三峽庫區(qū)村鎮(zhèn)水源中典型水華藻種PAC混凝去除效果比較研究

郭子秋，陳 杰，田 夢(mèng)，趙 彬，安 強(qiáng)

(重慶大學(xué) 環(huán)境與生態(tài)學(xué)院，重慶 400045)

三峽庫區(qū)村鎮(zhèn)飲用水多以水庫水為水源，其水質(zhì)質(zhì)量受到山地氣候和人類活動(dòng)等復(fù)雜因素的影響。庫區(qū)水庫中水流流速緩慢，水體溫差小，水體自凈能力低；而且，農(nóng)業(yè)化肥施用量的增加和生活污水的直接排放，導(dǎo)致受納水體中氮、磷含量增加[1]，更是直接影響藻類生長(zhǎng)繁殖，誘發(fā)水華暴發(fā)。歷年的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，三峽庫區(qū)水華暴發(fā)時(shí)的優(yōu)勢(shì)藻種種類多樣，以綠藻、硅藻為主要種屬[1-2]。此外，甲藻水華作為常見的淡水水華，近年來在三峽庫區(qū)內(nèi)也屢有報(bào)道[3-4]。水華暴發(fā)時(shí)，大量增加的藻類會(huì)引起原水濁度升高，導(dǎo)致水廠濾池濾料堵塞并使濾料泥球化，減少出水量；同時(shí)，尺寸較小的藻類會(huì)穿透濾池進(jìn)入清水池和管網(wǎng)，嚴(yán)重影響管網(wǎng)水質(zhì)[5]。因此，尋找?guī)靺^(qū)水華爆發(fā)時(shí)的應(yīng)急除藻、除濁對(duì)策是目前亟待解決的關(guān)鍵問題。

混凝沉淀法通過投加混凝劑使體積微小的藻細(xì)胞脫穩(wěn)形成較大絮體而從水體中分離去除，具有高效率、低成本的特點(diǎn)，同時(shí)，其對(duì)藻細(xì)胞損傷較小，減少了藻毒素釋放的可能，安全性高[6]。因此，混凝沉淀法是目前應(yīng)用最為廣泛的除藻、除濁方法之一，可以作為藻類污染的應(yīng)急控制手段[7]。聚合氯化鋁(PAC)是常用的無機(jī)高分子混凝劑之一，在弱堿性條件下極易水解縮合產(chǎn)生一些帶正電荷的高價(jià)多核配合物，通過吸附電性中和、吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃等作用達(dá)到良好的除藻、除濁效果。劉麗娟等[8]使用PAC混凝處理廣東某含藻湖水，發(fā)現(xiàn)當(dāng)PAC投加量為4 mg/L時(shí)，除藻率和除濁率便已經(jīng)能夠分別達(dá)到83%和90%；王菲[9]以70 mg/L的PAC投加量處理pH為8的高藻水，也獲得95.3%的除藻率和91.8%的除濁率。

藻類細(xì)胞微小，形態(tài)各異，其自身性質(zhì)會(huì)影響混凝產(chǎn)生絮體的形態(tài)，因此水體中優(yōu)勢(shì)藻種的不同可能會(huì)對(duì)混凝劑的投加量產(chǎn)生影響。對(duì)于不同類別的藻種，采用相同的混凝劑投加量，不僅可能無法獲得理想的處理效果，還可能造成混凝劑的浪費(fèi)。因此，考察不同藻種適宜的混凝劑投加量及絮體形態(tài)特征，對(duì)于進(jìn)一步優(yōu)化混凝沉淀除藻、除濁效果具有重要意義，但目前相關(guān)研究較為缺乏。鑒于此，本研究以三峽庫區(qū)典型水華藻種為研究對(duì)象，比較各類藻種的形態(tài)特征，考察不同PAC投加量下藻類細(xì)胞(以葉綠素a表示)和濁度的去除效率，并結(jié)合混凝沉淀后絮體結(jié)構(gòu)，探討藻種自身形態(tài)和PAC投加量對(duì)于葉綠素a和濁度去除效果的影響，篩選出三峽庫區(qū)典型水華藻種混凝去除的適宜PAC投加量，為開發(fā)高藻季節(jié)高效經(jīng)濟(jì)的應(yīng)急除藻技術(shù)提供指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)藻種篩選及培養(yǎng)

本試驗(yàn)所選取的三峽庫區(qū)典型水華藻種為：小球藻(綠藻)、衣藻(綠藻)、小環(huán)藻(硅藻)、針桿藻(硅藻)、光甲藻(甲藻)，藻種(表1)均購自中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所淡水藻種庫。實(shí)驗(yàn)所用培養(yǎng)基的設(shè)置參考中國(guó)科學(xué)院淡水藻種庫。其中，(1)小球藻的培養(yǎng)采用BG11培養(yǎng)基，其成分為：NaNO31.5 g/L，K2HPO40.04 g/L，MgSO4·7H2O 0.075 g/L，CaCl2·2H2O 0.036 g/L，Citric acid 0.006 g/L，F(xiàn)erric ammonium citrate 0.006 g/L，EDTA-2Na 0.001 g/L，NaCO30.02 g/L，A5(微量元素)1 mL/L；(2)衣藻的培養(yǎng)采用SE培養(yǎng)基，其成分為：NaNO30.25 g/L，K2HPO40.075 g/L，KH2PO40.175 g/L，MgSO4·7H2O 0.075 g/L，CaCl2·2H2O 0.025 g/L，NaCl 0.025 g/L，F(xiàn)eCl3·6H2O 0.005 g/L，EDTA-Fe 1 mL/L，A5(微量元素)1 mL/L，土壤提取液 40 mL/L；(3)小環(huán)藻、針桿藻的培養(yǎng)采用CSI培養(yǎng)基，其成分為：Ca(NO3)4·4H2O 0.15 g/L，KNO30.1 g/L，MgSO4·7H2O 0.04 g/L，β-Na2 glycerophosphate·5H2O 0.025 g/L，Vitamin B120.1 μg/L，Biotin 0.1 μg/L，Thiamine HCl 10 μg/L，PIV(微量元素)1mL/L，HEPES 0.5 g/L，Na2SiO3·9H2O 0.1 g/L，土壤提取液 30 mL/L；(4)光甲藻的培養(yǎng)采用119培養(yǎng)基，其成分為：NaNO30.05 g/L，MgSO4·7H2O 0.015 g/L，CaCl2·2H2O 0.01 g/L，KH2PO40.007 g/L，Na2SiO3·9H2O 0.005 g/L，KHCO30.01 g/L，Na2CO30.005 g/L，PIV(微量元素)1 mL/L，EDTA-Fe 1 mL/L，土壤提取液 30 mL/L。各培養(yǎng)基使用前在121 ℃下滅菌30 min。在無菌環(huán)境下，將購買的藻液接種至培養(yǎng)基，在光照培養(yǎng)箱中按照溫度25 ℃、照度2 000 Lx、光暗比12 h∶12 h進(jìn)行密閉培養(yǎng)。當(dāng)藻種培養(yǎng)至顏色較深時(shí)，重復(fù)上述方法進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)至所需的數(shù)量。

表1 實(shí)驗(yàn)藻種及所需培養(yǎng)基

1.2 藻種PAC混凝實(shí)驗(yàn)

不同藻種PAC混凝實(shí)驗(yàn)采用六聯(lián)混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)(ZR4-6，深圳中潤(rùn))進(jìn)行。將擴(kuò)培后的實(shí)驗(yàn)藻種用自來水進(jìn)行稀釋，稀釋后的實(shí)驗(yàn)水樣控制葉綠素a濃度為 80～120 μg/L，pH 為8.0～8.5。基于預(yù)實(shí)驗(yàn)及文獻(xiàn)報(bào)道[8-9]，將 PAC的投加量設(shè)置為0、15、35、50、65和80 mg/L等6個(gè)梯度。混凝攪拌實(shí)驗(yàn)在文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)改良[8]，具體操作如下：室溫下，量取600 mL實(shí)驗(yàn)水樣于1 L的攪拌杯中，分別投加不同劑量的PAC后，以800 r/min 的轉(zhuǎn)速快速攪拌30 s；之后，在絮凝攪拌階段分別以140、125、115、105、100和90 r/min轉(zhuǎn)速各攪拌4 min，共計(jì)24 min；最后，靜置沉淀30 min后，用50 mL的注射器吸取液面5 cm下的上清液進(jìn)行葉綠素a和剩余濁度分析，并取攪拌杯底部的絮凝體觀察拍照。

1.3 觀測(cè)指標(biāo)及方法

1.3.1 藻種細(xì)胞及絮體形態(tài)觀測(cè)用吸管移取培養(yǎng)得到的藻細(xì)胞原液，放置于潔凈的玻片上，于100倍顯微鏡(UPH203i，澳浦)下觀察藻種細(xì)胞形態(tài)并拍照。當(dāng)藻液中加入PAC進(jìn)行混凝攪拌實(shí)驗(yàn)后，收集攪拌杯底部絮體沉淀，同樣放置于潔凈玻片上于100倍顯微鏡(UPH203i，澳浦)下觀察并拍照。

1.3.2 濁度測(cè)量每次取上清液水樣體積約30 mL，劇烈振蕩混勻后利用濁度儀(2100Q，哈希)測(cè)定，每次測(cè)定取兩個(gè)平行。

1.3.3 葉綠素a濃度測(cè)定用0.45 μm乙酸纖維濾膜抽濾上清液水樣，將過濾后的濾膜用90%的丙酮(3 mL)浸沒并密閉避光放置36 h進(jìn)行葉綠素的提取；36 h后，將浸出液轉(zhuǎn)出并用90%丙酮潤(rùn)洗濾膜兩次后定容至10 mL；以90%丙酮為空白，用1 cm玻璃比色皿在紫外分光光度計(jì)(TU-1901，北京普析)上分別測(cè)定其在630、645、663 和750 nm波長(zhǎng)下的吸光度D630、D645、D663和D750，每次測(cè)定取兩個(gè)平行。葉綠素a(Chl a)濃度依下述公式進(jìn)行計(jì)算：

Chla(μg/L)=

式中：V1為提取液定容后的體積 (mL)，V為抽濾的水樣體積 (mL)，δ為比色皿光程 (cm)，D為吸光度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 9.0進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖，繪圖時(shí)采用平均值，以標(biāo)準(zhǔn)差作為誤差。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)藻種的選定

根據(jù)歷年來三峽庫區(qū)水華暴發(fā)時(shí)的相關(guān)研究，庫區(qū)水華多爆發(fā)于春秋季，以綠藻和硅藻為主[1]。同時(shí)，對(duì)重慶市云陽縣的兩個(gè)水庫的現(xiàn)場(chǎng)采樣分析結(jié)果也表明，綠藻和硅藻是兩水庫中優(yōu)勢(shì)最為明顯的門類(圖1)。此外，甲藻水華作為常見的淡水水華，近年來在三峽庫區(qū)內(nèi)也屢有報(bào)道[3-4, 10]。因此，本研究所選取的三峽庫區(qū)典型水華藻種為：小球藻(綠藻)、衣藻(綠藻)、小環(huán)藻(硅藻)、針桿藻(硅藻)和光甲藻(甲藻)。

2.2 實(shí)驗(yàn)藻種的形態(tài)特征

在光學(xué)顯微鏡下對(duì)實(shí)驗(yàn)藻種進(jìn)行觀察，可見它們形態(tài)特征存在明顯差異(圖2)。其中，小球藻和衣藻均為單細(xì)胞，呈球形或橢球形。小球藻細(xì)胞直徑為5～10 μm；衣藻細(xì)胞直徑稍大，約為5～30 μm。光甲藻和針桿藻同樣為單細(xì)胞，且相比其他實(shí)驗(yàn)藻種細(xì)胞形態(tài)較大。具體而言，光甲藻細(xì)胞呈球形、卵形或橢圓形，直徑20～40 μm；而針桿藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)特殊，呈長(zhǎng)線形，長(zhǎng)約90～300 μm，寬5～6 μm。小環(huán)藻細(xì)胞呈短圓柱形，相對(duì)其他實(shí)驗(yàn)藻種其大小適中，直徑為10～30 μm。顯然，不同的藻種形態(tài)各異，大小差別較大。在混凝除藻理論中，藻類被近似看作膠體顆粒，而不同藻種各異的形態(tài)特征很可能會(huì)影響絮體形態(tài)進(jìn)而影響混凝沉淀的效果[11]。

2.3 PAC投加量對(duì)不同藻種葉綠素a和濁度去除效果的影響

2.3.1 小球藻從圖3，A可知，小球藻的葉綠素a和濁度去除率在不投加PAC時(shí)(投加量為0 mg/L)均較低，分別為12.8%和7.2%；當(dāng)PAC投加量為15 mg/L時(shí)，葉綠素a和濁度去除率分別大幅上升到91.7% 和91.3%，此時(shí)小球藻所形成的絮體大而密實(shí)，沉降性好(圖3，B)；之后，在35 mg/L和50 mg/L的投加量下，兩者的去除率也基本穩(wěn)定在90%左右，以50 mg/L的投加量下的情況為例，此時(shí)絮體略微減小，但數(shù)量眾多，絮體狀態(tài)也相對(duì)較好(圖3，C)；但進(jìn)一步增加PAC投加量，小球藻葉綠素a和濁度去除率均出現(xiàn)下降趨勢(shì)，在PAC投加量為80 mg/L時(shí)分別降至84.6% 和71.3%，此時(shí)小球藻大塊絮體消失，轉(zhuǎn)變?yōu)檩^小較分散的絮體(圖3，D)。上述結(jié)果表明，PAC投加量在15～50 mg/L內(nèi)均對(duì)小球藻有良好的混凝去除效果，結(jié)合經(jīng)濟(jì)因素考慮，PAC混凝去除小球藻的最適投加量為15 mg/L。

2.3.2 衣藻衣藻葉綠素a和濁度去除率隨PAC投加量的變化趨勢(shì)與小球藻較為類似(圖4，A)。當(dāng)PAC投加量為0 mg/L時(shí)，衣藻的葉綠素a去除率和濁度去除率分別僅有9.2%和10.4%。加入15 mg/L 的PAC后，可以觀察到明顯的絮體形成，沉降性較佳(圖4，B)，葉綠素a和濁度去除率分別大幅上升至89.9%和75.6%。葉綠素a和濁度去除率在PAC投加量為65 mg/L時(shí)達(dá)到最大值，二者分別為95.4%和85.5%，此時(shí)，衣藻絮體沉降性最好，有明顯的大塊絮體形成(圖4，C)；但當(dāng)PAC投加量為80 mg/L時(shí)，衣藻葉綠素a和濁度去除率分別下降至81.7%和78.9%，絮體形態(tài)的變化也十分明顯，表現(xiàn)為大絮塊消失，絮體變得分散(圖4，D)。可見，PAC投加量在15～65 mg/L內(nèi)均對(duì)衣藻有較好的混凝去除效果，但衣藻絮體相比小球藻偏小，綜合考慮認(rèn)為PAC混凝去除衣藻的最適投加量為65 mg/L。

2.3.3 小環(huán)藻圖5，A顯示，不添加PAC時(shí)(0 mg/L)，小環(huán)藻葉綠素a和濁度去除率分別為12.0%和1.7%。當(dāng)PAC投加量為15 mg/L時(shí)，小環(huán)藻葉綠素a去除率僅有22.3%，相比不添加PAC時(shí)提升較小；而此時(shí)的濁度去除率甚至出現(xiàn)負(fù)值，表明PAC幾乎沒有起到混凝除藻作用，此時(shí)也幾乎沒有絮體生成，僅有零星分布(圖5，B)。之后，隨著PAC投加量的增加，小環(huán)藻葉綠素a和濁度去除率也隨之上升，當(dāng)PAC投加量達(dá)到35 mg/L時(shí)，開始有絮體形成，但絮體較少且較為分散，(圖5，C)葉綠素a和濁度去除率分別為44.2%和22.8%，也相對(duì)較低。當(dāng)PAC投加量達(dá)到50 mg/L時(shí)，葉綠素a和濁度去除率能夠分別達(dá)到82.0%和85.2%，開始表現(xiàn)出明顯的除藻效果。當(dāng)PAC投加量達(dá)到65 mg/L時(shí)，葉綠素a和濁度去除率達(dá)到最大值，分別為93.4%和91.9%，此時(shí)，可以觀察到較多的密實(shí)絮體形成(圖5，D)。此后，PAC投加量的增加不再產(chǎn)生明顯影響，除藻效果基本穩(wěn)定。但值得注意的是，即使在小環(huán)藻達(dá)到最佳去除效果時(shí)，小環(huán)藻形成的絮體相比其他藻種也偏小偏少。由上述結(jié)果可知，PAC投加量較低(0～35 mg/L)時(shí)，PAC混凝去除小環(huán)藻的效果較差；投加量達(dá)到50 mg/L才有明顯的混凝除藻效果；而當(dāng)PAC投加量在65～80 mg/L時(shí)，小環(huán)藻的混凝去除效果基本穩(wěn)定。因此，PAC混凝去除小環(huán)藻的最適投加量為65 mg/L。

2.3.4 針桿藻從圖6，A可以看出，當(dāng)不投加PAC(0 mg/L)時(shí)，針桿藻葉綠素a和濁度去除率已經(jīng)能夠分別達(dá)到74.8%和47.1%，表明針桿藻自身具有優(yōu)越的沉降性能，易于從水中分離去除。PAC投加量在15 mg/L時(shí)，葉綠素a和濁度去除率為80%左右，此時(shí)已經(jīng)能觀察到較為明顯的針桿藻絮體，但數(shù)量較少(圖6，B)。隨后，在PAC投加量為35～80 mg/L時(shí)，針桿藻葉綠素a和濁度去除效果逐漸上升，絮體也逐漸變得更多更密集。當(dāng)投加量為35 mg/L時(shí)，葉綠素a和濁度去除率分別為88.0%和87.1%，絮體相比PAC投加量為15 mg/L時(shí)明顯增多(圖6，C)；而當(dāng)PAC投加量為65 mg/L時(shí)，葉綠素a和濁度去除率分別為92.6%和92.7%，此時(shí)絮體基本布滿視野，層疊密實(shí)(圖6，D)；PAC投加量增加到80 mg/L時(shí)，葉綠素a和濁度去除率也繼續(xù)保持在90%以上，絮體狀態(tài)與PAC投加量為65 mg/L時(shí)類似。上述結(jié)果表明，PAC投加量在15～80 mg/L內(nèi)對(duì)針桿藻均有較好的混凝去除效果，綜合考慮認(rèn)為PAC混凝去除針桿藻的最適投加量為65 mg/L。

Ⅰ.小球藻；Ⅱ.衣藻；Ⅲ.小環(huán)藻；Ⅳ.針桿藻；Ⅴ.光甲藻圖2 顯微鏡下實(shí)驗(yàn)藻種形態(tài)特征(100×)Ⅰ. Chlorella； Ⅱ. Chlamydomonas； Ⅲ. Cyclotella； Ⅳ. Synedra； Ⅴ. GlenodiniumFig.2 Morphological characteristics of experimental algae under microscope(100×)

圖3 不同PAC投加量下小球藻葉綠素a和濁度的去除率(A)及絮體狀態(tài)(B-D)Fig.3 The Chl-a and turbidity removal efficiency (A) and floc morphology (B-D) of Chlorella with different PAC dosages

圖4 不同PAC投加量下衣藻葉綠素a和濁度的去除率(A)及絮體狀態(tài)(B-D)Fig.4 The Chl-a and turbidity removal efficiency (A) and floc morphology (B-D) of Chlamydomonas with different PAC dosages

2.3.5 光甲藻與針桿藻類表現(xiàn)類似，當(dāng)不投加PAC時(shí)，光甲藻已表現(xiàn)出較高的葉綠素a和濁度去除率，分別達(dá)到74.5%和56.0%(圖7，A)，表明光甲藻自身具有良好的沉降性能。當(dāng)PAC投加量為15 mg/L時(shí)，其葉綠素a和濁度的去除率最高，分別可達(dá)93.5%和97.4%，此時(shí)光甲藻絮體較大且數(shù)量較多(圖7，B)，反映出良好的沉降去除效果。之后，各投加量處理的葉綠素a和濁度的去除率基本穩(wěn)定在90%以上。值得注意的是，PAC投加量超過15 mg/L之后，光甲藻絮體逐漸變小。具體來說，當(dāng)PAC投加量為50 mg/L時(shí)，光甲藻絮體明顯變小，但數(shù)量仍然較多(圖7，C)。當(dāng)PAC投加量為80 mg/L時(shí)，絮體進(jìn)一步變小(圖7，D)。但總的來說，相比其他藻種，光甲藻藻液中投加PAC后始終有大量絮體形成。因此，與針桿藻類似，PAC投加量在15～80 mg/L內(nèi)對(duì)于光甲藻均有較好的混凝去除效果，但由于光甲藻絮體隨著PAC投加量的增加出現(xiàn)了減小的情況，PAC的投加量不宜過大，最適投加量為15 mg/L。

圖5 不同PAC投加量下小環(huán)藻葉綠素a和濁度的去除率(A)及絮體狀態(tài)(B-D)Fig.5 The Chl-a and turbidity removal efficiency (A) and floc morphology(B-D) of Cyclotella with different PAC dosages

圖6 不同PAC投加量下針桿藻葉綠素a和濁度的去除率(A)及絮體狀態(tài)(B-D)Fig.6 The Chl-a and turbidity removal efficiency (A) and floc morphology(B-D) of Synedra with different PAC dosages

圖7 不同PAC投加量下光甲藻葉綠素a和濁度的去除率(A)及絮體狀態(tài)(B-D)Fig.7 The Chl-a and turbidity removal efficiency (A) and floc morphology(B-D) of Glenodinium with different PAC dosages

3 討 論

Rita Henderson等[12]的研究表明藻種形態(tài)影響水體中藻類的去除。本研究結(jié)果也表明，不同藻種混凝去除效果以及所需的PAC投加量有所不同，這可能與不同藻種自身形態(tài)特征有關(guān)。

首先，從整體表現(xiàn)來看，光甲藻和針桿藻在PAC投加量為15～80 mg/L的范圍內(nèi)均能取得良好的混凝去除效果，適宜范圍相對(duì)較廣。對(duì)光甲藻來說，在PAC投加量為15～80 mg/L時(shí)，其葉綠素a和濁度去除率均能保持在90%以上，這可能得益于光甲藻較大的細(xì)胞直徑(20～40 μm)及其呈球形、卵形或橢圓形的細(xì)胞形態(tài)。較大的細(xì)胞直徑使得光甲藻具有更好的沉降性，其近球形的細(xì)胞形態(tài)也利于藻細(xì)胞的聚集。因此采用PAC混凝去除效果較好，相應(yīng)產(chǎn)生的絮體也更大更多，結(jié)構(gòu)也更為密實(shí)。而對(duì)于針桿藻，其葉綠素a和濁度去除率在PAC投加量為15～50 mg/L時(shí)均能保持在80%以上，在投加量為65～80 mg/L時(shí)則達(dá)到90%以上，這可能同樣與針桿藻細(xì)胞偏大(長(zhǎng)約90～300 μm，寬5～6 μm)有關(guān)。與此同時(shí)，特殊的長(zhǎng)線型結(jié)構(gòu)，也使得針桿藻可能具有更多能與混凝劑結(jié)合的位點(diǎn)，利于絮體的形成，且下沉過程中也能帶動(dòng)更多的藻細(xì)胞共沉淀，從而形成密實(shí)利于沉淀的絮體，表現(xiàn)出良好的PAC混凝去除效果。

但值得注意的是，光甲藻的葉綠素a和濁度去除效率在PAC投加量為15 mg/L時(shí)達(dá)到最大，此時(shí)絮體也最大最密集。隨后，即使PAC投加量繼續(xù)增加，光甲藻的去除效果也無法繼續(xù)提升，而是保持穩(wěn)定，但絮體卻逐漸變小，這表明PAC過量添加會(huì)對(duì)光甲藻的混凝沉降產(chǎn)生不利影響。這可能是由于PAC投加量過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致藻細(xì)胞與PAC間產(chǎn)生不利的靜電排斥，隨著絮體逐漸變小，藻細(xì)胞與混凝劑之間的吸附架橋作用減弱，出現(xiàn)“再穩(wěn)”現(xiàn)象[13]。因此，PAC混凝去除光甲藻的濃度不應(yīng)過高，結(jié)合絮體形態(tài)和去除率結(jié)果綜合考慮以15 mg/L為宜。相反，針桿藻隨著PAC投加量的增加，葉綠素a和濁度去除率不斷上升，絮體也逐漸變得更多更密實(shí)，表明同樣是自身沉降性良好的藻種，針桿藻相比光甲藻可能具有更廣泛的適宜PAC投加量范圍。而且，針桿藻最適PAC投加量為65 mg/L，這可能是因?yàn)槠涮厥獾木€型結(jié)構(gòu)，需要更多的PAC來形成更多的結(jié)合位點(diǎn)，促進(jìn)絮體的形成。

其次，衣藻和小球藻采用PAC混凝也能取得較好的去除效果。小球藻和衣藻的適宜PAC投加范圍分別為15～50 mg/L和15～65 mg/L。在適宜PAC投加量范圍內(nèi)，小球藻的葉綠素a和濁度去除率均在90%以上，衣藻的葉綠素a和濁度去除率也基本都在80%以上。衣藻和小球藻生成的絮體相比光甲藻和針桿藻較小，但總的來說也較為明顯密集，這可能是由于小球藻和衣藻的細(xì)胞大小在所選實(shí)驗(yàn)藻種中屬于中等偏小的范圍(二者的細(xì)胞直徑分別為5～10 μm和5～30 μm)，也不具有類似針桿藻的特殊長(zhǎng)線型結(jié)構(gòu)，從而絮體大小和數(shù)量不足以和針桿藻與光甲藻相比。但同時(shí)，正是由于小球藻和衣藻較小的細(xì)胞尺寸和球形或橢球形的形態(tài)，使二者更接近于膠體，因而同樣具有較好的混凝去除效果。此外，有研究表明，在弱堿性條件下，小球藻會(huì)分泌胞外聚合物而產(chǎn)生凝聚和下沉現(xiàn)象，故容易去除[14-15]。值得注意的是，當(dāng)投加量超出一定范圍時(shí)，小球藻和衣藻的去除效果均表現(xiàn)出下降現(xiàn)象，這可能是PAC投加量過高時(shí)產(chǎn)生了“膠體保護(hù)”作用，使脫穩(wěn)膠粒電荷變號(hào)或使膠粒被包卷而重新穩(wěn)定。對(duì)于小球藻、衣藻這類體積偏小的藻種，它們的混凝去除效果受混凝劑投加量的影響會(huì)更加明顯，因此采用適宜的投加量顯得更為重要，投加量過高不僅造成藥品浪費(fèi)，更會(huì)導(dǎo)致處理效果變差。兩種藻種不同的是，小球藻在PAC投加量為15 mg/L時(shí)即可達(dá)到最佳去除效果，葉綠素a和濁度去除率維持在91%左右，絮體狀態(tài)最佳；而衣藻的最佳去除效果出現(xiàn)在PAC投加量為65 mg/L時(shí)，最高濁度去除率為83%左右，低于小球藻。說明相比較而言，小球藻的混凝去除效果強(qiáng)于衣藻，這可能與小球藻更小的形態(tài)和其分泌胞外聚合物的能力有關(guān)。

另外，小環(huán)藻相對(duì)來說不易取得良好的混凝去除效果。從細(xì)胞大小上來說，小環(huán)藻直徑約10～30 μm，大于小球藻和衣藻，而其短圓柱形的形態(tài)也相對(duì)不容易聚集。只有當(dāng)PAC投加量達(dá)到50 mg/L之上時(shí)，小環(huán)藻的葉綠素a和濁度去除率才能達(dá)到80%以上，較小球藻和衣藻差。相應(yīng)地，小環(huán)藻也難以產(chǎn)生大量絮體，即使當(dāng)PAC投加量為65 mg/L，達(dá)到小環(huán)藻最佳葉綠素a和濁度去除率93.4%和92.0%時(shí)，小環(huán)藻絮體的數(shù)量和密集程度也遠(yuǎn)低于其他幾種實(shí)驗(yàn)藻種。造成這一結(jié)果的原因，可能也與小環(huán)藻細(xì)胞的形態(tài)有關(guān)。小環(huán)藻屬主要為浮游種類，其短圓柱形的形態(tài)利于懸浮于水面，故其難以沉降分離，添加混凝劑也難以去除。因此，小環(huán)藻要在PAC投加量為50～80 mg/L時(shí)，去除效果較好。

綜上所述，PAC混凝沉淀法可用于三峽庫區(qū)村鎮(zhèn)水源水華暴發(fā)時(shí)的應(yīng)急除藻、除濁。光甲藻和針桿藻PAC混凝去除效果最好，小球藻和衣藻次之，小環(huán)藻相對(duì)來說不易取得良好的混凝去除效果。現(xiàn)有研究結(jié)果表明，當(dāng)水華優(yōu)勢(shì)藻種為小球藻時(shí)，適宜的PAC投加范圍為15～50 mg/L，最適投加量為15 mg/L；當(dāng)水華優(yōu)勢(shì)藻種為衣藻時(shí)，適宜的PAC投加范圍為15～65 mg/L，最適投加量為65 mg/L；當(dāng)水華優(yōu)勢(shì)藻種為小環(huán)藻時(shí)，適宜的PAC投加量范圍為50～80 mg/L，最適投加量為65 mg/L；當(dāng)水華優(yōu)勢(shì)藻種為針桿藻或光甲藻時(shí)，適宜的PAC投加量范圍為15～80 mg/L，最適投加量分別為65 mg/L和15 mg/L。針桿藻和光甲藻容易形成大而密實(shí)的絮體，小球藻和衣藻形成的絮體相對(duì)較小，小環(huán)藻絮體形成能力最弱，這與藻種細(xì)胞的形態(tài)特征密切相關(guān)。然而，目前研究所用藻種為實(shí)驗(yàn)室配制的單一藻種，還需要進(jìn)一步對(duì)混合藻種去除時(shí)PAC投加量進(jìn)行研究。而且，實(shí)際水體中的狀況往往更加復(fù)雜，在應(yīng)用于實(shí)際之前，還需要采用三峽庫區(qū)水華暴發(fā)時(shí)的實(shí)際水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證和改善，以確定本研究應(yīng)用于實(shí)際三峽庫區(qū)高藻季節(jié)水華暴發(fā)時(shí)應(yīng)急處理的可行性。