深度探討-水處理系統中綠藻的去除

原水中的藻類會產生異臭、異味，影響凈水廠出水水質。針對這些問題，總結了國內外一些除藻方法和經驗，并介紹了部分工程實例。?

1 混凝除藻?

　　投加硫酸鋁作為混凝劑可同時去除濁度和藻類，出水中藻類數量＜1000個/mL時所需混凝劑量遠大于濁度＜3 NTU時所需的量。原因是粘土類膠體在ζ電位=-5 mV時即可完全脫穩，而藻類必須在ζ電位=0時才能脫穩。若同時投加聚丙烯酰胺或陽離子型助凝劑則可減少硫酸鋁用量。
　　采用混凝法除藻時應根據藻的種類選擇藥劑。去除硅藻時可單獨投加硫酸鋁，例如番禺市沙彎水廠在硅藻高繁殖期的投鋁量從平時的1.2 mg/L增加到3.0 mg/L，可使沉淀池出水的濁度降至1～2 NTU以減少進入濾池的藻類數量。去除綠藻一般需要預氧化，預加氯時其去除率約為95%～98%，無預氯化時其平均去除率為85%(如果考慮到預加氯會產生三鹵甲烷，也可以用其他氧化劑)。藍、綠藻會產生臭味，甚至含有毒素，并且會分泌黏液造成配水管網中出現后絮凝現象，此種分泌物又可能轉化為三鹵甲烷母體，因此是水處理中較難去 除的藻類，也是多數富營養化水體中主要生長的藻類，它對混凝劑投量的調整極為敏感。
　　另外，藻類代謝產生的有機物對絮凝和過濾也有影響，其原因是該有機物中的酸性物質與混凝劑(鐵鹽或鋁鹽)的水解產物發生反應，生成的表面絡合物附著在絮體顆粒表面，阻礙了顆粒相互碰撞，因此必須增加混凝劑的投量，補償由于表面絡合物的形成對顆粒脫穩和絮凝造成的影響。

2 直接過濾除藻?

　　直接過濾不適宜處理含藻量極高的水，這時應在過濾池前增加沉淀池或澄清池，但這樣還可能出現濾池出水含藻量＞1000 個/mL的情況，需要進一步處理。
　　沉淀或澄清構筑物的類型很多，可除藻率卻不相同。例如用靜沉池處理泰晤士河水時，平均除藻率為59%，可是它處理衣阿華河水時，除藻率為37%(硫酸鋁混凝)～97%(石灰軟化)。應用澄清池處理波蘭河水時，平均除藻率為85%～86%(無預氯化)、95%～97%(預氯化)，并且浮游動物量也相應下降93%～96%(無預氯化)和99%(預氯化)，因此澄清池的處理效果優于靜沉池。
　　直接過濾適用于原水中藻類和懸浮物數量較少的情況，該工藝的關鍵是濾速的大小。采用均質砂濾池或雙層濾料濾池進行直接過濾的工藝，藻類去除率約為15%～75%。若進行預氯化并在投加混凝劑后采用白煤—砂雙層濾料濾池直接過濾(濾速＜3 m/h)，則藻類的zui優去除率約為95%。但是當原水中藻量＞1000個/mL、白煤粒徑為0.9 mm或藻類數量＞2500個/mL、白煤粒徑為1.5 mm時，過濾周期明顯縮短。
　　昆明五水廠原水藻類數量平均為30 500個/mL，采用微絮凝直接過濾法除藻(雙層濾料：陶粒粒徑為2.0～2.5 mm、高為700 mm，石英砂粒徑為0.6～1.2 m m、高為500 mm，濾速為6～10 m/h)，其去除率平均為96.4%。
　　將馬德里的西班牙河水作為原水進行的半生產性試驗也得出了類似的結果。雙層濾料濾池的藻類去除率為63%～98%,其中以同時投加10 mg/L的硫酸鋁和0.5 mg/L的活化硅酸時效果zui好，但因原水中藻類數量＞2500個/mL，致使濾池的工作周期僅為6 h。

3 沉淀或過濾除藻?

　　向反應沉淀池中投加粉末活性炭(PAC)作為助凝劑(可有效去除泥土氣味)，可以強化反應、沉淀效果，特別是在藻類大量繁殖的季節此法可作為應急措施。1995年5月，美國芝加哥的 供水部門在夏季到來之前就開始投加PAC(投量約為2.4 mg/L)；當水中出現甲基—異冰片(MIB)時(7月中旬)，將PAC的投量逐漸增加到11 mg/L；夏季過后，PAC的投加量隨MIB濃度的減小而減少，當PAC的投量減到1.2 mg/L時再持續投加1個月，在此期間若MIB濃度降到5μg/L 則可停止投加PAC。
　　日本的高橋和孝等人對以水庫水為水源的某水廠(采用常規處理工藝)全年的進、出水進行監測，得出藍藻6月—10月數量多、硅藻9月—轉年4月數量多。同時證明，只要藻類的數量不太多，常規處理對藻類具有較好的去除性能［2］。
　　美國的Pakmer教授研究了水中藻類對過濾效果的影響：當藻類數量＜500個/mL時，不會引起濾池堵塞；當藻類數量為500～1000個/mL時，濾池有稍許堵塞；當藻類數量為1000～2000個/mL時，有明顯堵塞現象；當藻類數量＞2000個/mL時，會出現嚴重堵塞。
　　上海市月浦水廠自陳行水庫取水，從每年的3月下旬開始，庫中水溫上層高、下層低，藻類繁殖很快，進入水廠的藻類難以沉淀，造成濾池堵塞(過濾周期僅為2～3 h)。該廠采取的措施：一是減少原水在水庫中的停留時間，提高水庫的換水率，使水中雜質來不及沉淀(保持渾濁狀態)而陽光難以射入，從而導致藻類的光合作用困難；二是采用藥劑控制(向水庫水中投加漂白粉)。

4 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慢濾池處理(慢濾池過濾面積為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。
　　以色列以麥桿作為過濾材料，在體積1m3的PVC池中裝入50 kg麥桿進行過濾，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。

5 預氧化除藻?

　　對于某些藻類(例如綠藻)可以用氯、臭氧、高錳酸鉀或二氧化氯等氧化劑進行預氧化，以提高去除效果。有一些藻類在預加氯后常會產生臭味，這時應加過量的氯，使之產生游離態的余氯，隨后再根據水質要求進行脫氯。
　　利用高錳酸鉀除藻也有較好的效果，對堿性水的除藻效果優于中性或酸性水。一般高錳酸鉀投加量為1～3 mg/L、接觸時間≥1～2 h，但也有投加量為10 mg/L、接觸時間為10～15 min的特殊情況(為了延長接觸時間，可在引水管中投藥)。如果預氧化過程中高錳酸鉀投量過多，可能會穿透濾池而進入配水管網，出現“黑水”現象，而且出水的含錳量增加，有可能不符合生活飲用水水質標準。過剩的高錳酸鉀可在沉淀池中去除，只要淡紅色已在池內消失，高錳酸鉀就不會進入濾池。有些水廠采用直接過濾工藝(不經過混凝、沉淀)，則需專門的檢測設備，以防止多余的高錳酸鉀穿透濾池而進入配水管網。有時也可投加粉末活性炭去除過剩的高錳酸鉀，其投加點應在高錳酸鉀氧化反應完成以后，以免相互作用而降低除藻效果，但是粉末活性炭也可能穿透濾池而進入配水管網，宜在濾速上加以控制。
　　臭氧是唯 一 不增加處理水中總固體的有效氧化劑，投加量為0.5～5 mg/L。由于該法所需資和運行費用較高，在國內還很少應用。
　　臭氧和活 性炭聯合除藻已受到人們的重視。日本福間町水廠原水取自某水庫，該水庫庫容較小、深度較淺，因此藻類容易繁殖(有時有異味)。該水廠僅在水庫水位低、藻類多、氣味大時增用臭氧—活性炭處理設備，使藻類得到控制。
　　北京田村山水廠水源取自懷柔、密云和官廳水庫，藻類繁殖高峰期經常規處理后的出水達不到飲用水標準，當增加了臭氧—活性炭深度處理后，取得了滿意的效果。
　　美國許多水廠附近設有調節水庫，庫中藻類數量較多，常采用三種方法除藻：①當藻類數量較多時，每天由專門人員向水庫中投加硫酸銅溶液，投加量一般為0.5～0.7 mg/L；②當藻類數量居中等時，在原水中投加高錳酸鉀；③當藻類數量較少時，采用預氯化去除。近年來，人們認為二氧化氯可以作為一種有效的除藻劑。其除藻機理是藻類葉綠素中的吡咯環與苯環非常類似，二氧化氯對苯環具有一定的親和性，能使苯環發生變化而無臭無味。二氧化氯也同樣能作用于吡咯環，氧化葉綠素，致使藻類因新陳代謝終止且合成蛋白質中斷而死亡。二氧化氯與藻類的反應速度極快，能夠有效地控制霉味和魚腥味等。二氧化氯目前在國內并沒有得到廣泛應用，它和臭氧一樣需就地生產。國外有穩 定 液態二氧化氯供應站，但是價格昂貴。

6 氣浮除藻?

　　近年來溶氣氣浮法除藻得到了廣泛應用，此法在固液分離速度(5～8 m/h)、污泥濃度及節約藥耗等方面都有比較滿意的效果。氣浮法除藻優于澄清法之處主要是：①當原水中藻類的數量為(3～5)×104個/mL時，氣浮池和澄清池出水中藻類數量均為1000 ～1200個/mL，但氣浮法可節約混凝劑20%～40%；②氣浮池污泥干固體濃度為25～30g/L，澄清池的干固體濃度僅為氣浮池的1/10，因此在污泥處理時氣浮法可省去污泥濃縮階段，減少了處理設備的投資；③氣浮工藝比較節約運行費用，但要求原水的懸浮固體含量不高，并且設備發生故障時能及時檢修。我國昆明、武漢和無錫等地的水廠采用了氣浮池，可同時達到澄清和除藻的目的。

7微濾機法?

　　采用網眼孔徑為10～45μm(多數為35 μm)的微濾機，除藻率約為50%～70%，但濁度只能減少5%～20%。采用孔徑為25～35μm的布篩處理開羅的尼羅河水時，藻類平均去除率為40%；處理巴黎塞納河水時為55%，處理湖泊和蓄水庫水時為50%～65%。德國的Slipplingen水廠在向原水中投藥之前用微濾機去除原水中大部分藻類等顆粒物。
　　微濾機對藻類的去除率隨藻的種類不同而有很大區別，越細小的藻類越難去除，有時僅去除10%，可是這種藻類所消耗的混凝劑量zui大。又因微濾機所能去除的濁度不多，所以應用微濾機幾乎不可能降低混凝劑投量。
　　在某些特殊情況下，例如需要去除浮游動物(蠕蟲、甲殼動物等)時，可選用微濾機除藻。