高分子富集+生物掛膜處理藻類污染水庫水體

江家登

摘要:本文在對福州東區水廠高藻水的處理過程中，通過結合生產情況和國內外的先進技術，選擇使用高分子富集+生物掛膜處理東廠藻類污染的原水，通過試驗結果分析通過這個方法處理的水體可以保證出水水質的安全，在此基礎上東區水廠增加試驗項目，使用生物掛膜處理原水，結合生產運行情況，預計出使用這種方法，當藻類污染在什么級別的情況下還能夠保證出水水質的安全。

關鍵詞：高藻水，高分子富集，生物掛膜，氣水比，藻毒素

福州市東區水廠原水性質為水庫水體，水源的水質以浮游藻類污染和水質富營養化問題尤為突出。浮游藻類的大量繁殖可能引起水體藻毒素污染與藻類死亡后產生的二次臭味污染。隨著原水水質不斷惡化，東區水廠夏季藻類數量已經由2003年的103-4個/l上升到現在的106-7個/l。進年來，東區水廠原水出現大量藻類滋生現象，在水處理過程中還存在沉淀池中的藻類二次生長，對出廠水質造成了嚴重的影響。

為保證供水安全，東區水廠結合國內外的先進技術和生產經驗，制定高分子富集+生物掛膜處理藻類污染水體的方案，通過試驗希望實現在保障安全供水為前提條件下，兼顧技術的合理性、可行性，最低限度增加生產成本。

1.生產試驗工藝流程圖

2. 試驗材料

2.1 原水水質

原水溫度基本在為28℃，濁度段-為6—15NTU，藻類個數為5.9×106個/l－1.2×10７個/l。

2.2 化學藥劑

PAC：混凝劑聚合氯化鋁(AL2O3質量含量10%)，PAM：高分子助凝劑聚丙烯酰胺。

2.3生物材質

多孔聚酯。

2.4 儀器及設備

中試試驗設備、顯微鏡、溶解氧測量儀。

2.5中試的設計

中試試驗設備的設計：L×B×H=6m×1.2m×1.1m，進水量3t/h,停留時間2.5h。

填料懸掛方式：中試設備前半部分（3m內）進行合理懸掛，填料填充率為2%。

曝氣方式：實驗初期氣水比選擇1：1（試驗中期再確定最合理的氣水比），按要求對填料的填充區域進行沿程均勻曝氣。

3．試驗的實施

3.1掛膜試驗啟動

生物接觸氧化反應器填料掛膜方法主要有動態自然掛膜法和人工掛膜法。動態自然掛膜法不需要引進接種污泥，不需向反應器內投加促進微生物生長的營養物質，只要讓原水連續流經填料表面，這樣原水中的微生物就能夠在填料表面上富集生長并形成一定厚度的生物膜；人工掛膜法則需要引進接種污泥，并向反應器內投加促進微生物生長的營養物質，使微生物在填料上富集生長。

東區水廠投加的助凝劑ＰＡＭ對生物的生長有很大的促進作用，在試驗過程中選擇動態自然掛膜法。2010年8月27日進行生物掛膜試驗，從沉淀池初級沉降后直接取水，通過懸掛填料的中式設備，然后觀察填料上的變化情況，以觀察膜的形成狀況。填料的顏色是黑色的，掛膜初期的幾天內，填料的外觀不斷發生變化，逐漸出現由泥黃色到黃褐色的變化，填料上的膜也逐漸增多，由點狀分布到均勻分布。一周后對填料樣品進行鏡檢，發現生物膜上的微生物數量較大，基本判定生物掛膜已經成功。為保證生物的穩定生長，增加幾天的掛膜時間。

3.2掛膜試驗后的連續性藻類去除試驗

2010年9月8日進行首次取樣試驗，原水濁度：7.14NTU，氣溫：36℃，水溫：28.3℃，PAC投率：19.3mg/l，PAM投率：0.12mg/l，原水藻類數量：1.2×10７個/l。

表一高分子富集后藻類的去除率及生物掛膜對剩余藻類的去除率

2010年9月14日—9月17日進行連續性試驗，其氣溫34—35℃，水溫：28℃，PAC投率：19.3mg/l，PAM投率：0.12mg/l，原水藻類數量基本在6×10６個/l。

表二連續性取樣后的數據

數據分析：

1、從表一數據可以看出，當原水中藻類含量超過1.0×10７個/l時，高分子富集藻類的效果無法滿足安全的出水效果，沉淀池出水藻類數量超過10６個/l。雖然國家對藻類個數沒有明確的限值，但超過行業的標準，行業標準藻類數量應小于1.0×10６個/l。但是通過生物填料后藻類數量繼續下降，膜后的藻類數量下降至2.5×10５個/l。

2、表二進行的試驗中從9月14日—9月18日數據可以看出，東區水廠現階段的原水的高藻期藻類數量基本維持在6.0×10６個/l，其數據對現有的東區水廠的原水具有一定的代表性。但藻類數量基本維持在6.0×10６個/l時候，其通過高分子富集后的出水藻類都到達或者接近行業標準，能夠比較安全的處理藻類污染的問題。

3．試驗中的9月19日的數據則代表夏季東區水廠藻類數量較低時候的情況，其藻類處理過程中使用高分子富集效果完全可以保證生產的安全性。

4.通過對不同階層的藻類數量分析得出：以現有東區水廠的原水情況，在夏季增加高分子投率能夠基本保證生產的安全性，但是在應對可能發生的藻類突發事件上，高分子的處理效果就表現出一定的局限性，隨著原水水質的惡化單一的方法處理藻類問題已不能滿足長期的安全生產需要，因此使用“生高分子富集+生物掛膜聯合技術處理藻類污染水庫水體”的方法在東區水廠現有的生產情況下比較經濟、合理、有效。

3.3藻毒素指標的試驗

在進行藻類去除試驗中對有幾個代表性的水質進行了藻毒素指標的檢測，檢測數據如下：

日

表三東區水廠不同藻類數量的藻毒素含量急去除情況

數據分析：

從東區水廠原水中含有不同數量級別藻類數據分析，其在高藻期時候的藻毒素含量都沒有超過國家標準，其中主要由于東區水廠在夏季其藻類主要以硅藻及綠藻為主，藍藻含量較低，因此藻毒素數量較少。

3.4氣水比試驗

在按照1：1氣水比進行試驗的過程中發現，在填料填充區域水體溶解氧含量基本保持在6.8—7.2mg/l,而東區水廠原水溶解氧基本保持在6.6—6.8mg/l,從溶解氧數據分析，在試驗過程中的1：1氣水比超過生物生長的使用標準，為保證以后可能合理地在生產上應用，對不同氣水比進行了試驗，尋找合理的氣水比。

表 四 不同氣水比下水體中溶解氧的溶度

數據分析：

通過氣水比試驗可以看出為保證生物正常生長，需要保證水體中的溶解氧溶度超過6.0mg/l,基本可以確定生物掛膜的氣水比選擇在0.7—0.8：1比較合適。

4.試驗方法抗藻類污染的能力預計

4.1東區水廠使用高分子富集藻類生產情況

從2009年夏季開始，東區水廠使用高分子富集藻類，在夏季藻類數量較大時候，藻類去除率超過80%，而在藻類爆發期間藻類去除率可以達到90%，從生產經驗可以看出藻類數量越高，藻類的去除率會相應上升，但是高分子富集藻類的數量有一定的限值，因此在藻類爆發期使用高分子富集藻類的單一方法無法保障出水水質的安全。

4.2生物掛膜處理東區水廠原水水體試驗

2010年夏季東區水廠通過高分子富集+生物掛膜處理方法處理東廠夏季藻類污染水體，試驗結果表明在東廠高藻期季節，通過兩種除藻方法串聯的情況下能夠保證東區水廠出水水質安全。

在此前提下，2011年東廠使用生物掛膜處理原水藻類，分析其除藻效果。

2011年7月25日在中試設備進行重新掛膜試驗。

2011年8月17—25日進行掛膜后的連續運行。

表 五 生物掛膜處理東廠原水的數據

數據分析：

使用生物掛膜直接處理東區水廠原水，藻類的去除率基本保持在80%左右。

4.3生物掛膜處理東廠原水結果分析試驗的抗污染能力

從試驗數據分析，在東廠高藻期時候，使用高分子單一處理方法可以去除藻類數量約90%，而使用生物掛膜單一方法處理東廠原水可以去除藻類數量約80%。通過試驗分析，使用高分子富集+生物掛膜串聯處理藻類污染的水體，同時考慮東廠的加氯系統（生產過程中分析濾后水加氯后水體在清水池中停留時間3小時，藻類去除率>50%）,使用串聯方法東廠可以承受108個/l數量級的藻類污染。

5. 東區水廠的遠期規劃

東區水廠夏季藻類數量已經由2003年的103-4個/l上升到現在的106-7個/l。

其藻類基本以每年1.5—2倍的速度在持續增長，2010年夏季東區水廠藻類平均已經達到了5.0×106個/l，而2011年夏季藻類數量平均可能達到1.0×107個/l。當藻類數量達到1.0×107個/l時候，已經達到了東區水廠現有的處理極限，為保證應對可能出現的藻類污染繼續惡化的問題，建議在東區水廠沉淀池中段（20—70m處）進行生物掛膜，保證合理、安全、經濟的解決藻類污染問題。

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