南方自来水企业抑制藻类生长方法探究

黄 威，李晓尚

(1.湖南科技大学 土木工程学院，湖南 湘潭 411110； 2.湘潭中环水务有限公司，湖南 湘潭 411100)

0 引言

随着经济社会的发展，工农业生产以及生活产生的大量氮、磷等营养元素进入水体，导致藻类等浮游生物大量繁殖，水体含氧量和透明度下降，引起水华等富营养化现象，给城市供水带来很多不利影响[1]。湘江长沙段浮游藻类主要由硅藻、绿藻、隐藻构成。藻类生长受氮磷污染、温度、pH值影响最为严重。湘江长沙段水质pH值为7.78～7.89，总氮平均浓度为1.48～3.64 mg/L，夏季光照充足，此都为绿藻的生长提供了非常有利的条件。

藻类对水处理工艺带来的不利因素主要体现在容易造成滤池板结，影响滤池过滤效果。会增加氯耗、矾耗等药耗和反冲洗频次，造成制水成本升高。还会产生藻毒素等代谢产物，生成异味导致水质恶化。

1 国内外抑制藻类生长的方法

1.1 物理方法

物理方法主要是通过强制截留、机械筛滤的手段将藻类物质从水中去除，从而抑制藻类生长。目前新兴的技术是气浮法、膜滤法、微滤机法等。

近年来，溶气气浮法除藻得到了广泛应用。利用藻类密度一般比较小、絮体不容易沉淀这一特点，根据微气泡黏附于絮粒，以实现絮粒的强制性上浮，达到固液分离目的。我国武汉、昆明、无锡、苏州等地自来水厂都采用气浮法除藻。Teixeira等实验表明，采用溶气气浮法采收蓝藻，气浮池的蓝藻采收率可达92%。但气浮池运行耗电量较大，设备维修及管理工作量大，藻渣处理难度大。

膜过滤技术是以膜两侧的压力差为主要能量，利用薄膜的选择透过性进行两相分离，将污染物质和藻类与富营养化水体进行分离。膜滤法常用于欧美国家10 000 m3/d以上自来水厂的水处理工艺中[2]，缺点是处理规模小，技术成本高，无法在发展中国家大范围应用。

微滤机是一种转鼓式筛网过滤回收固液分离装置，一般采用10～45 μm网眼孔径的微孔筛网固定在转鼓型过滤设备上，被处理的废水流进鼓内，水中固体颗粒被截留在筛网内面，并且在过滤的同时，通过压力冲洗水和转鼓的转动，及时清洗微孔筛网，始终保持设备的良好工作状态，除藻效率约为40%～70%。微滤机生产能力大，占地面积小，操作方便，主要应用于对原水的第一级过滤上。

1.2 化学方法

化学方法是通过投加化学氧化剂和某些盐类去除藻类。常用的化学除藻剂有氯气、臭氧、二氧化氯、高锰酸钾、铜盐等。

氯气除藻在国内水处理工艺中应用最广，其原理是采用氯气作为预氧化剂，强化对藻类的去除率，且价格便宜，应用便利。但在预氧化过程中，氯与原水中较高浓度的有机物反应生成三氯甲烷等消毒有害副产物，且会产生令人不愉快的嗅味，使其应用受到限制。张荣[3]等在预沉池投加0.5～2.0 mg/L氯，配合投加0.6 mg/L的高分子助凝剂HCA和适量三氯化铁，将夏季高藻水中的藻类去除率提高至98%以上。

二氧化氯具有很多氯所不具备的优点，其能有效减少三氯甲烷等有害副产物的生成，对人体副作用小，能快速氧化沉淀铁、锰等金属离子，消除藻类产生的异味，是目前国际上公认的新一代绿色消毒剂。裴海燕[4]等试验发现，当反应时间小于10 min时，二氧化氯的投加量为38～85 mg ClO2/mg叶绿素a即可达到45%～89%的藻类去除率。但二氧化氯需要就地生产，且价格昂贵，目前在国内未能得到广泛应用。

对于碱性水体而言，高锰酸钾具有较好的除藻效果。高锰酸钾可以氧化破坏包裹藻细胞的胶状物质，且其自身水解生成的二氧化锰对藻细胞具有强吸附性和强氧化性。但若预氧化中的高锰酸钾投加量过大，可能会导致水色度升高、伴随出水中的锰含量升高现象，因此高锰酸钾和活性炭联合除藻已受到人们的广泛关注。郑全兴[5]采用高锰酸钾和粉末活性炭联合投加的方法强化除藻效果。在取水口处投加1.5 mg/L高锰酸钾和20 mg/L粉末活性炭，可使除藻率达到96%。

1.3 其他方法

生物滤池除藻法是生物除藻工艺的一种，其原理是利用生物膜上的微生物对藻类进行吸附和絮凝，使其被原生动物吞噬或被沉降。以色列学者向1 m3的滤池中投加50 kg的大麦秸秆进行过滤，除藻率达75%，且这种抑制作用能持续近6个月左右。这项工艺没有副作用，具有应用范围广、技术成本低的优势。

超声波技术主要是利用比人耳能听得到的更高范围频率(即﹥18 kHz)的声波来加快化学反应，提升反应产率。消毒剂(双氧水、氯气、臭氧)与超声波联合为自来水消毒能减少消毒剂的用量，可应用于自来水的深度处理中。大龄摇蚊幼虫对双氧水等常规消毒剂有较强的抵抗力，广州自来水公司[6]研究发现，通过延长超声波的辐射时间和提高溶解氧的浓度，能有效提升对大龄摇蚊幼虫的杀灭率。

遮光是控制藻类繁殖生长的有效措施之一。日照时间的长短与藻类的生长繁殖有着密切关系。可根据实际情况选择不同的遮光方式。万蕾[7]等研究发现，不同遮光周期、不同遮光面积、不同遮光率对水体中藻类的数量与叶绿素a的含量产生不同的影响。

紫外光辐射去除微囊藻毒素以其较高的环境安全性得到国内外学者的关注。陈伟[8]等对两种毒性较大的微囊藻毒素(MC-RR和MC-LR)在紫外光辐射下的光降解行为进行研究发现，光照强度、温度和酸度都会对光降解速率产生影响，水体中的微囊藻毒素在40 min内可以去除95%以上。

2 讨论

2.1 单项除藻工艺局限性大

气浮法操作环境差，气味难闻，藻渣难处理。氯气消毒易产生三氯甲烷等有毒副产物。投加二氧化氯、臭氧所需的投资和运营成本高昂，无法大规模应用。超声波、生物滤池、紫外光辐射等新兴技术目前基本处于试验阶段，难以应用于工程实践。

2.2 联合除藻工艺发展空间大

预氯化---气浮技术、氧化剂---活性炭联合除藻、超声波—消毒剂联合工艺等联合除藻技术在克服单项工艺劣势的同时，能产生更好的协同除藻效应，高效、低成本，具有广阔的研究和应用前景。

2.3 预防藻类季节性爆发

南方夏季(6—8月)天气炎热，水厂内藻类繁殖旺盛，需提前采取相关措施。如：定期清除滤池四周藻源，在滤池上方搭建遮光设施等，做到“预防为主、杀生为辅”，减少药剂用量，降低生产成本。

2.4 进行水污染综合整治

要真正保障饮水安全，在控制消毒副产物产生的同时，更需要从源头抓起，控制氮、磷的排放量，做好水污染综合整治，才能抑制藻类爆发，这需要全社会的共同努力。