采礦塌陷區水源水藻類處理研究

趙 云， 張 琿， 丁 強， 趙明雷

(徐州首創水務有限責任公司，江蘇徐州221000)

原水中的藻類過量生長會釋放出臭味和土霉味類物質，同時影響凈水劑的混凝效果，僅采用常規工藝處理對其去除效率較低，存在出水含臭味、濁度高、消毒副產物超標的水質風險。某水廠以采礦塌陷區水為水源水，周邊生活污水、農漁牧污水的排入導致水體富營養化，引起藻類過度生長，使水廠混凝沉降效果降低，造成濾池堵塞，縮短濾池運行周期，且藻類釋放的致嗅類物質難以通過常規處理工藝去除。對此，筆者采用不同的預處理方法進行試驗，以期優選出適于去除采礦塌陷區水源中藻類的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗裝置

混凝攪拌機(8R4-6)、紫外可見分光光度計(T6 普析通用)、pH計(PHS-3C 雷磁)、臺式濁度儀(HACH 21100N)、電子天平(BSA22AS-CW)、電子顯微鏡、藻類專用取樣器。

聚合氯化鋁(Al2O3含量10%)、硫酸鋁、粉末活性炭；鹽酸、氟化鉀、高錳酸鉀，均為分析純。

1.2 試驗水質

某采礦塌陷區水源水的水質見表1。

表1 原水水質Tab.1 Quality of raw water

1.3 試驗方案

以采礦塌陷區水源水為研究對象，分別采用投加聚合氯化鋁、次氯酸鈉、高錳酸鉀+粉末活性炭等方法，攪拌試驗后取樣直接測定濁度和藻類數量。

2 結果與分析

2.1 單獨聚合氯化鋁

從圖1可以看出，聚合氯化鋁的絮凝效果受原水pH影響較大，當pH值超過9.0時，絮凝效果不佳且存在鋁超標的風險。試驗結果表明，隨著聚合氯化鋁投加量的增大，形成的礬花均細小且不下沉，對藻類和濁度的去除效果較差。當聚合氯化鋁投加量達到100 mg/L時，沉淀后水樣濁度為16.9 NTU，藻類為1 242×104個/L。

圖1 聚合氯化鋁投加量對處理效果的影響Fig.1 Influence of polyaluminium chloride dosage on treatment effect

2.2 次氯酸鈉與聚合氯化鋁聯用

化學預氧化是水處理中常用的強化常規處理含藻水的工藝[1-2]，次氯酸鈉是一種強氧化劑，水解形成次氯酸后進一步分解形成新生態氧[O]，[O]的極強氧化性使藻細胞內的蛋白質變性，從而使藻細胞死亡。試驗研究了不同濃度次氯酸鈉對藻類的去除效果，結果見圖2。

圖2 次氯酸鈉濃度對處理效果的影響Fig.2 Influence of sodium hypochlorite concentration on treatment effect

次氯酸鈉預氧化對藻類的去除效果較明顯，投加量為3 mg/L時的藻類去除率達到96.5%，但是攪拌試驗中形成的礬花細小，對濁度的去除率不高。當聚合氯化鋁投加量為80 mg/L、次氯酸鈉投加量為3 mg/L時，處理后水樣濁度為7.9 NTU。

2.3 高錳酸鉀、活性炭和聚合氯化鋁聯用

高錳酸鉀具有較強的氧化性，可以氧化藻細胞內的葉綠素(一般為葉綠素a)，使藻類因新陳代謝終止、合成蛋白質中斷而死亡[3]。此外，高錳酸鉀還具有助凝作用，可提高絮凝效果。粉末活性炭能夠吸附有機物，還原水中剩余的高錳酸鉀，高錳酸鉀和粉末活性炭吸附聯用技術為目前應對臭和味的常用方法[4-6]。

當聚合氯化鋁投加量為80 mg/L，粉末活性炭投加量為20 mg/L時，隨著高錳酸鉀投加量的增大，攪拌試驗中礬花較大且沉降效果較好。從圖3可以看出，當高錳酸鉀投加量為2.4 mg/L時，藻類去除率達87.8%，出水濁度為1.9 NTU，但反應后的水樣呈微紅色。

圖3 粉末活性炭與高錳酸鉀聯用對藻類的處理效果Fig.3 Treatment effect of powdered active carbon combined with potassium permanganate on algae

3 結論

當水源水出現藻類污染時，僅提高聚合氯化鋁投加量對藻類的去除效果較差。采用次氯酸鈉可有效除藻，但不能消除藻類產生的臭味，且在預氯化過程中氯與原水中較高濃度的有機物作用會生成一系列對人體危害較大的鹵代有機副產物。采用粉末活性炭、高錳酸鉀與聚合氯化鋁聯合處理的除藻、降濁效果明顯，投加80 mg/L 聚合氯化鋁+20 mg/L粉末活性炭+2.4 mg/L高錳酸鉀時，藻類去除率為87.8%，濁度去除率為91.5%。