淺談藻類物質(zhì)對(duì)制水的影響及防治措施

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簡(jiǎn)介： 介紹了藻類物質(zhì)產(chǎn)生的原因和危害以及對(duì)制水過(guò)程的影響，著重從水廠現(xiàn)行狀況出發(fā)，提出了幾種簡(jiǎn)單易行的優(yōu)化及強(qiáng)化常規(guī)工藝的化學(xué)方法和措施。
關(guān)鍵字：藻類物質(zhì) 制水的影響 防治措施

l 前 言

　　湘江是長(zhǎng)沙地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的重要水源地，也是長(zhǎng)沙市六個(gè)自來(lái)水廠的取水水源，水廠每日要從湘江取走總量達(dá) 1.29×106m3的源水，因此，湘江水質(zhì)直接關(guān)系到長(zhǎng)沙市自來(lái)水供水的質(zhì)量。近年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，我國(guó)許多大的江河湖泊正面臨著日趨嚴(yán)重的水源污染問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)飲用水源受污染率已高達(dá)90％以上，湘江也成為工業(yè)化進(jìn)程中的受害者，列為我國(guó)重點(diǎn)需要治理的水系之一。由于水源污染，導(dǎo)致水中藻類物質(zhì)快速生長(zhǎng)，直接影響了自來(lái)水的生產(chǎn)，對(duì)水質(zhì)和水處理工藝帶來(lái)了諸多不利影響。隨著飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，如何能夠有效地防治和去除其對(duì)制水生產(chǎn)過(guò)程和對(duì)水質(zhì)的影響，已成為水廠要致力解決的難題之一。

　　2 藻類的成因及危害

　　藻類通常是指一群在水中以浮游方式生活，能進(jìn)行光合作用的自養(yǎng)型微生物，個(gè)體大小一般在2-200，其種類繁多，均含葉綠素，在顯微境下觀察是帶綠色的有規(guī)則的小個(gè)體或群體。由于它們是水體中重要的有機(jī)物質(zhì)制造者，故在整個(gè)水體生態(tài)系統(tǒng)中占有舉足輕重的作用，是生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。但由于近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，常常忽略了環(huán)境保護(hù)，大量工業(yè)廢水、農(nóng)田灌溉和生活污水排入江中，從而使得江河湖海近岸的營(yíng)養(yǎng)鹽大量富集、超標(biāo)，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，這種富營(yíng)養(yǎng)化的水體成為藻類泛濫的物質(zhì)條件，特別是在每年的5-10月份夏秋季節(jié)，藻類生長(zhǎng)極為旺盛，不時(shí)地威脅著城市的供水。因此，大量的藻類不僅嚴(yán)重地破壞了水體生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定，而且還直接影響到城市自來(lái)水企業(yè)的制水生產(chǎn)過(guò)程和水質(zhì)。

　　3 藻類對(duì)制水的影響

　　含藻原水進(jìn)入凈水廠后，對(duì)制水生產(chǎn)工藝、藥耗以及構(gòu)筑物池壁都會(huì)產(chǎn)生極大的不利影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(dǎo)致需要投加的混凝劑增多，高藻水的處理需要消耗大量的混凝劑。

　　2．藻類物質(zhì)在濾池中可大量繁殖，會(huì)使濾料層堵塞，使過(guò)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(duì)混凝土池壁構(gòu)成很大的威脅，如長(zhǎng)沙三水廠構(gòu)筑物池壁由于藻類等物質(zhì)的長(zhǎng)期腐蝕，致使池壁粗糙老化，反過(guò)來(lái)又給藻類物質(zhì)的寄生繁殖，水垢、青苔的附著生長(zhǎng)，提供了有利的棲息場(chǎng)所。

　　4．藻類細(xì)胞成層成為粘質(zhì)物，附在混凝土池壁表面，形成一層潤(rùn)滑層，既影響制水過(guò)程中的感官質(zhì)量，又增加了洗池的頻率和費(fèi)用，以及工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(zhǎng)著和死亡的藻類都會(huì)使水中有機(jī)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(duì)水質(zhì)影響更為嚴(yán)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(dòng)物中毒。

　　4 去除藻類物質(zhì)的方法選擇

　　在不改變現(xiàn)有水廠的工藝流程，不需增加大型設(shè)備和構(gòu)筑物，且經(jīng)濟(jì)有效、簡(jiǎn)便易行的前提條件下，提出以下幾個(gè)優(yōu)化及強(qiáng)化常規(guī)工藝的化學(xué)除藻方法和輔助措施供探討。

　　1．折點(diǎn)加氯殺藻。把反應(yīng)池前的加氯量加大，以氧化水中的有機(jī)物，殺滅藻類。這是一種較為簡(jiǎn)單的能快速殺藻的方法，在國(guó)內(nèi)水廠使用較多，能夠有效地殺滅藻類，抑制藻類產(chǎn)生和繁殖。據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，采用該種方法，除藻率一般能達(dá)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。

　　但這種較為簡(jiǎn)捷的除藻工藝同時(shí)存在著某些不足之處。①當(dāng)水中含有大量天然有機(jī)物如腐殖質(zhì)、灰黃酸、富里酸及藻類代謝產(chǎn)物時(shí)，這些天然的有機(jī)物就成為鹵代烴形成的前驅(qū)物質(zhì)，再經(jīng)加氯殺藻，鹵代烴形成的機(jī)率就大大增加了，目前已被證實(shí)鹵代烴對(duì)人體健康具有較大危害，其中1，2—二氯乙烷、1，1，2，2—四氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烯、三溴甲烷、六氯苯為強(qiáng)致癌物。因此，這種方法用于給水處理在國(guó)外已被限制使用。②由于要達(dá)到殺滅藻類的目的，投加時(shí)需要很大的氯量，導(dǎo)致了單位水量成本的增加。長(zhǎng)沙市三水廠針對(duì)上述存在的問(wèn)題，在采用濾前加氯殺藻處理時(shí)，使得每月氯耗高達(dá)4．2kg／km3，嚴(yán)重超出了公司計(jì)劃指標(biāo)，并且由于氯的投加量還不足以殺滅藻類而使得除藻效果甚微。

　　2．二氧化氯殺藻。ClO2，是一種強(qiáng)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(guān)實(shí)驗(yàn)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(shì)，比液氯殺菌能力強(qiáng)，由于它不象Cl2,以親電取代為主，而是以氧化反應(yīng)為主，經(jīng)氧化的有機(jī)物多降解為氧基因?yàn)橹鞯漠a(chǎn)物，不會(huì)產(chǎn)生鹵代烴等消毒副產(chǎn)物，對(duì)人體的副作用小。但其成本較氯氣高，生產(chǎn)條件較為苛刻，目前國(guó)內(nèi)的部分制水企業(yè)正研究它來(lái)代替氯氣消毒的可行性。伴隨新型的、簡(jiǎn)單的C1O2制取方法的出現(xiàn)，其在給水處理中會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

　　3．加助凝劑，即HCA—1陽(yáng)離子凈水劑殺藻。HCA—1屬陽(yáng)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(biāo)準(zhǔn)。市售HCA—1固體含量為40％，分子量在10萬(wàn)左右，陽(yáng)離子度>90％，殘余單體3.9％。其作用機(jī)理是籍助聚合物本身含有的陽(yáng)離子基團(tuán)和活性吸附基團(tuán)，對(duì)懸浮膠粒和含負(fù)電荷的物質(zhì)通過(guò)電中和及吸附架橋等作用使之失穩(wěn)、絮凝。由于有機(jī)高分子有極高的聚合度，故其架橋作用遠(yuǎn)多于核型無(wú)機(jī)混凝劑強(qiáng)烈，其商品的毒性及致畸變性實(shí)驗(yàn)已由檢測(cè)證實(shí)：急性經(jīng)口毒性試驗(yàn)HCA—1原液屬低毒性，5‰應(yīng)用液基本無(wú)毒，HCA一1原液有中等蓄積性， 5‰應(yīng)用液為輕度蓄積性，Ames試驗(yàn)、微核發(fā)生率及精子畸變率證明HCA--1原液無(wú)致突變作用。在生產(chǎn)應(yīng)用中HCA一1的投加量小于0．3mg／L，遠(yuǎn)低于毒性試驗(yàn)中所提出的 5‰應(yīng)用液的濃度，因而在使用上是安全的。對(duì)于高藻水，大量藻類飄浮在池的上部，水體pH值上升，常規(guī)凈水劑混凝效果差，出水水質(zhì)下降，當(dāng)大量藻類進(jìn)入濾池會(huì)增加濾池的負(fù)擔(dān)。由于藻類表面帶負(fù)電荷，易與陽(yáng)離子型HCA一1接觸，所以在反應(yīng)池投加 HCA一1助凝劑能使水中的微生物絮凝成團(tuán)，加速其沉淀去除。目前，該方法在我國(guó)其他省市已有采用，值得我們研究借鑒使用。

　　4．加助凝劑高錳酸鹽(PPC)復(fù)合藥劑。它是一種新型、高效的助凝劑，合肥自來(lái)水公司PPC預(yù)處理技術(shù)對(duì)合肥巢湖源水中藻類的去除效果已有資料證實(shí)。在一定泛圍內(nèi) PPC的投量和它的除藻效率成正比關(guān)系。預(yù)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(shì)。但其對(duì)低濁、低藻的源水處理效果并不理想。

　　5．粉末活性炭(PAC)預(yù)處理。在反應(yīng)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(jī)物和無(wú)機(jī)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(qiáng)化反應(yīng)沉淀池對(duì)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(yīng)急措施。在我國(guó)，合肥自來(lái)水公司早已成功采用了該種方法。

　　6．防止池壁藻類腐蝕的輔助措施。上述方法，對(duì)于水中藻類的抑制和去除都存在著不同的優(yōu)缺點(diǎn)。為了解決藻類對(duì)混凝土構(gòu)筑物池壁的腐蝕問(wèn)題，通過(guò)借鑒其他水廠的經(jīng)驗(yàn)和市場(chǎng)調(diào)研，在池壁貼瓷磚或涂裝水池專用涂料都不失為一種有效的防腐措施?，F(xiàn)新建水廠大多采用了該種方法，對(duì)于防止池壁的腐蝕效果較好。長(zhǎng)沙市三水廠由于建設(shè)年代長(zhǎng)，現(xiàn)有池壁基本都很粗糙，特別是斜管沉淀池部分過(guò)水面積小、集水槽多，更適于涂裝水池專用涂料作為防腐處理的輔助措施。

　　5 結(jié)論

　　目前，藻類的問(wèn)題已引起越來(lái)越多水廠的重視，我國(guó)部分自來(lái)水公司對(duì)其防治研究 有了較為深刻的認(rèn)識(shí)。為了了解藻類季節(jié)性變化規(guī)律，特別是水源污染較為嚴(yán)重的制水企業(yè)，對(duì)源水進(jìn)行全面的檢測(cè)，并找出與藻類生長(zhǎng)相關(guān)的項(xiàng)目進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，初步掌握了藻類變化規(guī)律，選擇如pH值、藻類計(jì)數(shù)、氨氮等原水信息提供給水廠，是非常有必要的，以便水廠能夠及時(shí)地調(diào)整制水處理參數(shù)，增加藻類去除率，盡可能地減少其對(duì)制水過(guò)程的影響，以確保出廠水水質(zhì)，降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，利于我們根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)采取更為精確有效的抑制藻類生長(zhǎng)的措施。

　　優(yōu)化及強(qiáng)化常規(guī)工藝除藻技術(shù)，我國(guó)工程技術(shù)人員仍然在積極探索中，如利用ξ電泳儀，找到去除藻類的最佳的混凝劑用量，并通過(guò)優(yōu)化混凝條件參數(shù)和采用預(yù)氧化等措施，大大提高常規(guī)工藝的除藻能力，已有了令人滿意的試驗(yàn)效果，我們期待著有更加有效、簡(jiǎn)便的方法出現(xiàn)。