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1、蓝藻分离及资源化利用方案目录第一节蓝藻分离2一、水华蓝藻的机械清除2二、藻水分离工艺4三、步骤详细说明6逆流型卧螺离心机的工作原理图11四、藻浆、藻水分离废水处理工艺11第二节资源化利用19一、生物新能源19二、生产饲料20三、制备肥料20四、蓝藻基因工程在环境保护方面的应用24五、其他方面的利用方式25第一节蓝藻分离一、水华蓝藻的机械清除微蓝藻的个体是大约3711的单细胞。通常，数百个的微蓝藻细胞聚集在一起，形成群体。许多种类的蓝藻细胞中具有气囊，这种气囊使得蓝藻细胞在浮力作用下悬浮或者漂浮在湖面。通常蓝藻在静止状态下迅速上浮后，90%的蓝藻能够集中到上层的蓝藻层，显示出显著的蓝藻层和水层的
2、分层。在蓝藻大规模暴发期，1平方公里水域所覆盖的水华蓝藻在风力的作用下可缩聚在0.02平方公里的岸边区域内，厚度可达0.4m。浮式围栏是一种物理性的防油污设备，是常用于处理港湾和海上溢油的重要工具。近年来在我国太湖、滇池蓝藻污染治理的过程中被广泛应用。浮式围栏的实施，可使海洋溢油、湖泊水华蓝藻能够及时围而收之，及时消除污染，确保水域环境的安全，保护生态平衡。为海洋藻类污染治理、溢油污染治理以及造船、石化、港口工业的溢油防护、回收提供了有力的设备保障和技术支援，为我国保护水域环境做出突出贡献。当水域出现大规模藻类时，挡藻围隔能够迅速围拢至集藻区域，然后配合其他治理措施。水华蓝藻围隔拦截试验的成功
3、，表明围隔对水华蓝藻有着很好的拦截效果，在水华暴发期间，围隔可以拦截50%以上的蓝藻，围隔内的生物多样性也明显多于围隔外水域。说明应用围隔拦藻有着很好的应用效果，具有良好的应用前景。用于富藻的围栏由浮体、裙体和牵引设施组成,浮体包布为PVC双面涂覆塑料布，浮体为聚苯乙烯泡沫，裙体为不透水的土工布，能在水下形成一道屏障，防止水华蓝藻从下面流走。裙体由尼龙绳牵引至湖底，在湖底打桩，尼龙绳系于桩上，可减少风力等不可抗力因素对围栏系统损坏，也可保持浮体、群体在水面的稳定和平衡。其中浮体高O.65m,吃水深度0.39m,群体高0.4,能保持对湖区水华蓝藻的有效拦截。为了获得高浓度的富藻水，于集藻围栏内设
4、置两台处理能力均为30m7h的吸藻泵，吸藻泵的泵头采用倒置泵头的设计，倒置泵头由三只浮筒固定并可调整浮力泵头位置，保证泵头始终处于富藻层适当位置。吸藻泵处于漂浮可移动状态倒置泵头式吸藻泵原理图当集藻围栏内的浮藻层厚度较厚，吸藻泵有着较好的去除效果。而有时因为风向原因及富藻层经机械处理后，集藻围栏内为浮藻层厚度较薄的稀藻水，此时采用吸藻泵清除时,不仅除藻效率降低，而且增大了后期藻水分离的成本，可采用投加一种新型剥离液待蓝藻絮凝体上浮至湖面后拉网聚拢至集藻围栏内清除。经过吸藻泵抽吸的富藻水提升至岸边的集藻池，水华蓝藻机械清除工艺二、藻水分离工艺蓝藻经打捞后减轻了湖泊的内源污染，避免了湖泊水体水质的
5、进一步恶化，但其含水率高，难以处理，随意丢弃不仅会引发恶臭等环境问题，还会引起二次污染。如果能将打捞或过滤后的富藻水进行藻水分离处理，得到含固率较高的固形物则有利于富藻水的后续处置。本试验拟采用卧螺离心机对打捞的水华蓝藻进行离心脱水处理，而使用卧螺离心机进行固液分离作业的前提条件是：1.待分离物料的各组分之间必须存在密度差，密度的差别越大，分离容易。2,待分离固体物料的微粒在液体中能够形成悬浮液，越理想的悬浮液越容易分离。3.卧螺离心机可以处理的混合物其所含固体颗粒的粒径范围也比较广，在1IOXlO3m之间。物料的浓度在5%40%之间都是可以的。对于过于稀薄而且难以沉降的物料应考虑采用其他方法
6、进行浓缩，增加物料浓度，再利用卧螺离心机进行离心脱水作业。为了能使打捞的富藻水达到卧螺离心机处理要求，我司拟采用“筛网过滤一一絮凝剂絮凝浓缩一一离心机离心脱水”工艺对获得的富藻水进行藻水分离。藻水分离工艺流程图集藻围栏内的富藻水由吸藻泵抽吸至岸边的集藻池，可于集藻池设置筛网，富藻水经筛网过滤后得到藻浆。集藻池内藻浆提升至混凝反应池，投加混凝剂于反应池内，搅拌混合后，部分高浓度藻渣上浮，反应池内可实现明显的藻水分离，可将池体下半部分分离水排出。反应池内藻渣经过卧螺离心机离心脱水后得到藻泥，最后外运至有机化肥厂进行综合利用。卧螺离心机脱水工作原理收集池内待处理的藻渣由进料泵抽吸至卧螺离心机。同时脱
7、水机房内的阳离子聚丙烯酰胺投配装置按5%浓度配置好溶液，聚丙烯酰胺溶液再经加药泵抽吸进入离心机与待处理藻渣混合，经离心机离心脱水，分离水经污水管道排出。藻泥则不停从主机排泥口排出，由螺旋输送机输送出，并装车运输至指定地点。整套装置的进料、加药、藻泥输送、以及主机的运行状况及参数设置均在PLC控制箱实现自动控制。三、步骤详细说明水华机械I藻第1藻致I-1I有机肥蓝藻抽吸I过滤L混凝A脱水藻泥通过吸藻泵可将该区域的蓝藻机械抽吸至藻水分离站内的蓝藻收集池，收集池上部设有过滤筛网，通过筛网过滤后得到藻浆。于收集池内投加高分子絮凝剂(CP-8750),使储藻池藻浆絮凝浓缩，得到藻渣。采用卧式螺旋沉降离心
8、机对储藻池内的藻渣进行脱水处理，实现藻水分离，得到藻泥。藻泥外运至有机化肥厂制作有机肥，实现蓝藻水华的综合利用。1.蓝藻过滤通过吸藻泵可将集藻围栏内的富藻水抽吸至岸边的收集池内，收集池尺寸为XnIXXnIXXnb在收集池上端安装一座过滤设施，过滤设施由两层325目的不锈钢斜筛网组成，与收集池一侧池壁成60。倾斜,富藻水经筛网过滤后得到藻浆。筛网下面设有截水设施，经筛网过滤后的藻水(含少量藻)由截水设施经管道就近排入湖区。2 .收集池投放蓝藻絮凝于收集池内投加CP-8750溶液，使蓝藻絮凝浓缩，得到藻渣。CP-8750为阳离子型聚丙烯酰胺，具溶解性好，粘度高，韧性强，易燃无(少)烟、燃烧无异味、
9、无毒、化学性能稳定等特点，常用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理。聚丙烯酰胺作用原理如下：(1)絮凝作用原理PAM用于絮凝时，与被絮凝物种类表面性质，特别是动电位，粘度、浊度及悬浮液的PH值有关，颗粒表面的动电位，是颗粒阻聚的原因加入表面电荷相反的PAM,能使动电位降低而凝聚。(2)吸附架桥PAM分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降。(3)表面吸附PAM分子上的极性基团颗粒的各种吸附。(4)增强作用PAM分子链与分散相通过种种机械、物理、化学等作用，将分散相牵连在一起，形成网状。一般来说，200-250rmin(G值为106145S
10、)的快搅速度和60S左右的快速搅拌时间即可满足强化混凝的要求。本试验为了达到较好的混和、絮凝效果，CP-8750配成溶液后倒入于收集池内，由安装于池底的推流器强力搅拌混合IOmin后，关闭推流器。经过半小时的静置后，大约有三分之一的高浓度藻渣富集在收集池上层，下层大约三分之二的分离水由出水口经排水管道排放湖区。经絮凝的藻渣需进一步脱水，才能达到运输要求。3 .蓝藻离心脱水试验卧螺离心机，全称是卧式螺旋卸料沉降离心机，自出现后由于其具有单机处理量大、能连续处理、占地面积小、操作简单安全、脱水后含水率低等优点，并且卧螺离心机采用全封闭的结构，避免了带式压虑机存在的种种弊端(如现场环境恶劣、臭味大、
11、大量使用絮凝剂和清洗水、设备体积大、日常使用维护麻烦)，得到了迅速发展，被广泛应用于石油、化工、冶金、医药、食品、市政污泥等领域。试验采用由海申机电总厂特制的LWD430-N型卧螺离心机，其主要技术参数如下：(1)型号：LWD430-N(2)转鼓直径：430mm(3)转鼓转速：3200rmin(4)差转速：2-32rmin(5)处理能力:30m3h(6)主机转速：2950rmin(7)副机转速：1450rmin(8)长径比：3.74 .型卧螺离心机技术特点(1)整机采用一体化结构设计，吊装安全方便，体积小、占地面积小、操作维护方便。同时利用沉降原理使固液分离，没有滤网，不会引起堵塞。(2)该机
12、为逆流式卧螺离心机，污泥沉降后无需流经整个机体，就可于进泥口附近直接被螺旋输送器刮走，在转鼓沉降区，螺旋输送器的螺旋叶片采用带状形式，最大地减小了螺旋对分离液的扰动作用，提高了分离效果。(3)螺旋输送器上设置有压榨盘，圆锥部分设置有压榨锥，实现了离心脱水和机械挤压脱水的有效结合，大幅地降低了脱水后污泥的含水率。其含水率较一般离心机低3%5%o(4)出渣口设置余液切换装置，可有效保证停车时转鼓内的余液回流到出液管而不会流入无轴螺旋输送机浸湿泥饼。(5)具有优良的密封性能，以确保污泥、水、臭味不会从机内溢出、操作环境卫生条件好。(6)本机能在全速运转下，连续进料、分离、洗涤和卸料。具有结构紧凑、连
13、续操作、运转平稳、适应性强、生产能力大、维修方便等特点。5 .型卧螺离心机工作原理卧螺离心机主要由转鼓、螺旋推进器、差速器3部分组成，其他还包括机壳、机座、驱动装置等，其是利用离心沉降原理分离悬浮液体的设备。机光转鼓螺旋推进器7 7 7./ /差速器逆流型卧螺离心机的工作原理图物料由进料管连续进入输料螺旋内筒，加速后进入转鼓,螺旋与转鼓在一定差速条件下同向高速旋转，在离心力场作用下，较重的固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。输料螺旋将转鼓壁上沉积的固相物连续不断地推至转鼓锥端，经排渣口排出机外。较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出机外。四、藻浆、藻水分离废水处理工
14、艺（一）藻浆、藻水分离废水来源及其危害蓝藻暴发后，水体质量严重下降，大量蓝藻呈油漆状漂浮于水面，随风漂移到岸边，腐烂后污染水质，散发嗅味,污染周边环境。目前，为了处理蓝藻，国内外专家学者进行了多种方法的研究，主要从物理、化学和生物三方面入手。常用的物理法如蓝藻打捞、加压沉淀、引水换水、曝气气浮等，物理法所需投入的成本较大，但效果较为明显；化学法常用的如投加各种混凝剂、除藻剂及藻类抑制剂等，虽简单易操作，但不能从根本上解决问题，而且极易造成药剂的二次污染；生物法是指引进外来水生植物、动物抑制藻类生长,同时投加一些微生物如光合细菌来净化水体，该法接受度较高，被广泛用于藻类的去除和防治。物理法中通过
15、打捞来处理蓝藻就是常用的方法之一。蓝藻站将蓝藻浆打捞出湖泊，再通过混凝沉淀（或气浮）进行藻水分离，上清废水排入湖泊，浓缩后的藻泥经脱水后处置利用，具体流程如图所示。蓝藻腐烂后藻细胞内的藻液会释放到水中，藻水分离废水中将含大量有机物（蛋白质、多糖、腐殖酸等）、氮素、磷素以及藻毒素等污染物，这些污染物一方面会对整个水处理过程产生影响，导致混凝剂投加量的增加以及过滤时膜通量的降低；另一方面会增加水体二次富营养化的可能性，是蓝藻再次暴发的潜在威胁；与此同时,释放到水中的藻毒素对人体健康具有严重的毒性，可引起肝损伤、神经麻痹、腹泻等损害，情况严重时会引起人的中毒死亡。若将此类废水直接排入水体，将对水环境
16、造成较大的污染，威胁供水安全。蓝藻浆处理流程图（二）湖泊蓝藻藻浆、藻水分离废水处理技术与传统生活污水相比，湖泊蓝藻浆藻水分离废水中污染物含量要高得多，尤其是氮素浓度（主要以氨氮形式存在），较高的氨氮会增加水体二次富营养化的风险，极大地超过了水体自净能力，威胁水质安全，水质健康难以平衡，最终对水环境造成较大的不可逆的污染。随着新环保法的出台、排放入河的污废水标准的提高以及人们对水环境保护意识的提高，众多专家、学者开始着力于蓝藻浆藻水分离废水的处理研究。结合蓝藻藻浆、藻水分离废水的水质特点和水处理技术的作用机理，蓝藻浆藻水分离废水处理技术可以分为三类：生物、物理和化学方法。其中以生物处理技术为主，
17、辅以相应的物理、化学处理技术。1 ,生物水处理技术生物水处理技术是利用微生物的内源呼吸、合成代谢等作用，通过改变水质环境，创造一个有利于微生物生长繁殖的环境，使得微生物活性得到增强，代谢和分解效率大大提高。微生物可以利用有机物作为营养源来满足自身的内源代谢从而降解有机物；在反硝化菌的作用下，以废水中的有机物作为碳源，将硝态氮转化为氮气:在厌氧释磷和好氧吸磷作用下，聚磷菌过量摄取磷后随污泥一起排出池外。最终将废水中的有机物、氮素、磷素等去除从而达到净化水质的目的。生物法被广泛应用于各种污废水处理之中，目前常用的生物法有活性污泥法、生物膜法、人工湿地等。(1)活性污泥法活性污泥法起源于英国克拉克和
18、盖奇两位科学家对对污水的曝气实验，经过曝气的污水底部逐渐产生一些絮状物质，且上部污水逐渐变得澄清，经过测定发现相关水质指标得到大幅度改善。在显微镜的观察下，发现那些絮状物质中含有大量的细菌、真菌、原生动物以及后生动物等微生物,通过研究进一步发现，这些微生物以有机物为营养源进行生长与繁殖，最终形成了絮状物质，也就是我公司所说的活性污泥。活性污泥可以在好氧或者厌氧的条件下，将废水中的有机物、氮、磷等物质去除。传统的工艺形式有序批式活性污泥法(SBR)法、AO法、AA/0法等，以及后续研究发展的新工艺如厌氧氨氧化、短程反硝化等。活性污泥法通过对微生物的驯化，生长环境的调节，从而达到去除有机物以及脱氮
19、除磷的目的，且去除效率较高，被广泛应用于各种污废水处理之中。但活性污泥法需要保持反应单元内污泥浓度的恒定，过多的污泥会造成污泥膨胀，导致系统的奔溃。同时需要妥善处理排放的剩余污泥，以防造成环境污染。(2)生物膜法生物膜法与活性污泥法有一定的相似，都是利用微生物来去除污废水中的有机污染物。但两者又有所区别，活性污泥法中的微生物以污泥絮体的形式在污废水中悬浮生长，而生物膜法中的微生物附着在各式填料载体的表面上生长繁殖，在物化和生物的协同作用下，微生物以污水中的有机物作为营养源，大量的生长繁殖，在其分泌的多糖类聚合物作用下粘附在填料载体表面，生物膜逐渐增厚，废水通过与生物膜的接触，水质得到净化。相较
20、于活性污泥法，生物膜法不用考虑污泥排放的问题，填料载体上老化的生物膜会在水体的冲刷下脱落并随水流排出池外。微生物的代谢产物可能会对生物膜产生毒害抑制作用，影响处理效果，因此采用生物膜法需要定期进行反冲洗，将这些代谢产物同老化脱落的生物膜一并排出。目前常用的有各种类型的生物滤池、生物接触氧化以及生物转盘等。AO曝气生物滤池(AnOXiCandAerobicBiologicalAeratedFilter)是生物膜法中的典型代表。Ao曝气生物滤池通过物理过滤和吸附、生物合成代谢以及食物链的分级捕食等作用对污废水进行有效净化，滤池由缺氧池和好氧池两部分组成，滤池的内部构造主要有配水区、承托层、生物填料
21、、布气系统以及相应的水槽，其中生物填料对滤池的处理效果具有较大的影响，是整个曝气生物滤池运行与处理的关键因素，因此需要通过平衡处理效果和成本来选择较为合适的生物填料。AO曝气生物滤池将给水处理中的快滤池与接触氧化法、前置反硝化技术相结合，同时具备了三者的优点,AO-BAF将硝化和反硝化反应分别置于好氧池和缺氧池中进行，好氧池中的微生物以有机物为营养源进行内源代谢，同时将硝化产生的硝酸盐回流，然后在缺氧池中以废水中的有机物为碳源，进行反硝化脱氮，最终起到降解有机物以及脱氮的作用，净化水质。由于滤池中的截污量的不断增大，会降低滤池的处理效果，需要对滤池进行定期反冲洗。该滤池主要特点如下：系统中的废
22、水、填料以及氧气充分接触，氧的转移利用率较高，曝气所需的能耗低；滤池多采用多孔粗糙的小颗粒填料，填料的孔隙率、比表面积较大使得微生物附着较好；无污泥膨胀问题且耐负荷冲击能力较强。但对进水中悬浮颗粒浓度要求高，过高浓度的悬浮颗粒会引起滤池内部的堵塞，增加水头损失，如此就需要扬程较大的污水泵以及增加反冲洗的频率。基于AO曝气生物滤池具有操作与维护简单、基建面积小、运行费用低且在降解有机物、脱氮方面具有较高的处理效果等优点。(3)人工湿地人工湿地是生态处理技术中的一种，即在人为的设计与模拟下，将人工基质、微生物、动植物群落以及水体共同组成一个生态复合系统。污废水在动植物和微生物的物理、化学和生物方面
23、的协同作用下，经过一系列的吸附、离子交换、过滤、沉淀、动植物吸收代谢以及微生物分解等，污染物被去除，水质得以净化。同时人工湿地在生态修复中扮演着重要的角色，具有蓄水调洪、改善水体、保护物种多样性等多重作用。(4)固定化微生物技术固定化微生物技术是在固定化酶技术的基础上衍生而来，在人为的控制下使用物理或化学的方法将游离的酶、微生物固定在某个特定的环境之内，保持其活性并反复使用。这些固定的微生物通过自身的代谢，吸附分解污染物使得污废水得以净化。从污废水的水质特点出发，固定化微生物技术通过培养一系列在某种处理效果方面具有优势的菌种，集中利用从而获得最佳处理效果，该技术被广泛应用于处理难降解有机物、脱
24、色、脱氮除磷等方面。2 .物理水处理技术目前可以用来处理蓝藻藻浆、藻水分离废水的物理方法主要有吹脱法、活性炭吸附等，通过这些方法可以将废水中的一部分氨氮以及藻毒素去除，降低后续生化处理单元的脱氮负荷。(1)吹脱法吹脱法是指通过调节水体中的pH值，在曝气的作用下将水体中的氨氮转化为氨气。废水中的氨氮主要是以氨气和氨根离子的形态存在，两种形态相互转化，保持动态平衡。但其大多用于高氨氮浓度废水的预处理，虽然简捷易操作,但其对废水中的溶解性和难降解有机物、磷素、藻毒素等的去除效果并不理想，且能耗较大使得运行成本较高。(2)活性炭吸附通过向废水中投加活性炭，利用其丰富的孔隙结构对藻毒素产生疏水和非特异性
25、色散作用，使得藻毒素被吸附去除IB5So常用的活性炭类型多为粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC),活性炭吸附广泛应用于各类水处理以及水厂的深度处理之中，但其再生处理较为困难，导致运行成本增加。(三)化学水处理技术目前常用的处理蓝藻浆藻水分离废水的化学方法有化学沉淀法、化学氧化法和高级氧化法等，通过这些方法可以去除废水中的一部分部分化学需氧量(COD)、氨氮、磷酸盐以及藻毒素等，不仅降低了后续处生化理单元的负荷，同时也提高了后续废水处理的可生化性。但是化学药剂的使用可能会造成废水的二次污染，增加废水处理的复杂性。(1)化学沉淀法化学除氨氮法是通过投加镁盐以及磷酸盐与废水中的氨氮形成磷酸钱镁
26、沉淀，常用来作为生化法脱氮的预处理以及氨氮和磷酸盐浓度较高的污废水的处理，可以减轻生化法的进水负荷同时达到脱氮除磷的目的。化学除磷即向废水中投加混凝剂和助凝剂，与废水中的磷酸盐形成沉淀。废水中的磷大部分为无机磷，其中较少一部分为溶解性的有机磷。由于污水处理厂很难通过生化的方式保证出水磷浓度的达标排放，常通过投加混凝剂的方式强化除磷，目前应用较多的除磷剂有硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸铁、氯化钙等。化学除磷具有操作简便、除磷效果好且运行成本低等特点，目前被广泛应用于各类污废水的除磷处理。(2)化学氧化法化学氧化法是指向废水中投加氯气、液氯等，与废水中藻毒素发生水解和滤代反应将其Adda共辆化
27、学键破坏从而将藻毒素去除。氯投加后，藻毒素会在两分钟内被完全化,每降解Imol的藻毒素的需要消耗12mol的氟，且随着投氯量的增加，藻毒素浓度不断下降，最后被完全降解。采用这种方法需要严格控制氯的通入量，否则易引起二次污染。(3)高级氧化技术高级氧化技术是指在一定的压力、温度条件下，在氧化作用下将废水中一些大分子难降解有机物转化为小分子易降解的有机物，将水中的氨氮转化为硝态氮，同时降解藻毒素等。高级氧化技术被广泛应用于有机废水的降解处理、氨氮水的硝化处理以及含藻毒素废水的降解处理等，常用的有电化学氧化和光催化氧化法等。光催化氧化具有无污染、效果好且成本低的特点。第二节资源化利用对于打捞上来的蓝
28、藻，我司进行资源化利用，主要以下利用方式：一、生物新能源能源是人类于世界中发展不可或缺的基础，但在当前,人口增长速度过快，科技发展过快，对能源的需求越来越高,能源紧张已经成为一个世界性难题。若是能够将打捞出的藻类加以处理，使之转化为可以利用的能源物质，变废为包,既能解决藻类水华带来的生态灾害，又可以缓解资源紧张问题，一举双得。前人发现，绿藻是一种高效的放氢藻株，在一定的条件下可以大量释放氢气，作为能源物质。水华蓝藻群体的光合效率非常高，其培养的周期较短，容易培养，其本身的油含量较大，可以用来生产生物柴油，拥有广阔的应用前景。此外，微囊藻光合作用还可以吸收二氧化碳，有利于缓解全球气候变化。二、生
29、产饲料目前，利用水华蓝藻群体生产饲料相关的研究较少，主要是应用于制造肥料。其原因主要是水华蓝藻尤其是微囊藻,能够产生藻毒素，可以对生物甚至是人类健康造成危害，假如没有经过去毒素处理，或者处理不干净，被家畜取食以后，很可能富集在体内，通过食物链从而严重影响人类的健康。经研究发现，微囊藻干物质中含有54%63%的蛋白质，如果可以加以合理应用，可以很大程度上带来经济上的收益。谢萍发现，蓝藻中存在一定的物质，可以对猪和鸡的生长造成不利影响，这种物质是蓝藻细胞体内的藻毒素与重金属。有人发现，假如处理过后的蓝藻进行去毒处理，可以有效地去除藻毒素，然后应用于鱼类养殖行业中，具有巨大的发展前途。目前，虽然对蓝
30、藻进行脱毒的方法在不断进步，但想要彻底清除藻毒素还需要进一步探究。另外，进行脱毒后的藻类应用于生产饲料，生产的饲料队生物进行喂食后，对生物及人类的具体影响还有待进一步探讨。三、制备肥料富营养程度的加重增加了藻类水华的频发爆发，而氮磷等营养物质是藻类生长发育过程中必不可少的物质。水华蓝藻群体中含有大量的氮磷元素和有机物，因此，将水花蓝藻应用于生产肥料的前景具有十分宽广的发展背景。（一）堆肥由于水华蓝藻中部分藻类可以产生藻毒素，在其生长发育过程中会从其生存的环境中吸收重金属等物质，然后富集在自身体内。假如直接投入生产肥料，可能会对作物、植物带来严重危害，重金属还可以富集在土壤中，短时间内难以消除，
31、对人类的健康带来严重危害。近年来，经过专家得不断探索发现，将水华蓝藻进行堆肥可以将大部分的藻毒素去除，堆肥可以直接应用于作物、植物，作物中的藻毒素含量低于饮用水藻毒素的含量标准，不会对人类的健康造成危害。研究发现，在堆肥过程中，添加麦秋，将含水量调节至55%左右，其中的C/N为25的时候，微囊藻毒素讲解速率达到最大，降解率可高达90%以上。1 .强制通风堆肥原理蓝藻堆肥主要利用多种微生物的作用，将藻类有机残体,进行矿质化、腐殖化和无害化，使各种复杂的有机态的养分，转化为可溶性养分和腐殖质，同时利用堆积时所产生的高温(6070oC)来杀死蓝藻中的病菌、虫卵和藻类毒素等，达到无害化的目的。强制通风
32、堆肥是采用物料静止不动，通过地面通风管道强制通风的方式供养发酵，在堆肥过程中，通风提供给微生物分解有机物时所需要的氧气，同时带走水分、氨气、二氧化碳等。强制通风堆肥处理因其对环境影响小、堆肥效率高、工艺成熟、操作简单、土建投资小等优势被广泛应用。好氧堆肥一般分为3个阶段：(1)产热阶段：堆肥初期(一般在12天)，肥堆中嗜温微生物利用可溶性和易降解性有机物作为营养和能源来源，迅速增值，并释放出热能，使肥堆温度不断上升。此阶段温度在室温至50之间，微生物以中温、需氧型为主，包括细菌、真菌和放线菌等。(2)高温阶段：当肥堆温度上升到50以上，即进入高温阶段。一周后，堆肥温度可达到最高值(最高可达80
33、),此时嗜温性微生物受到抑制，嗜热性微生物取而代之，此时堆肥中的病原菌和寄生虫被杀死，腐殖质开始形成，堆肥达到初步腐熟。(3)腐熟阶段：由于大部分有机物在高温阶段被降解，堆肥不再有新的能量积累，堆肥也一直维持在中温(3040C),这时堆肥产物进一步稳定，最后达到深度腐熟。2 .堆肥参数在堆肥过程中如果能采取较为合理的方法控制堆肥过程中的参数，将有效的提高堆肥效率和堆肥品质。堆肥中适宜的各种重要参数见表。参数指标作用通风14%kl7%增加微生物活性，带走水蒸气，干化物料，调节堆层温度含水率50%65%促进微生物活性，干化物料含氧量堆体温度5%-15%保证好养发酵，增加微生物活性有机质含量5565
34、C影响堆层温度，通风量颗粒度1260mm影响堆层孔隙率、透气性C/N15-25微生物生长活性最主要的营养因素CZP5-15微生物繁殖的新陈代谢所必须的PH6-9堆肥化分解过程极好的标志堆肥过程中主要参数及作用3 .腐熟的主要指标腐熟是指污泥经过微生物作用后，其中的有机物腐化分解成为成分稳定、不再变化，而且作为有机肥施用于土壤后能改善土壤理化性质、增加农作物产量。腐熟程度适中的污泥堆肥外观呈现疏松的黑褐色团粒结构，形状均匀，手感松软，不再有令人讨厌的臭味，而是发出令人愉快的泥土味,不会吸引蚊蝇。由于真菌的生长，堆肥内出现白色或灰白色菌丝。除了上述感官指标外，判定污泥堆肥的腐熟程度，可以通过测定其
35、C/N比、堆肥水浸提液中有机C、的含量以及水芹种子发芽指数。据报道对起始C/N比为2530的堆肥材料，当该值下降到20以下，即可证明堆肥已经基本腐熟。有研究称通常水溶性有机C与有机N的比值以及种子发芽指数被认为是判断堆肥腐熟较好的指标，水溶性有机C与有机N的比值约为56、种子发芽指数达到80%以上时，表明堆肥已经基本腐熟。（二）沼肥沼化是目前水华蓝藻资源化利用研究最多的方法。水华蓝藻中含有藻毒素和重金属离子，不能直接进行沼化，目前大部分研究人员关注的是藻毒素的去除，对重金属离子的去除研究甚少。当然，制作沼肥与堆肥其困难都在于藻毒素和重金属离子的去除。蓝藻沼化的研究已经取得一定的进展,目前，研究
36、重点主要在于实现沼化无害化。水华蓝藻的氮磷含量较高，但本身的碳含量较低，在厌氧发酵时会经常遇到碳元素不充足的问题，为解决这个问水题，目前应用较多的是与其他秸秆按照一定的比例混合发酵，其目的是利用其他物质的有机物，补充碳源，提升降解速率。其次，在厌氧发酵的过程中，不仅会产生沼气，还会产生一些其他的气体,例如：硫化氢、甲硫醇、甲硫酸等有害气体。这些有害气体无法直接应用，因此在厌氧发酵中还会添加一些脱硫工艺，来去除掉水华蓝藻厌氧发酵产生的硫化氢。虽然，目前在水华蓝藻资源化利用方面主要的研究是针对沼化，相关的研究也取得了很大的进展，但是在脱毒过程中对重金属的研究与关注太少，重金属的去除率很低，很容易形
37、成水华蓝藻资源化利用过程中的二次污染，因此，针对沼化的一系列问题，应加大对去除重金属的关注与研究力度,减少厌氧发酵过程中形成的二次污染问题，让水华蓝藻真正的实现资源化利用，缓解我国资源短缺的问题。四、蓝藻基因工程在环境保护方面的应用1 .吸收重金属研究发现蓝藻基因组中的植物螯合肽合酶基因编码的植物螯合肽在对重金属解毒过程中扮演了重要的角色，将此基因在大肠杆菌中表达后可以有效保护大肠杆菌对抗高温、重金属、高盐、杀虫剂和紫外线等的伤害。目前已有一批重金属抗性基因在细菌中表达成功，如汞操纵子基因、银转运蛋白基因、汞转运蛋白基因等。这些基因工程菌对重金属的耐受性明显增强，其吸附容量和选择性吸附能力也有
38、显著的提高。2 .降解农药人们很早就认识到化石燃料是不可再生资源，因此可再生能源的研究越来越受到人们的关注。除了传统的风能、水能、太阳能等，生物燃料已经成为研究的热点。生物燃料包括用生物体生产氢气、甲烷、乙醇、生物柴油等，其中氢气由于燃烧产物是水而成为最清洁的生物燃料。目前为了应对能源危机，一些科学家正在寻找产氢的生物来制造清洁能源氢气，蓝藻便是其中之一。目前应用蓝藻产氢还处于研究阶段，一方面是继续筛选产氢率高的突变株，另一方面就是有效利用基因工程技术对产氢相关酶基因进行改造，从而改进生物产氢系统，使蓝藻提供大量的清洁、高效的理想能源。五、其他方面的利用方式水华蓝藻中具有大量的营养物质，尤其是
39、氮、磷等营养物质，在死亡后很容易腐烂，产生硫化氢等刺鼻性有害气体。目前，针对以上展述的各个资源化利用方式，以及其中存在的问题，研究人员正在研究如何有效扩大水华蓝藻资源化利用的范围。真正实现资源化利用既能解决生态环境污染问题,又可以为人类生产发展服务。今后，水华蓝藻的资源化利用可以尝试从以下领域着手：蓝藻中具有很多的天然色素，像类胡萝卜素、叶绿素、藻胆蛋白等，均可应用于制药、食品生产、科学研究等。其中藻胆蛋白是微囊藻中含量很高的一种光合辅助色素，还可以应用于化妆品行业等。其次，利用水华蓝藻中含有大量营养物质的特性，水华蓝藻还可以应用于一些细菌的培养中。另外，蓝藻可以向周围环境中释放胞外多糖，胞外多糖具有抗干旱、抗紫外辐射、抵抗其他原生动物捕食的功能，是一种复杂的酸性多糖，这种多糖被广泛应用于污水处理工艺和化妆品行业中。
