三峽庫區水華特征及原水處理技術探討

呂 靜

（重慶水務集團股份有限公司 重慶 400015）

三峽成庫以來，帶來水流減緩、停留時間長、部分次級河流形成大面積“死水區”等情勢變化，造成水體對工企業排放、城市及農業面源污染、水土流失、消落帶等引入河流的污染物自凈能力減弱，水體中氮、磷等污染物累積濃度高。根據三峽庫區水環境2011年、2012年監測數據，盡管2012年同比水質情況有所好轉，但庫區主要支流的富營養化情況仍明顯，富營養化狀態的斷面比例為7%-37%，中營養化斷面比例為58%-85%，每年3至10月庫區20多條主要支流回水區出現水華。水體富營養化對供水行業產生較大影響，一方面影響原水水質，嚴重時會導致出水相關指標超標；另一方面增加制水難度，加重沉淀、過濾工藝負擔，嚴重時將大大影響水廠影響制水規模。但是不同藻類有不同特性，爆發條件、影響程度各不相同，并且處理過程中也有所不同。因此，了解庫區藻類水華特征、建立預警系統、研究凈水工藝應對措施對于減小藻類水華對水廠運行的影響、保障供水安全有十分重要的意義。

1 庫區富營養化特征分析

三峽庫區支流富營養化普查結果顯示，三峽庫區支流水體總體上處于中—富營養水平，局部水域部分時段富營養化水平較高。其中水庫蓄水所形成的緩流態是水華發生的直接誘因，而水溫、枯水季節低水位則對水華發生時段和表現類型等有一定影響。盡管長江干流部分江段氮、磷含量水平較高，但因其水量充沛、流速較急、水體渾濁度較高的特點，尚不充分具備富營養化發生條件。無論蓄水前、后，在長江干流和支流綠藻和硅藻始終是構成藻類的主要類群。根據文獻和資料調研，對長江支流幾次典型藻類水華事件進行了對比分析（表1）。

表1 長江流域典型藻類水華事件對比分析情況簡表

從2003年6月三峽水庫135m蓄水起，庫區的部分支流局部河段與庫灣每年均有程度不同的水華發生，并呈現如下特點：

（1）水華發生的敏感區段隨著蓄水位的抬升，向支流的上游河段推進，每次蓄水的新增回水河段是水華發生的最敏感區；

（2）形成水華的優勢種群基本穩定，另有硅藻型、硅藻一藍藻型、硅藻一綠藻型、甲藻型等；

（3）水華的高發期為每年的春夏季，3—7月為主發期；

（4）在156m蓄水期，個別支流曾出現反季節性水華，如2008年春季，大寧河、小江出現藍藻水華。

2 預警監測

藻類水華發生的條件主要可歸結為三類：營養物質、環境因子、水文因子。其中營養物質主要指于氮、磷等水污染物；環境因子主要是指光照、氣溫等；水文因子主要包括流速、水位等；此外，水體濁度、透明度也是藻類暴發的重要影響因素。由于影響因素繁多，因此確定預警指標，建立預警體系對于保障供水安全有十分重要的意義。

在藻類爆發的敏感季節，特別是3至6月，庫區處于枯水期，氣溫回升，庫區水流速度緩慢，江面變窄，形成較多淺灘和回水區，部分支流水質季節性惡化，氮、磷、有機物等物質濃度升高，再加上大部分支流濁度低，基本穩定在20NTU以下（甚至低于5NTU），為藻類生長提供條件。此段時間應加強對水質指標如PH、水溫、濁度、TP、TN、氨氮、溶解性硅、葉綠素-a等相關指標的監測。當大部分指標都利于藻類生長，則需提高警惕，除了繼續加強上述指標檢測外，還應提高直接預警指標——藻類密度的監測頻率。經過近幾年觀測，筆者發現藻類密度峰值基本出現在陽光充足的當天或者第二天發生，而強降雨后藻類密度會顯著下降。因此，在做好PH、水溫、濁度、TP、TN、氨氮、溶解性硅、葉綠素-a、藻類密度等水質指標的預警監測的同時，還應特別關注氣象資料，建立全面的預警體系。

3 含藻水處理技術要點

含藻原水對供水行業的影響主要表現在以下兩個方面：原水水質發生變化，嚴重時造成出水超標，二是增加制水難度，加重沉淀、過濾等工藝負荷，嚴重時影響制水量。因此，凈水廠處理含藻原水主要從降低甚至消除濾池的運行負荷、去除異味以及降低藻毒素影響等方面著手。較理想的方式是盡可能提高前道工序的除藻率，結合藻的種類及密度全流程統籌考慮去除措施。

（1）濾網/微濾機預處理：進廠水先用金屬或合成纖維編織的微濾機過濾，微濾網一般用孔徑30-40μm，濾速為0.5-3.0m/min能有效攔截藻類。機械過濾可以避免化學法時因藍藻破裂而釋放出的藻毒素或者其他有機物質，但是該方法對已經存在的藻毒素等可溶性物質沒有去除效果。

（2）化學預氧化：前加氧化可提高常規工藝的除藻率，但有的氧化劑可能使藍藻細胞破裂釋放藻毒素。目前常用的氧化劑有液氯、二氧化氯、高錳酸鉀、雙氧水、次氯酸鈉、次氯酸鈣、臭氧以及高鐵鹽等。各種氧化劑對不同的藻類有不同的作用時間和效果，并且氧化劑的投加量必須嚴格控制，避免引起二次污染。二氧化氯、高錳酸鉀有較好的除藻效果，但可能使藍藻細胞裂解使水中的微囊藻毒素增加；液氯在提高除藻率的同時，可能導致藻類釋放藻毒素并產生有害的副產物鹵代烴；H202雖然有較好的殺藻效果且不產生消毒副產物，但由于其分解較慢、除藻速度也慢，出水中往往含有過量的H202，易引起二次污染；臭氧可以去除淡水中的藻毒素，且不會使藻細胞裂解，但可控性較差，接觸時間較長，不適應水廠常規使用；高鐵鹽具有很強的氧化性，且有一定的絮凝沉淀作用，實踐證明，高鐵鹽是一種較好的除藻劑。此外，硫酸銅有一定的滅藻作用，但會破壞藻細胞使其釋放藻毒素，并會導致水中銅鹽濃度上升，危害人體健康，故經硫酸銅處理后的水不能立即作為飲用水源。

各種氧化劑的投加量與水體的性質及藻類含量及種類密切相關，因此氧化劑的種類選擇和投加量應綜合考慮各種因素酌情投加。

（3）強化混凝。強化混凝是常規工藝中最重要的除藻手段之一。藻類有濁度穩定性高(在§電位=0時才能脫穩)，比重小，難于沉淀等特點。藻類表面多帶負電荷，因此選用正電性混凝劑、絮凝劑有利于藻類的去除。但是藻類在生長過程中會分泌可溶性胞外有機物(EOM)，該物質能與鐵鹽、鋁鹽形成配合、絡合物膠體而不利于脫穩，使混凝效果不佳。常規處理中混凝沉淀有望去除藻類80%～90%。同時，混凝、絮凝對藻毒素有一定的去除效果。

（4）活性炭吸附。吸附法可以有效去除部分藻毒素和水體異味?；钚蕴课椒煞譃榉勰┗钚蕴课胶皖w?；钚蕴课?，其中顆粒活性炭比粉末活性炭的毒素去除效果好且用量較少。另外，微濾、超濾、納濾等方法可以將大部分的藻毒素分子去除，但是處理成本太高，目前只有英、美等發達國家的一些較大的水廠使用該方法。

（5）過濾。由于多數藻類能分泌粘液，易堵塞濾池，降低過濾效果并且產生異味。生產實踐表明，含藻原水經過預氯化并投加混凝劑后采用白煤（0.8-1.5mm）一砂雙層濾料濾池直接過濾(濾速<3m/h)，有較佳的除藻效果。近年來，國外有研究產用水平流濾池來處理含藻水，實驗表明使用這一方法可有效降低藻量，以及色度和濁度。

（6）其他處理方法。氣浮法對硅藻、藍藻有一定的去除效果，但某些種類的藻類和氣泡親和力很小，不易黏附，去除效果不佳。在原水中加泥或加注助凝劑有助于提高藻類去除率；此外利用超聲波預處理原水也可強化混凝對藻類的去除效果。此外，臭氧-活性炭深度處理工藝對含藻水的凈化有較好效果，但改造和運行費用均高。

4 結語

水華爆發的根本原因是水體富營養化，因此繼續加強庫區生態管理和水污染治理是防治藻類水華的根本性措施。對于供水企業而言，了解水源水質變化，加強關鍵指標的預警監測，建立全面的預警系統，同時在含藻水處理過程中重視前處理，結合藻類發生的具體情況，在制水工藝全流程綜合考慮處理措施，對于提高城市供水安全具有一定參考意義。

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