水源水中藻的危害与饮用水除藻技术_崔福义
·水业导航·
水源水中藻的危害与饮用水除藻技术
哈尔滨工业大学 崔福义 马 华
1 饮用水源水中藻类污染的危害
工业废水、生活污水和含氮、磷等营养元素的农业退水大量进入水体,导致水体富营养化,藻类等浮游生物大量繁殖,造成饮用水水源污染,给饮用水处理系统的正常运行带来干扰,影响水厂供水的水量和水质,其表现包括:
(1)影响水处理过程正常运行。藻类及其分泌物会干扰混凝过程,使藻类不易沉降;藻类堵塞滤料并使滤料泥球化,增加过滤水头损失,缩短过滤周期,减少产水量;尺寸较小的藻类会穿透滤池,进入清水池和管网,增加水中有机物含量,促进细菌生长,导致管网水质恶化,甚至加速管网腐蚀。
(2)藻类及其代谢产物是TH Ms和H AAs前体物的重要来源之一,还会在氧化中产生毒性更大的氮类副产物(N DB Ps)。
(3)蓝藻产生的生物毒素会造成肝损害,对饮用水水质安全构成威胁。
2 水处理工艺单元除藻特性及其局限性
饮用水处理工艺中藻类的去除效能除了与藻的种类有关外,还与处理单元的特性有关。
氧化是有效的除藻方法。以预氯化为例,氯具有广谱杀藻效果,而且能起到助凝作用,被多数水厂采用。预氯化杀藻的主要作用机制可能是有效氯直接扩散渗透至细胞内部,氧化叶绿素a,使藻类失活。对于小尺寸藻类则会使其溶裂,所以预氯化对于尺度较小的单细胞藻类,特别是绿藻灭活更有效,而对于团状存在的微囊藻则不能使所有微囊藻细胞溶裂。尺寸较绿藻大的硅藻细胞壁特有的硅质结构可能是其预氯化去除率较低的主要原因,所以对于硅藻水华不宜采用加氯去除。预氯化对缺少细胞壁保护的隐藻细胞具有极高的去除率。氯化杀藻的主要问题是加剧了生成氯化副产物的风险。其他药剂氧化除藻方法也可能在除藻过程中产生有害的副产物,或引起藻体破裂而导致胞内毒素释放。
混凝剂与藻细胞表面电中和吸附产生絮体是混凝除藻的基础,藻类形态、大小、表面特征、存在方式、藻类分泌物状况的差异会影响混凝沉淀对藻类的去除效果,单纯增加混凝剂投量难以提高藻类去除率。一般说来,混凝过程对于杆状硅藻和大部分单细胞绿藻有较好的去除率,但具突起尖刺的硅藻和绿藻会阻碍细胞及絮体直接接触而难以有效去除,某些绿藻由于自身产生的胞外大分子分泌物具有助凝作用而使其更易在混凝中去除。在高藻期,混凝沉淀对优势微囊藻去除效能要低于其他藻,主要原因是原水中微囊藻不易絮凝,只有超量投加混凝剂或助凝剂才会提高其去除率。此外,微囊藻具有的伪空泡能够调节自身浮力也会使其难以沉淀去除。
过滤对大多数藻类都能很好地截留去除,对硅藻、绿藻和蓝藻去除率都较高。然而具有鞭毛的藻类和尺寸较小的单细胞蓝藻可能穿透滤池,具有突起尖刺的角星鼓藻会与滤料紧密粘附而进入滤料底部,还会布满滤料表层,造成板结,使得过滤变成表层过滤,缩短过滤周期,增加反洗水量。
气浮和膜过滤等除藻方法有效,但存在操作复杂、运行成本较高、对水质的适应性等问题,应用尚不广泛。
综上,饮用水处理工艺本身对藻类去除存在着局限性,藻类既是去除对象,也是水处理过程的干扰源,藻类本身及其释放的溶解性有机物会影响水处理效果,藻类污染与水中其他污染物构成的复合污染也会降低水质安全性,要既高效又安全地除藻往往是困难的,尤其在高藻期可能严重影响水处理系统的正常运行,这是厂内除藻技术的主要问题。
3 生物调控与藻类原位或厂前控制技术
生物调控法源于湖泊水库等大型水体富营养化控制中所采用的水生生物操纵技术。其基本原理是利用淡水生态系统中存在的食物链,人为改变食物链中某些水生动物或植物的数量,(下转第103页)
DOI:10.13789/https://www.wendangku.net/doc/9a6460465.html, ki.w we1964.2011.06.013
验的技术人员参与水厂施工过程中的跟进工作,并参与协调与解决施工过程中的问题。
3.1 注重标高的校核工作,避免出现累积误差
水厂内很多工艺标高都存在相互影响的关系,其中任何一个工艺标高的误差都会对运行造成严重的影响,跟进工作中要采取多种措施校准分段施工的池体或模板上的标高线,避免出现累积误差。3.2 注重每一个预埋件的校核与跟踪
对预埋件做到安装单位施工时对每一个预埋件的安装位置和标高进行跟踪校核,施工完毕后,封模板之前进行复核,检查预埋件是否移位,浇筑时专人跟进混凝土振捣人员对预埋件周边混凝土的振捣情况,拆模后对预埋件进行再次复核,检查预埋件在混凝土浇筑过程中有无移位。3.3 注意V 型槽配水孔与H 型槽排水堰的相对标高
V 型滤池的表面扫洗是通过V 型槽底部小孔喷射出的射流来实现的。根据射流的性质,要使表面扫洗最佳,此射流最好为半淹没射流。因此,V 型槽底部小孔中心标高与H 型槽排水堰的相对标高就非常关键。
3.4 滤板密封时注意滤梁上的均气孔不被堵塞
滤板安装过程中,垂直滤梁方向上,灌入密封胶之前填充PE 棒要密实,避免密封胶漏入池中。与滤梁平行方向上,填充PE 棒要稳固,且与滤梁之间留有空隙,避免堵塞滤梁上的均气孔,影响日后配气均匀性。3.5 跟进工作要善始善终,不放过每一个细节
对施工单位的跟进工作时刻不能放松,要坚持到施工全部结束。整个工艺构筑物施工过程及设备安装阶段都要严密跟进。本工程在装饰收尾阶段,曾出现滤池管廊内反冲洗储水池顶后加氯、采样水取水口等 80、 50预留孔洞在铺地砖时被掩盖的纰漏,后期补救工作增加了成本,延长了工期。
¤电话:134********
E -mail :honest -04@https://www.wendangku.net/doc/9a6460465.html, 收稿日期:2010-11-30
(上接第1页)达到控制水中浮游藻类和消减营养盐浓度的目的。目前大型水体的生物调控技术受到了较多的关注,但是由于大型水体生态系统生物相复杂、生物的不可控性等,往往导致生物操纵技术难以实现。
然而,将生物调控技术移植应用于水源地取水口周边局部区域或水厂前置池,则具有人工可控的明显优势,主要体现在:①可以构造生物相种类少,结构简单的环境,利用食物链不完整、较少受到其他生物干扰的条件,实现生物可控;②易于构造简单的边界条件,营养物主要来源于水相,较少受到底泥等内源营养的补充;③具有相对较短可控的停留时间,为生物调控创造最佳条件。
藻类原位或厂前控制主要利用淡水生物中对藻类有直接牧食作用的滤食性鱼类和浮游动物对藻类进行去除,具有高效、安全、简便、节能等优点。大多数水源水的高藻期主要集中在夏秋季,持续数月。在取水口局部区域或水厂前置池中实施生物控藻,可以有效抑制高藻期的冲击负荷,对优势藻的削峰作用是保证后续水处理工艺正常运行的重要措施。该技术已经在一些水厂得到成功应用。
4 厂前生物控藻与厂内除藻联合工艺
为了提高藻类去除效率和保证水厂出水水质安全,在原水进入水厂水处理工艺之前,采用原位或厂前控制将藻类降至尽可能低的水平是应对藻类污染的有效策略;厂内水处理工艺则应充分发挥各单元的不对称除藻优势,实现工艺的协调、优化,达到整体平稳去除藻类污染的目的。
应用实例:在天津某水厂前置池中按一定条件放养鲢鱼,在高藻期实现了蓝藻大幅度削减,藻类总体去除率达2/3以上,为后续的厂内除藻处理及水处理工艺的正常运行创造了有利的条件。表1为一组代表性的数据,说明厂前生物控藻与厂内除藻联合工艺是解决藻类污染的有效途径,同时也反映出各工艺单元对不同藻类去除效能的差异与贡献。
表1 高藻期净水处理流程各单元除藻贡献(%)
处理单元生物预处理
预加氯混凝沉淀
过滤藻类整体6813316蓝藻8010-212硅藻60-101733绿藻
-961
290
361
410