淺析自來(lái)水廠去除藻類(lèi)污染工藝的比較

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簡(jiǎn)介： 隨著引灤水的水質(zhì)逐年惡化，其最主要的污染物藻類(lèi)呈逐年上升的趨勢(shì)，如何有效的去除藻類(lèi)污染是目前的關(guān)鍵。本文對(duì)目前主要使用的除藻工藝進(jìn)行了分析，希望找到最經(jīng)濟(jì)有效的方法，對(duì)深度水處理技術(shù)簡(jiǎn)要介紹。
關(guān)鍵字：自來(lái)水廠 去除藻類(lèi) 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(lèi)呈逐年上升的趨勢(shì)，如何有效的去除藻類(lèi)污染是目前的關(guān)鍵。本文對(duì)目前主要使用的除藻工藝進(jìn)行了分析，希望找到最經(jīng)濟(jì)有效的方法，對(duì)深度水處理技術(shù)簡(jiǎn)要介紹。

一、2003年－2004年7月引灤水水質(zhì)變化趨勢(shì)：

灤河水根據(jù)水溫、濁度和藻類(lèi)生長(zhǎng)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(lèi)、葉綠素等指標(biāo)急劇惡化，時(shí)常伴有陣發(fā)性高污染。2003年P(guān)H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(dá)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(lèi)為1200萬(wàn)/L～140萬(wàn)/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(lèi)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(lèi)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。

2.藻類(lèi)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，一般水廠構(gòu)筑物池壁由于藻類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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。

三、除藻工藝的比較

(一)、 自來(lái)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(shí)現(xiàn)絮粒的強(qiáng)制上 浮，達(dá)到固液分離去除藻類(lèi)的原理而研究開(kāi)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(mǎn)意效果，其存在的問(wèn)題：

氣浮系統(tǒng)對(duì)高濁度去除效率不高；氣浮除藻效率很難達(dá)到90%以上；氣浮除藻的電耗和運(yùn)行費(fèi)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(wèn)題；溶氣罐和管道內(nèi)壁容易腐蝕；空氣壓縮機(jī)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(yù)加氯－絮凝－氣?。^(guò)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(jié)合濾池凈水，其除藻效果良好。

(三)、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(lèi)。該方法能夠有效地殺滅藻類(lèi)，抑制藻類(lèi)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。但是其也存在不足，一是易于形成鹵代烴，其為強(qiáng)致癌物。二是投氯量很大，導(dǎo)致了單位水量成本的增加。

(四)、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。

(五)、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(xiàn)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。由于藻類(lèi)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。

(六)、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，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(lèi)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。

(七)、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(lèi)的去除，并能去除異臭異味，特別是在藻類(lèi)繁殖季節(jié)，用此法可作為應(yīng)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(guò)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(lèi)。以色列以麥稈作為過(guò)濾材料，在體積1m³的PVC池中裝入50Kg麥稈進(jìn)行過(guò)濾，可去除75%的藻類(lèi)。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(duì)藻類(lèi)的絮凝、吸附作用，使其被沉降、氧化或被原生動(dòng)物吞噬。

結(jié)論：

通過(guò)目前水廠除藻工藝的運(yùn)行情況來(lái)看，預(yù)氧化除藻復(fù)合工藝的除藻效果比較理想。如預(yù)加氯+助凝劑(HCA)/助凝劑高錳酸鹽(PPC)復(fù)合藥劑，在原水濁度、藻類(lèi)較高時(shí)，效果更為明顯。通過(guò)對(duì)藻類(lèi)計(jì)數(shù)和葉綠素含量的測(cè)算，以葉綠素a的含量變化來(lái)推算藻類(lèi)的去除率。葉綠素a在一切浮游藻類(lèi)里大約占有機(jī)物比重的1—2%，是估算藻類(lèi)生物量的較好指標(biāo)。下面是2003年—2004年7月原水藻類(lèi)(葉綠素a)變化趨勢(shì)及出廠水葉綠素a的變化趨勢(shì)，藻類(lèi)去除率可達(dá)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(shù)簡(jiǎn)要介紹：

膜分離技術(shù)

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(guò)濾是一生中嚴(yán)格的物質(zhì)分離技術(shù)，它有以下特點(diǎn)：它是一種物理作用，不需要加注藥劑；分離過(guò)程中不發(fā)生相變，和其他方法相比能耗較低，又稱(chēng)省能技術(shù)；膜分離過(guò)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；它在常溫下操作，適用范圍廣。

納濾水———21世紀(jì)的健康飲水

用于飲用水處理的膜工藝主要是壓力驅(qū)動(dòng)的膜，按照膜能有效地去除的污染物的大小來(lái)分類(lèi)，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(jī)物質(zhì)去除，因而不能單獨(dú)用于純凈水制造；而 RO，它在分離過(guò)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(chēng)為松散反滲透膜，是80年代初繼典型的RO復(fù)合膜之后開(kāi)發(fā)出來(lái)的。 NF膜介于RO與UF膜之間，它主要去除直徑為1個(gè)納米左右的溶質(zhì)粒子，截留分子量為100—1000。例如， RO幾乎對(duì)所有的溶質(zhì)都有很高的脫除率，UF對(duì)幾乎所有的離子都沒(méi)有脫除作用，而 NF只對(duì)特定的溶質(zhì)具有較高的脫除率。 NF膜由于其本身的特點(diǎn)———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(wú)機(jī)鹽的重要原因，因此它十分適用于飲用水的深度凈化。當(dāng)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(shè)施；未來(lái)的幾年，低壓膜技術(shù)在飲用水處理中有著廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

1、淺談藻類(lèi)物質(zhì)對(duì)制水的影響及防治措施  長(zhǎng)沙市自來(lái)水公司 朱瑩

2、深度凈化——飲用水的革命   中國(guó)電子學(xué)會(huì)高純水委員會(huì)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?qǐng)?bào)》2002年1月21日

3、給水處理中藻類(lèi)的去除  彭海清、譚章榮、高乃云、孟長(zhǎng)再 2002 –0029-03