淺析自來水廠去除藻類污染工藝的比較

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簡介： 隨著引灤水的水質(zhì)逐年惡化，其最主要的污染物藻類呈逐年上升的趨勢，如何有效的去除藻類污染是目前的關鍵。本文對目前主要使用的除藻工藝進行了分析，希望找到最經(jīng)濟有效的方法，對深度水處理技術簡要介紹。
關鍵字：自來水廠 去除藻類 污染工藝的比較

隨著引灤水的水質(zhì)逐年惡化，其最主要的污染物藻類呈逐年上升的趨勢，如何有效的去除藻類污染是目前的關鍵。本文對目前主要使用的除藻工藝進行了分析，希望找到最經(jīng)濟有效的方法，對深度水處理技術簡要介紹。

一、2003年－2004年7月引灤水水質(zhì)變化趨勢：

灤河水根據(jù)水溫、濁度和藻類生長情況一般分為低溫低濁期、常溫常濁期、高溫高濁期、高溫常濁期。近兩年水中濁度、藻類、葉綠素等指標急劇惡化，時常伴有陣發(fā)性高污染。2003年PH值8.65～8.30，2004年1～7月9.32～8.16；2003年濁度最高28.5NTU，2004年1～7月最高9.6NTU；COD_Mn為6.54～3.72mg/L；氨氮最高達3.673 mg/L，亞硝酸鹽氮最高1.139 mg/L；葉綠素a：16.3μg/L～4.5μg/L,藻類為1200萬/L～140萬/L。

圖一

系列一：COD_Mn；系列二：氨氮；系列三：亞硝酸鹽氮

圖二

系列一：氨氮；系列二：亞硝酸鹽氮

圖三

圖四

圖五

二、藻類對制水的影響

含藻原水進入凈水廠后，對制水生產(chǎn)工藝、藥耗以及構筑物池壁都會產(chǎn)生極大的不利影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.在光合作用下，水中pH值升高，且由于藻類作用，溶解氧增加，礬花密度降低，沉淀去除率下降，導致需要投加的混凝劑增多。

2.藻類物質(zhì)在濾池中可大量繁殖，會使濾料層堵塞，使過濾周期縮短，減少產(chǎn)水量，增加沖洗水量并影響出水水質(zhì)。

3.對混凝土池壁構成很大的威脅，一般水廠構筑物池壁由于藻類等物質(zhì)的長期腐蝕，致使池壁粗糙老化，反過來又給藻類物質(zhì)的寄生繁殖，水垢、青苔的附著生長，提供了有利的棲息場所。

4.藻類細胞成層成為粘質(zhì)物，附在混凝土池壁表面，形成一層潤滑層，既影響制水過程中的感官質(zhì)量，又增加了洗池的頻率和費用，以及工人的勞動強度。

5.藻類的存在使水質(zhì)變化，從而干擾水處理操作，造成處理上的麻煩，生長著和死亡的藻類都會使水中有機物增加，增加氯耗，高藻水的處理更需要消耗大量的消毒劑。

6.對水質(zhì)影響更為嚴重的是有些藻類的降解產(chǎn)物中含有四氯乙烷、二甲基二硫化物等毒性物質(zhì)，能引起人、動物中毒。

三、除藻工藝的比較

(一)、 自來水廠氣浮除藻，該方法是依據(jù)氣泡附著于混凝劑絮粒，以實現(xiàn)絮粒的強制上 浮，達到固液分離去除藻類的原理而研究開發(fā)的，此法在固液分離速度(5-8m/h)、污泥濃度及節(jié)約藥耗等方面有較滿意效果，其存在的問題：

氣浮系統(tǒng)對高濁度去除效率不高；氣浮除藻效率很難達到90%以上；氣浮除藻的電耗和運行費用較高；藻渣較難處理；釋放器容易堵塞；溶器罐水位和壓力的平衡問題；溶氣罐和管道內(nèi)壁容易腐蝕；空氣壓縮機容易損壞。

(二)、氣浮濾池除藻: 所謂氣浮濾池是將氣浮池和濾池疊加，氣浮池在上，濾池在下形成的一種水處理池型。夏秋季5～12月采用：預加氯－絮凝－氣浮－過濾－加氯組合工藝系統(tǒng)。濾池濾料有效粒徑0.55～0.72mm，K801.73～2.36，濾層厚度600mm，濾速0.4～8.7m/h，氣浮池結合濾池凈水，其除藻效果良好。

(三)、折點加氯殺藻：把反應池前的加氯量加大，以氧化水中的有機物，殺滅藻類。該方法能夠有效地殺滅藻類，抑制藻類產(chǎn)生和繁殖。據(jù)有關實驗表明，采用該種方法，除藻率一般能達到50％左右，并能除去水中的一部分異味，除藻后的原水再經(jīng)常規(guī)水處理工藝，能使飲用水中不含或稍含藻。但是其也存在不足，一是易于形成鹵代烴，其為強致癌物。二是投氯量很大，導致了單位水量成本的增加。

(四)、二氧化氯殺藻：ClO₂，是一種強氧化劑，具有更好的滅菌、除藻和除嗅效果，并且能夠有效地控制鹵代烴的生成量，降低礬耗，改善水質(zhì)。根據(jù)有關實驗發(fā)現(xiàn)：二氧化氯優(yōu)于液氯，具有較高的氧化一還原電勢，比液氯殺菌能力強，由于它不象Cl₂,以親電取代為主，而是以氧化反應為主，經(jīng)氧化的有機物多降解為氧基因為主的產(chǎn)物，不會產(chǎn)生鹵代烴等消毒副產(chǎn)物，對人體的副作用小。但其成本較氯氣高，生產(chǎn)條件較為苛刻。

(五)、加助凝劑，即HCA—1陽離子凈水劑殺藻。HCA—1屬陽離子型線型高分子聚合物，它是二甲基二烯丙基季胺鹽的聚合物，水溶性好，能完全溶解于水成真溶液，質(zhì)量符合生活飲用水處理劑標準。市售HCA—1固體含量為40％，分子量在10萬左右，陽離子度>90％，殘余單體3.9％。其作用機理是籍助聚合物本身含有的陽離子基團和活性吸附基團，對懸浮膠粒和含負電荷的物質(zhì)通過電中和及吸附架橋等作用使之失穩(wěn)、絮凝。由于藻類表面帶負電荷，易與陽離子型HCA一1接觸，所以在反應池投加 HCA一1助凝劑能使水中的微生物絮凝成團，加速其沉淀去除。

(六)、加助凝劑高錳酸鹽(PPC)復合藥劑：它是一種新型、高效的助凝劑，在一定泛圍內(nèi) PPC的投量和它的除藻效率成正比關系。預處理中PPC的投量越高，沉淀水和濾后水中藻類的去除率呈不斷上升趨勢。但其對低濁、低藻的源水處理效果并不理想。

(七)、粉末活性炭(PAC)預處理。在反應池前，把粉末活性炭和混凝劑一起連續(xù)投加于原水中，經(jīng)混合吸附水中有機物和無機雜質(zhì)后，粘附在絮體上的炭粒大部分在沉淀池中成為污泥排除。粉末活性炭作為助凝劑，可強化反應沉淀池對藻類的去除，并能去除異臭異味，特別是在藻類繁殖季節(jié)，用此法可作為應急措施。

(八)、慢濾池、生物濾池除藻：瑞典的斯德哥爾摩水廠將快濾池的出水再經(jīng)慢濾池處理(慢濾池的過濾面積為500～2400m²,濾速僅為快濾池的1/30，砂層厚度為1m),以去除水中殘留的微小藻類。以色列以麥稈作為過濾材料，在體積1m³的PVC池中裝入50Kg麥稈進行過濾，可去除75%的藻類。生物濾池工藝是生物除藻的一種，主要是利用生物膜上的微生物對藻類的絮凝、吸附作用，使其被沉降、氧化或被原生動物吞噬。

結論：

通過目前水廠除藻工藝的運行情況來看，預氧化除藻復合工藝的除藻效果比較理想。如預加氯+助凝劑(HCA)/助凝劑高錳酸鹽(PPC)復合藥劑，在原水濁度、藻類較高時，效果更為明顯。通過對藻類計數(shù)和葉綠素含量的測算，以葉綠素a的含量變化來推算藻類的去除率。葉綠素a在一切浮游藻類里大約占有機物比重的1—2%，是估算藻類生物量的較好指標。下面是2003年—2004年7月原水藻類(葉綠素a)變化趨勢及出廠水葉綠素a的變化趨勢，藻類去除率可達90%以上。

系列一：原水葉綠素a含量 ；系列二：出廠水葉綠素a含量

深度水處理技術簡要介紹：

膜分離技術

膜工藝不再依據(jù)源水水質(zhì)，而是依據(jù)選用膜截留尺寸。 所以膜過濾是一生中嚴格的物質(zhì)分離技術，它有以下特點：它是一種物理作用，不需要加注藥劑；分離過程中不發(fā)生相變，和其他方法相比能耗較低，又稱省能技術；膜分離過程中，一種物質(zhì)得到分離，一種物質(zhì)被濃縮，不產(chǎn)生副產(chǎn)品，且不改變物質(zhì)的屬性；膜工藝操作容易，易實現(xiàn)自動化；它在常溫下操作，適用范圍廣。

納濾水———21世紀的健康飲水

用于飲用水處理的膜工藝主要是壓力驅(qū)動的膜，按照膜能有效地去除的污染物的大小來分類，可分為微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)和納濾(NF)等，MF、 UF的產(chǎn)水還不能將水中的有害小分子有機物質(zhì)去除，因而不能單獨用于純凈水制造；而 RO，它在分離過程中良莠不分，它可以去除水中全部溶解性物質(zhì)，其產(chǎn)水亦不能符合人們健康的要求，而且其每產(chǎn)水一噸耗電3．5－4．5度。NF膜早期稱為松散反滲透膜，是80年代初繼典型的RO復合膜之后開發(fā)出來的。 NF膜介于RO與UF膜之間，它主要去除直徑為1個納米左右的溶質(zhì)粒子，截留分子量為100—1000。例如， RO幾乎對所有的溶質(zhì)都有很高的脫除率，UF對幾乎所有的離子都沒有脫除作用，而 NF只對特定的溶質(zhì)具有較高的脫除率。 NF膜由于其本身的特點———膜本體帶有電荷性，這是使它在很低壓力下仍具有較高脫鹽性能和作為截留分子量為數(shù)百的膜也能脫除無機鹽的重要原因，因此它十分適用于飲用水的深度凈化。當水源具備一定的潔凈條件，由PAC(粉末活性炭)＋微濾或超濾＋納濾即可取代全部水處理設施；未來的幾年，低壓膜技術在飲用水處理中有著廣闊的前景。

參考文獻：

1、淺談藻類物質(zhì)對制水的影響及防治措施  長沙市自來水公司 朱瑩

2、深度凈化——飲用水的革命   中國電子學會高純水委員會主任安鼎年 天津市衛(wèi)生防病中心主任醫(yī)師董善亨《科技日報》2002年1月21日

3、給水處理中藻類的去除  彭海清、譚章榮、高乃云、孟長再 2002 –0029-03