近期，中國科學(xué)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(lán)藻清除設(shè)備”，并立即投入巢湖市水源地藍(lán)藻災(zāi)害防治進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，取得顯著成效。

　　———— 案例回放 ————

　　巢湖水源的“救火隊(duì)員”

　　今年入夏以來，安徽巢湖市水源地藍(lán)藻災(zāi)害比較嚴(yán)重。6月下旬，巢東水泥集團(tuán)自來水廠取水口藍(lán)藻災(zāi)害愈演愈烈，自來水渾濁發(fā)臭，嚴(yán)重影響到了企業(yè)生產(chǎn)和周圍社區(qū)2萬多居民的生活。

　　7月2日，一臺造型奇特的設(shè)備被安置取水口，并經(jīng)過4晝夜的連續(xù)作業(yè)，清除了該水源區(qū)聚集的藍(lán)藻，恢復(fù)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(fā)出第二自來水廠取水口的藍(lán)藻災(zāi)害警報(bào)，數(shù)公頃水面已經(jīng)發(fā)展成厚重黏稠的藍(lán)藻層，在烈日和高溫下開始腐爛，危及供水安全。

　　7月6日，設(shè)備到達(dá)藍(lán)藻聚集區(qū)開展除藻作業(yè)。

　　7月9日，設(shè)備轉(zhuǎn)移至藍(lán)藻聚集區(qū)西側(cè)，沿岸設(shè)防攔截清除隨偏東風(fēng)漂移的藍(lán)藻，沿湖岸漂移的藍(lán)藻帶被斬?cái)啵{(lán)藻清除設(shè)備排出的清水順風(fēng)而下，清澈的水流匯入巢湖，該區(qū)域藍(lán)藻污染隱患基本消除。

　　之后，設(shè)備課題組向巢湖市政府提交了“關(guān)于建立巢湖市水源保護(hù)區(qū)環(huán)境管理機(jī)制的建議”，將協(xié)助地方政府建立水源地環(huán)境長效管理機(jī)制和藍(lán)藻災(zāi)害應(yīng)急機(jī)制。

　　———— 技術(shù)原理 ————

　　靈感來源于鰱魚頭

　　這臺造型奇特的設(shè)備，就是中國科學(xué)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(lán)藻清除設(shè)備”。由于其設(shè)計(jì)原理是仿照鰱魚濾食，所以這臺看起來并不像魚的設(shè)備被大家俗稱為機(jī)器“魚”。

　　項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中科院南京地理與湖泊研究所研究員李文朝告訴本報(bào)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(tài)出身的李文朝，正是從魚身上得到了設(shè)計(jì)靈感。

　　設(shè)備的最前端是一個(gè)長達(dá)10米的平臺，也就是“鰱魚嘴”，10個(gè)水泵同時(shí)抽出水體表面5厘米的水，隨后，藍(lán)藻水流經(jīng)“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(dú)立工作。最后，篩出的藻漿用特制漂浮囊袋灌裝儲運(yùn)。

　　“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(xué)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(lán)藻就留在鰓面了。

　　“直徑超過3微米的雜質(zhì)，都會被過濾掉。”李文朝表示，“機(jī)器魚”其實(shí)并不是只會吃藍(lán)藻，綠藻、硅藻以及其他超過3微米的雜質(zhì)都是過濾對象，因此“機(jī)器魚”的應(yīng)用范圍也就不僅僅局限于預(yù)防藍(lán)藻災(zāi)害，改善水質(zhì)的日常水面維護(hù)也可以使用。

　　———— 技術(shù)思路 ————

　　從水華積累過程入手

　　由于受到環(huán)境影響，清潔水源到生成藍(lán)藻水華這一質(zhì)變的過程似乎是不可逆，李文朝說：“藍(lán)藻是細(xì)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(nóng)業(yè)和工業(yè)的發(fā)展，水體的富營養(yǎng)化不可避免。研究如何分離、凈化、清除藍(lán)藻是我們的責(zé)任。研究發(fā)現(xiàn)，水華積累到成為災(zāi)害的量變過程是可控的。”而這一藍(lán)藻清除設(shè)備就是在這一環(huán)節(jié)對藍(lán)藻進(jìn)行有力阻擊。

　　李文朝說，此前城市水源藍(lán)藻災(zāi)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(lán)藻、破壞其結(jié)構(gòu)，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(shù)欠缺，往往效率太低、能耗過高，經(jīng)濟(jì)上的代價(jià)很大。

　　主動預(yù)防水面災(zāi)害

　　依據(jù)目前的數(shù)據(jù)來看，該藍(lán)藻清除設(shè)備的特點(diǎn)則非常明顯。

　　首先是工作效率大大提高，李文朝介紹說，該設(shè)備作業(yè)幅可達(dá)10米，行進(jìn)作業(yè)最大航速5千米/小時(shí)，每小時(shí)清掃水面5公頃，汲取流量可達(dá)1000立方米/小時(shí)，而且可以晝夜連續(xù)作業(yè)。

　　超強(qiáng)的富集濃縮能力，是李文朝向記者強(qiáng)調(diào)的特點(diǎn)之一，意即可在任何藍(lán)藻密度情況下工作，準(zhǔn)確分離汲取富含藍(lán)藻的表水層，“100%分離出肉眼可見的藍(lán)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(shè)備環(huán)境適應(yīng)性很強(qiáng)，可以在水深超過30厘米的水域靜態(tài)作業(yè)或行進(jìn)作業(yè)，分離汲取表層５厘米富含藍(lán)藻水層，尤其適用于清除沿岸淺灘上聚集的藍(lán)藻。

　　與高能耗相對應(yīng)的就是節(jié)能，以現(xiàn)有的一臺用50kW發(fā)電機(jī)組提供動力的設(shè)備為例，最大作業(yè)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(shè)備全部采用物理方法，不添加任何藥劑或礦物質(zhì)，收獲的藻漿在漂浮囊袋中自然發(fā)酵后由環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)收集處理。李文朝的課題組并未開展回收藍(lán)藻的開發(fā)研究，但是此類的研究已經(jīng)有人在做，燃料、飼料或者肥料，這些藍(lán)藻有多種途徑變廢為寶。

　　據(jù)悉，該項(xiàng)目早在上世紀(jì)90年代初就已開始，為了依托國家水專項(xiàng)巢湖項(xiàng)目水源地課題水源保護(hù)湖區(qū)物理——生態(tài)水質(zhì)凈化技術(shù)研究與工程示范項(xiàng)目，研究一直在安徽巢湖進(jìn)行。

　　“預(yù)計(jì)生產(chǎn)造價(jià)在260萬以上。”李文朝告訴記者，雖然這條“魚”的成本比其他現(xiàn)有設(shè)備高，但其工作效率卻是普通設(shè)備的40倍，“性價(jià)比很高”。

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

　　■ 相關(guān)鏈接

　　藍(lán)藻危害安全

　　藍(lán)藻是原核生物，又叫藍(lán)綠藻、藍(lán)細(xì)菌；大多數(shù)藍(lán)藻的細(xì)胞壁外面有膠質(zhì)衣，因此又叫粘藻，在所有藻類生物中，藍(lán)藻是最簡單、最原始的一種。

　　在一些營養(yǎng)豐富的水體中，有些藍(lán)藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一層藍(lán)綠色的“藍(lán)藻水華”。這種有腥臭味的浮沫，稱為“水華”，大規(guī)模的藍(lán)藻暴發(fā)，被稱為“綠潮”（和海洋發(fā)生的赤潮對應(yīng)）。綠潮引起水質(zhì)惡化，嚴(yán)重時(shí)耗盡水中氧氣而造成魚類的死亡。更為嚴(yán)重的是，藍(lán)藻中有些種類（如微囊藻）還會產(chǎn)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(chǎn)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(jìn)行凈化。

　　■ 核心提示

　　長達(dá)10米的“鰱魚嘴”，以最快5公里/小時(shí)的速度在水面“游動”，把水表5厘米的藍(lán)藻水“吸”進(jìn)“嘴”里，通過200層“牙齒”把藍(lán)藻篩成藻泥、濃縮成藻漿，儲存在“嘴”里的“大袋子”里儲運(yùn)，可以晝夜“吃藻”……日前，中國科學(xué)院大型仿生式水面藍(lán)藻清除設(shè)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(xiàng)目負(fù)責(zé)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(rèn)為這種模式的生物過濾很好，效率又高、又環(huán)保”。