南方自來水企業抑制藻類生長方法探究

黃 威，李曉尚

(1.湖南科技大學 土木工程學院，湖南 湘潭 411110； 2.湘潭中環水務有限公司，湖南 湘潭 411100)

0 引言

隨著經濟社會的發展，工農業生產以及生活產生的大量氮、磷等營養元素進入水體，導致藻類等浮游生物大量繁殖，水體含氧量和透明度下降，引起水華等富營養化現象，給城市供水帶來很多不利影響[1]。湘江長沙段浮游藻類主要由硅藻、綠藻、隱藻構成。藻類生長受氮磷污染、溫度、pH值影響最為嚴重。湘江長沙段水質pH值為7.78～7.89，總氮平均濃度為1.48～3.64 mg/L，夏季光照充足，此都為綠藻的生長提供了非常有利的條件。

藻類對水處理工藝帶來的不利因素主要體現在容易造成濾池板結，影響濾池過濾效果。會增加氯耗、礬耗等藥耗和反沖洗頻次，造成制水成本升高。還會產生藻毒素等代謝產物，生成異味導致水質惡化。

1 國內外抑制藻類生長的方法

1.1 物理方法

物理方法主要是通過強制截留、機械篩濾的手段將藻類物質從水中去除，從而抑制藻類生長。目前新興的技術是氣浮法、膜濾法、微濾機法等。

近年來，溶氣氣浮法除藻得到了廣泛應用。利用藻類密度一般比較小、絮體不容易沉淀這一特點，根據微氣泡黏附于絮粒，以實現絮粒的強制性上浮，達到固液分離目的。我國武漢、昆明、無錫、蘇州等地自來水廠都采用氣浮法除藻。Teixeira等實驗表明，采用溶氣氣浮法采收藍藻，氣浮池的藍藻采收率可達92%。但氣浮池運行耗電量較大，設備維修及管理工作量大，藻渣處理難度大。

膜過濾技術是以膜兩側的壓力差為主要能量，利用薄膜的選擇透過性進行兩相分離，將污染物質和藻類與富營養化水體進行分離。膜濾法常用于歐美國家10 000 m3/d以上自來水廠的水處理工藝中[2]，缺點是處理規模小，技術成本高，無法在發展中國家大范圍應用。

微濾機是一種轉鼓式篩網過濾回收固液分離裝置，一般采用10～45 μm網眼孔徑的微孔篩網固定在轉鼓型過濾設備上，被處理的廢水流進鼓內，水中固體顆粒被截留在篩網內面，并且在過濾的同時，通過壓力沖洗水和轉鼓的轉動，及時清洗微孔篩網，始終保持設備的良好工作狀態，除藻效率約為40%～70%。微濾機生產能力大，占地面積小，操作方便，主要應用于對原水的第一級過濾上。

1.2 化學方法

化學方法是通過投加化學氧化劑和某些鹽類去除藻類。常用的化學除藻劑有氯氣、臭氧、二氧化氯、高錳酸鉀、銅鹽等。

氯氣除藻在國內水處理工藝中應用最廣，其原理是采用氯氣作為預氧化劑，強化對藻類的去除率，且價格便宜，應用便利。但在預氧化過程中，氯與原水中較高濃度的有機物反應生成三氯甲烷等消毒有害副產物，且會產生令人不愉快的嗅味，使其應用受到限制。張榮[3]等在預沉池投加0.5～2.0 mg/L氯，配合投加0.6 mg/L的高分子助凝劑HCA和適量三氯化鐵，將夏季高藻水中的藻類去除率提高至98%以上。

二氧化氯具有很多氯所不具備的優點，其能有效減少三氯甲烷等有害副產物的生成，對人體副作用小，能快速氧化沉淀鐵、錳等金屬離子，消除藻類產生的異味，是目前國際上公認的新一代綠色消毒劑。裴海燕[4]等試驗發現，當反應時間小于10 min時，二氧化氯的投加量為38～85 mg ClO2/mg葉綠素a即可達到45%～89%的藻類去除率。但二氧化氯需要就地生產，且價格昂貴，目前在國內未能得到廣泛應用。

對于堿性水體而言，高錳酸鉀具有較好的除藻效果。高錳酸鉀可以氧化破壞包裹藻細胞的膠狀物質，且其自身水解生成的二氧化錳對藻細胞具有強吸附性和強氧化性。但若預氧化中的高錳酸鉀投加量過大，可能會導致水色度升高、伴隨出水中的錳含量升高現象，因此高錳酸鉀和活性炭聯合除藻已受到人們的廣泛關注。鄭全興[5]采用高錳酸鉀和粉末活性炭聯合投加的方法強化除藻效果。在取水口處投加1.5 mg/L高錳酸鉀和20 mg/L粉末活性炭，可使除藻率達到96%。

1.3 其他方法

生物濾池除藻法是生物除藻工藝的一種，其原理是利用生物膜上的微生物對藻類進行吸附和絮凝，使其被原生動物吞噬或被沉降。以色列學者向1 m3的濾池中投加50 kg的大麥秸稈進行過濾，除藻率達75%，且這種抑制作用能持續近6個月左右。這項工藝沒有副作用，具有應用范圍廣、技術成本低的優勢。

超聲波技術主要是利用比人耳能聽得到的更高范圍頻率(即﹥18 kHz)的聲波來加快化學反應，提升反應產率。消毒劑(雙氧水、氯氣、臭氧)與超聲波聯合為自來水消毒能減少消毒劑的用量，可應用于自來水的深度處理中。大齡搖蚊幼蟲對雙氧水等常規消毒劑有較強的抵抗力，廣州自來水公司[6]研究發現，通過延長超聲波的輻射時間和提高溶解氧的濃度，能有效提升對大齡搖蚊幼蟲的殺滅率。

遮光是控制藻類繁殖生長的有效措施之一。日照時間的長短與藻類的生長繁殖有著密切關系。可根據實際情況選擇不同的遮光方式。萬蕾[7]等研究發現，不同遮光周期、不同遮光面積、不同遮光率對水體中藻類的數量與葉綠素a的含量產生不同的影響。

紫外光輻射去除微囊藻毒素以其較高的環境安全性得到國內外學者的關注。陳偉[8]等對兩種毒性較大的微囊藻毒素(MC-RR和MC-LR)在紫外光輻射下的光降解行為進行研究發現，光照強度、溫度和酸度都會對光降解速率產生影響，水體中的微囊藻毒素在40 min內可以去除95%以上。

2 討論

2.1 單項除藻工藝局限性大

氣浮法操作環境差，氣味難聞，藻渣難處理。氯氣消毒易產生三氯甲烷等有毒副產物。投加二氧化氯、臭氧所需的投資和運營成本高昂，無法大規模應用。超聲波、生物濾池、紫外光輻射等新興技術目前基本處于試驗階段，難以應用于工程實踐。

2.2 聯合除藻工藝發展空間大

預氯化---氣浮技術、氧化劑---活性炭聯合除藻、超聲波—消毒劑聯合工藝等聯合除藻技術在克服單項工藝劣勢的同時，能產生更好的協同除藻效應，高效、低成本，具有廣闊的研究和應用前景。

2.3 預防藻類季節性爆發

南方夏季(6—8月)天氣炎熱，水廠內藻類繁殖旺盛，需提前采取相關措施。如：定期清除濾池四周藻源，在濾池上方搭建遮光設施等，做到“預防為主、殺生為輔”，減少藥劑用量，降低生產成本。

2.4 進行水污染綜合整治

要真正保障飲水安全，在控制消毒副產物產生的同時，更需要從源頭抓起，控制氮、磷的排放量，做好水污染綜合整治，才能抑制藻類爆發，這需要全社會的共同努力。