量大于50%的藻漿。

　　該設備環境適應性很強，可以在水深超過30厘米的水域靜態作業或行進作業，分離汲取表層５厘米富含藍藻水層，尤其適用于清除沿岸淺灘上聚集的藍藻。

　　與高能耗相對應的就是節能，以現有的一臺用50kW發電機組提供動力的設備為例，最大作業功率30千瓦，汲取處理1立方米的含藻湖水，僅耗0.03度電。

　　另外值得一提的是，該設備全部采用物理方法，不添加任何藥劑或礦物質，收獲的藻漿在漂浮囊袋中自然發酵后由環衛系統收集處理。李文朝的課題組并未開展回收藍藻的開發研究，但是此類的研究已經有人在做，燃料、飼料或者肥料，這些藍藻有多種途徑變廢為寶。

　　據悉，該項目早在上世紀90年代初就已開始，為了依托國家水專項巢湖項目水源地課題水源保護湖區物理——生態水質凈化技術研究與工程示范項目，研究一直在安徽巢湖進行。

　　“預計生產造價在260萬以上。”李文朝告訴記者，雖然這條“魚”的成本比其他現有設備高，但其工作效率卻是普通設備的40倍，“性價比很高”。

　　這臺設備放到其他水面完全可以適用，不僅如此，它還可以應用于河流、湖泊、城市水庫等所有富營養化水體，“這是一種主動預防水面災害的方式，一種積極的預防措施。”

　　■ 相關鏈接

　　藍藻危害安全

　　藍藻是原核生物，又叫藍綠藻、藍細菌；大多數藍藻的細胞壁外面有膠質衣，因此又叫粘藻，在所有藻類生物中，藍藻是最簡單、最原始的一種。

　　在一些營養豐富的水體中，有些藍藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一層藍綠色的“藍藻水華”。這種有腥臭味的浮沫，稱為“水華”，大規模的藍藻暴發，被稱為“綠潮”（和海洋發生的赤潮對應）。綠潮引起水質惡化，嚴重時耗盡水中氧氣而造成魚類的死亡。更為嚴重的是，藍藻中有些種類（如微囊藻）還會產生毒素（簡稱MC），大約50%的綠潮中含有大量MC。MC除了直接對魚類、人畜產生毒害之外，也是肝癌的重要誘因。MC耐熱，不易被沸水分解，但可被活性碳吸收，所以可以用活性碳凈水器對被污染水源進行凈化。

　　■ 核心提示

　　長達10米的“鰱魚嘴”，以最快5公里/小時的速度在水面“游動”，把水表5厘米的藍藻水“吸”進“嘴”里，通過200層“牙齒”把藍藻篩成藻泥、濃縮成藻漿，儲存在“嘴”里的“大袋子”里儲運，可以晝夜“吃藻”……日前，中國科學院大型仿生式水面藍藻清除設備研制成功。

　　李文朝是中科院南京地理與湖泊研究所研究員，也是該項目負責人。“你見過鰱魚么，鰱魚也叫‘大頭魚、胖頭魚’，頭比身子大，一邊在水里慢吞吞地游，一邊把水體表面浮游生物吞到嘴里，兩邊腮起到過濾的作用。我認為這種模式的生物過濾很好，效率又高、又環保”。