郑州市白庙水厂混凝沉淀除藻的研究
ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＷＡＴＥＲ ＆ ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ
工业用水与废水Ｖｏｌ．３１ Ｎｏ．４ ２０００郑州市白庙水厂混凝沉淀除藻的研究
尹卫红１，宋向阳２，张湛军２，施东文２，孙仲平３
（１．河南省城乡规划设计研究院，郑州 ４５００００；２．郑州市自来水总公司，郑州 ４５０００７；
３．同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 ２０００９２）
摘要：在我国的水厂中，藻类去除一直是一个比较重要的问题。通常采用加氯杀藻，但随之带来的是水质的味觉超标，特别是在原水高藻类爆发时，尤为严重。采用聚铁硅酸钠与高分子电解质联用的方法，强化混凝沉淀，在藻类爆发时，出厂水的味觉得到较好的改善。
关键词：饮用水；除藻；混凝；沉淀
中图分类号：ＴＵ９９１．２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－２４５５（２０００）０４－０００７－０３ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ａｌｇａｅ Ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ Ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｂａｉｍｉａｏ Ｐｏｔａｂｌｅ Ｗａｔｅｒ Ｐｌａｎｔ
ＹＩＮ Ｗｅｉ－ｈｏｎｇ， ＳＯＮＧ Ｘｉａｎｇ－ｙａｎｇ， ＺＨＡＮＧ Ｚｈａｎ－ｊｕｎ， ＳＨＩ Ｄｏｎｇ－ｗｅｎ，ＳＵＮ Ｚｈｏｎｇ－ｐｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ ：Ａｌｇａｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａ ｒａｔｈｅｒ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｓｓｕｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ＇ｓ ｗａｔｅｒ ｐｌａｎｔｓ． Ｔｈｅ ｕｓｕａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｉｔ ｉｓ ｔｏ ｋｉｌｌ
ａｌｇａｅ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｃｈｌｏｒｉｎｅ， ｗｈｉｃｈ， ｈｏｗｅｖｅｒ， ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｔａｓｔｅ ｂｅｉｎｇ ｉｎｆｅｒｉｏｒ ｔｏ ｓｔａｎｄａｒｄ． Ｔｈｉｓ ｉｓ ｅｖｅｎ ｍａｏｒｅ ｓｅｒｉｏｕｓ
ｗｈｅｎ ａｌｇａｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｂｅｃｏｍｅｓ ｈｉｇｈ ｓｕｄｄｅｎｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｗ ｗａｔｅｒ． Ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ＰＦＳ ｌｉｎｋｅｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ － ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｐｏｌｙ－
ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｔｏ ｉｎｔｅｎｓｉｆｙ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｗｈｅｎ ａｌｇａｅ ｒｅｐｒｏｄｕｃｅ ｖｉｇｏｒｏｕｓｌｙ ｈａｓ ｗｅｌｌ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｔａｓｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｔ
ｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｐｌａｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：： ｐｏｔａｂｌｅ ｗａｔｅｒ； ａｌｇａｅ ｒｅｍｏｖａｌ； ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ； ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ
引言
中国城市供水水源约四分之一为湖泊、水库［１］。随着水体中污染的增加，湖泊、水库的富营养化问题越来越严重，藻类的爆发也越来越频繁。当藻类爆发时，常规的饮用水处理工艺已很难给出合格的水质，特别是饮用水的味觉。郑州白庙水厂自１９９２年冬天开始，几乎每年的冬末春初均会出现藻类爆发，最高时超过国标２７倍，原水中藻类的含量高达２ ７００×１０４个／Ｌ，有时为硅藻，有时为蓝藻。导致出厂水出现明显的鱼腥味［２］。藻类的大量繁殖，不但给饮用水带来不良味觉，甚至某些藻类如蓝藻会产生藻毒素［３］。另外，藻类的代谢产物也是ＴＨＭ的前体物质之一［４］。
藻类属于胶体类物质，其直径在６μｍ左右［５］。天然水中的胶体通常是带电荷胶体，有关研究表明，铝盐或铁盐的水解物可压缩藻类表面的负电荷双电层［４，６］，从而形成很强的聚合体。ＢＥＲＮＨＡＲＤＴ等人［６］的显微镜照片表明，当采用铝盐或聚二烯丙基二甲基氯化铵混凝剂与阴离子聚丙烯酰胺连用时，铝盐或阳离子高分子混凝剂可在微藻之间吸附架桥，从而形成大的矾花被沉淀过滤。从这点上来说，藻类的去除率是可以通过强化混凝沉淀的工艺来提高的。郑州市白庙水厂原水藻类爆发的特点通常是在冬末春初，水温低，浊度低，由于碰撞几率的下降和布郎运动的减弱，更增加了处理难度。从１９９８年初到１９９９年底在郑州市白庙水厂进行了实验室小试和生产性试验。在大量的调研基础上，根据国外的经验和我国的实际情况，我们决定尝试采用聚铁和高分子聚合电解质来强化混凝沉淀过滤来提高水中藻类的去除率。
１ 实验室小试
１．１ 仪器设备材料
混凝沉淀小试采用六联搅拌机，由计算机自控转速和时间。浊度的测定采用ＸＲ－比率浊度仪，ｐＨ值测定采用ＰＨＳ－３７Ｃ数字式ｐＨ仪。混凝剂采用聚
铁硅酸钠或聚铁，有机高分子混凝剂采用聚二烯丙
收稿日期：２０００－０６－０７
?７?
ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＷＡＴＥＲ ＆ ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ
工业用水与废水Ｖｏｌ．３１ Ｎｏ．４ ２０００基二甲基氯化铵（法国ＳＮＦ公司）和１０％水解度的
阴离子聚丙烯酰胺作为絮凝剂。取１ Ｌ水样，加入不
同品种不同量的混凝剂和絮凝剂。按照水厂现有的
混凝反应时间设置转速和时间。静沉３０ ｍｉｎ后，取
中间水样测定浊度，然后根据中国科学院水生物研
究所的藻类测定方法，将水样培养２４ ｈ后，显微镜
检并计数藻类含量。
１．２ 试验结果
１９９８年３月藻类爆发时，在实验室进行了高分
子混凝剂去除藻类的试验。然后又将聚铁和聚铁硅
酸钠的除藻效率进行了实验室对比。表１和表２的
结果显示，聚二烯丙基二甲基氯化铵对于藻类有明
显的去除效果，其除藻效率在９４％，甚至可高达
１００％。
表１ 浊度和藻类的去除率
序号药剂投加量
Ａ－Ｂ－Ｃ
／（ｎｇ?Ｌ－１）处理水
浊度
／ＮＴＵ
浊度去除率
／％
处理水藻类
／（１０４个?Ｌ－１）
藻类去除率
／％
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ３０－０－１
３０－４－１
３０－２－１
６０－０－１
６０－２－１
３０－０－０
６０－０－０
３０－２－０．５
３．８
１０．８
９．２
２．７
６．４
３．６
２．３
６．０
８１．１９
４６．５３
５４．４５
８６．６３
６８．３２
８２．１８
８８．６１
７０．３０
４．８
７８．４
８．０
５６．０
未检出
９６．６７
４５．５６
９４．４４
６１．１１
１００
注：１、表中Ａ为聚铁硅酸钠；Ｂ为聚二烯丙基二甲基氯化铵；Ｃ为阴离子聚丙烯酰胺
２、试验原水浊度２０．２ ＮＴＵ；ｐＨ８．２９；７水温１３℃；藻类１４４×１０４个／Ｌ 试验中观测到聚二烯丙基二甲基氯化铵可有效地抑制藻类的再繁殖，这对抑制管网中的藻类繁殖将是十分有益的。试验结果表明藻类的去除与浊度的去除不呈正比关系。如３号和５号水样，浊度去除率仅为５４％和６８％，但藻类去除率高达９６％和９４％；相反，４号和６号水样，浊度去除率达８６％和８３％，但藻类去除率仅为４５％和６１％。
２ 生产性试验
２．１ 工艺流程
白庙水厂工艺流程如图１所示。
２．２ 生产性试验结果
图１ 生产性试验工艺流程 在１９９９年春天的藻类爆发季节，期间的原水浊度在１３ ＮＴＵ左右，原水藻类在１ １００×１０４个／Ｌ时，进行强化混凝过滤试验。为了尽量利用现有构筑物，并使混凝剂和絮凝剂有较好的反应条件，在不改动现有投药点的情况下，我们将聚二烯丙基二甲基氯化铵与聚铁硅酸钠同时投加，而将阴离子高分子絮凝剂聚丙烯
酰
胺投加在反应池的入口处。在生
产性试验中，考虑到药剂成本较高药剂投加浓度比
实验室试验有所降低，聚铁硅酸钠为１７ ｍｇ／Ｌ左右，
聚二烯丙基二甲基氯化铵与阴离子高分子絮凝剂分
别为０．５ ｍｇ／Ｌ和０．２ ｍｇ／Ｌ。藻类去除率见表２。
表２ 藻类去除率试验结果一览表
日期原水藻类
／（１０４个?Ｌ－１）
出厂水藻类
／（１０４个?Ｌ－１）
去除率
／％
３．６
３．７
３．８
３．９
１ ２０３．２
８９４．８
１ １７９．２
１ ０１４．４
４０３．１６
２６６．４４
４１５．７２
２７４．６４
６６．４９
７０．２２
６４．７４
７２．９２
图２是沉淀池与滤池的浊度去除率。从浊度曲
线看出，当添加聚二烯丙基二甲基氯化铵与阴离子
高分子絮凝剂时，沉淀池出水的浊度仅有略微改善，
但滤池的截污率确明显提高，这与实验室结果相一
致。
?８?
尹卫红，等：郑州市白庙水厂混凝沉淀除藻的研
究
图２ 使用高分子絮凝剂沉淀水与滤后水浊度变化３ 关于试验的几点讨论３．１ 强化混凝的作用
强化混凝可以有效地去除藻类。生产性研究表明，在１９９９年的藻类爆发时，由于加强了混凝沉淀过滤工艺，从而保证了出厂水的味觉指标。饮用水的鱼腥可能来自于两个方面，一是由于藻类的代谢产物或代谢产物与加氯所至，二是水中的有机物与藻类的代谢产物联合所至。加强混凝絮凝，不但去除水中的藻类，同时也去除水中的各类有机物，从而使饮用水中的味觉得到改善。
国外研究指出［４］，强化混凝絮凝，并不能有效地提高藻类在沉淀池中的去除率，但能有效地提高其在滤池中的去除率。我们的生产性试验也很好地证明了这一点。
３．２ ｐＨ和预氯化对藻类去除率的影响
藻类的去除主要取决于ｐＨ值，碱度和预氯化几个因素。低ｐＨ对于单纯的混凝沉淀有利。比如，当ｐＨ９．６，碱度７００ ｍｇ／Ｌ，铝盐的投加量为１５０ ｍｇ／Ｌ时，其藻类去除率仅为３０％；而当ｐＨ ５．８，碱度１５０ｍｇ／Ｌ，铝盐投加量为８０ ｍｇ／Ｌ时，藻类的去除率可高达９０％。１～５ ｍｇ／Ｌ的预氯化有助于藻类的去除。当
预加氯不足时，在现有水厂的工艺条件下，也能有效地去除藻类，其主要是形成微絮凝被滤池所过滤。但这会增加滤池的负荷，导致滤池反冲洗频率提高。
３．３ 水中有机物的影响
采用混凝沉淀去除藻类，与藻类的生长期有关，其最有效的去除率是在藻类的对数增长期接近于平稳期时。另外混凝剂的投加量与藻类的含量成正比。而藻类爆发时，通常水中的有机物含量也较高，有机物也消耗混凝剂。水中溶解性有机碳（ＤＯＣ）对于混凝剂的投加量有极大的影响，ＤＯＣ高混凝剂投加量也高。混凝剂投加量的影响因素为总有机碳ＴＯＣ＞温度＞浊度。
本试验中，得到了郑州市自来水总公司的大力支持，以及白庙水厂何英，杨晓静女士对本试验所作的大量工作，在此我们表示衷心的感谢。
参考文献：
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作者简介：
尹卫红（１９５９－），男，河南省城乡规划设计研究院付总工程师，研究方向：城市供水与污水处理，联系电话：０３７１－６２２４７９４。
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