江家登

摘要:本文在對(duì)福州東區(qū)水廠高藻水的處理過(guò)程中，通過(guò)結(jié)合生產(chǎn)情況和國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，選擇使用高分子富集+生物掛膜處理東廠藻類污染的原水，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果分析通過(guò)這個(gè)方法處理的水體可以保證出水水質(zhì)的安全，在此基礎(chǔ)上東區(qū)水廠增加試驗(yàn)項(xiàng)目，使用生物掛膜處理原水，結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)行情況，預(yù)計(jì)出使用這種方法，當(dāng)藻類污染在什么級(jí)別的情況下還能夠保證出水水質(zhì)的安全。

關(guān)鍵詞：高藻水，高分子富集，生物掛膜，氣水比，藻毒素

福州市東區(qū)水廠原水性質(zhì)為水庫(kù)水體，水源的水質(zhì)以浮游藻類污染和水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題尤為突出。浮游藻類的大量繁殖可能引起水體藻毒素污染與藻類死亡后產(chǎn)生的二次臭味污染。隨著原水水質(zhì)不斷惡化，東區(qū)水廠夏季藻類數(shù)量已經(jīng)由2003年的103-4個(gè)/l上升到現(xiàn)在的106-7個(gè)/l。進(jìn)年來(lái)，東區(qū)水廠原水出現(xiàn)大量藻類滋生現(xiàn)象，在水處理過(guò)程中還存在沉淀池中的藻類二次生長(zhǎng)，對(duì)出廠水質(zhì)造成了嚴(yán)重的影響。

為保證供水安全，東區(qū)水廠結(jié)合國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，制定高分子富集+生物掛膜處理藻類污染水體的方案，通過(guò)試驗(yàn)希望實(shí)現(xiàn)在保障安全供水為前提條件下，兼顧技術(shù)的合理性、可行性，最低限度增加生產(chǎn)成本。

1.生產(chǎn)試驗(yàn)工藝流程圖

2. 試驗(yàn)材料

2.1 原水水質(zhì)

原水溫度基本在為28℃，濁度段-為6—15NTU，藻類個(gè)數(shù)為5.9×106個(gè)/l－1.2×10７個(gè)/l。

2.2 化學(xué)藥劑

PAC：混凝劑聚合氯化鋁(AL2O3質(zhì)量含量10%)，PAM：高分子助凝劑聚丙烯酰胺。

2.3生物材質(zhì)

多孔聚酯。

2.4 儀器及設(shè)備

中試試驗(yàn)設(shè)備、顯微鏡、溶解氧測(cè)量?jī)x。

2.5中試的設(shè)計(jì)

中試試驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)：L×B×H=6m×1.2m×1.1m，進(jìn)水量3t/h,停留時(shí)間2.5h。

填料懸掛方式：中試設(shè)備前半部分（3m內(nèi)）進(jìn)行合理懸掛，填料填充率為2%。

曝氣方式：實(shí)驗(yàn)初期氣水比選擇1：1（試驗(yàn)中期再確定最合理的氣水比），按要求對(duì)填料的填充區(qū)域進(jìn)行沿程均勻曝氣。

3．試驗(yàn)的實(shí)施

3.1掛膜試驗(yàn)啟動(dòng)

生物接觸氧化反應(yīng)器填料掛膜方法主要有動(dòng)態(tài)自然掛膜法和人工掛膜法。動(dòng)態(tài)自然掛膜法不需要引進(jìn)接種污泥，不需向反應(yīng)器內(nèi)投加促進(jìn)微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，只要讓原水連續(xù)流經(jīng)填料表面，這樣原水中的微生物就能夠在填料表面上富集生長(zhǎng)并形成一定厚度的生物膜；人工掛膜法則需要引進(jìn)接種污泥，并向反應(yīng)器內(nèi)投加促進(jìn)微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使微生物在填料上富集生長(zhǎng)。

東區(qū)水廠投加的助凝劑ＰＡＭ對(duì)生物的生長(zhǎng)有很大的促進(jìn)作用，在試驗(yàn)過(guò)程中選擇動(dòng)態(tài)自然掛膜法。2010年8月27日進(jìn)行生物掛膜試驗(yàn)，從沉淀池初級(jí)沉降后直接取水，通過(guò)懸掛填料的中式設(shè)備，然后觀察填料上的變化情況，以觀察膜的形成狀況。填料的顏色是黑色的，掛膜初期的幾天內(nèi)，填料的外觀不斷發(fā)生變化，逐漸出現(xiàn)由泥黃色到黃褐色的變化，填料上的膜也逐漸增多，由點(diǎn)狀分布到均勻分布。一周后對(duì)填料樣品進(jìn)行鏡檢，發(fā)現(xiàn)生物膜上的微生物數(shù)量較大，基本判定生物掛膜已經(jīng)成功。為保證生物的穩(wěn)定生長(zhǎng)，增加幾天的掛膜時(shí)間。

3.2掛膜試驗(yàn)后的連續(xù)性藻類去除試驗(yàn)

2010年9月8日進(jìn)行首次取樣試驗(yàn)，原水濁度：7.14NTU，氣溫：36℃，水溫：28.3℃，PAC投率：19.3mg/l，PAM投率：0.12mg/l，原水藻類數(shù)量：1.2×10７個(gè)/l。

表一高分子富集后藻類的去除率及生物掛膜對(duì)剩余藻類的去除率

2010年9月14日—9月17日進(jìn)行連續(xù)性試驗(yàn)，其氣溫34—35℃，水溫：28℃，PAC投率：19.3mg/l，PAM投率：0.12mg/l，原水藻類數(shù)量基本在6×10６個(gè)/l。

表二連續(xù)性取樣后的數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)分析：

1、從表一數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)原水中藻類含量超過(guò)1.0×10７個(gè)/l時(shí)，高分子富集藻類的效果無(wú)法滿足安全的出水效果，沉淀池出水藻類數(shù)量超過(guò)10６個(gè)/l。雖然國(guó)家對(duì)藻類個(gè)數(shù)沒(méi)有明確的限值，但超過(guò)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)藻類數(shù)量應(yīng)小于1.0×10６個(gè)/l。但是通過(guò)生物填料后藻類數(shù)量繼續(xù)下降，膜后的藻類數(shù)量下降至2.5×10５個(gè)/l。

2、表二進(jìn)行的試驗(yàn)中從9月14日—9月18日數(shù)據(jù)可以看出，東區(qū)水廠現(xiàn)階段的原水的高藻期藻類數(shù)量基本維持在6.0×10６個(gè)/l，其數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)有的東區(qū)水廠的原水具有一定的代表性。但藻類數(shù)量基本維持在6.0×10６個(gè)/l時(shí)候，其通過(guò)高分子富集后的出水藻類都到達(dá)或者接近行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠比較安全的處理藻類污染的問(wèn)題。

3．試驗(yàn)中的9月19日的數(shù)據(jù)則代表夏季東區(qū)水廠藻類數(shù)量較低時(shí)候的情況，其藻類處理過(guò)程中使用高分子富集效果完全可以保證生產(chǎn)的安全性。

4.通過(guò)對(duì)不同階層的藻類數(shù)量分析得出：以現(xiàn)有東區(qū)水廠的原水情況，在夏季增加高分子投率能夠基本保證生產(chǎn)的安全性，但是在應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的藻類突發(fā)事件上，高分子的處理效果就表現(xiàn)出一定的局限性，隨著原水水質(zhì)的惡化單一的方法處理藻類問(wèn)題已不能滿足長(zhǎng)期的安全生產(chǎn)需要，因此使用“生高分子富集+生物掛膜聯(lián)合技術(shù)處理藻類污染水庫(kù)水體”的方法在東區(qū)水廠現(xiàn)有的生產(chǎn)情況下比較經(jīng)濟(jì)、合理、有效。

3.3藻毒素指標(biāo)的試驗(yàn)

在進(jìn)行藻類去除試驗(yàn)中對(duì)有幾個(gè)代表性的水質(zhì)進(jìn)行了藻毒素指標(biāo)的檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如下：

日

表三東區(qū)水廠不同藻類數(shù)量的藻毒素含量急去除情況

數(shù)據(jù)分析：

從東區(qū)水廠原水中含有不同數(shù)量級(jí)別藻類數(shù)據(jù)分析，其在高藻期時(shí)候的藻毒素含量都沒(méi)有超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中主要由于東區(qū)水廠在夏季其藻類主要以硅藻及綠藻為主，藍(lán)藻含量較低，因此藻毒素?cái)?shù)量較少。

3.4氣水比試驗(yàn)

在按照1：1氣水比進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在填料填充區(qū)域水體溶解氧含量基本保持在6.8—7.2mg/l,而東區(qū)水廠原水溶解氧基本保持在6.6—6.8mg/l,從溶解氧數(shù)據(jù)分析，在試驗(yàn)過(guò)程中的1：1氣水比超過(guò)生物生長(zhǎng)的使用標(biāo)準(zhǔn)，為保證以后可能合理地在生產(chǎn)上應(yīng)用，對(duì)不同氣水比進(jìn)行了試驗(yàn)，尋找合理的氣水比。

表 四 不同氣水比下水體中溶解氧的溶度

數(shù)據(jù)分析：

通過(guò)氣水比試驗(yàn)可以看出為保證生物正常生長(zhǎng)，需要保證水體中的溶解氧溶度超過(guò)6.0mg/l,基本可以確定生物掛膜的氣水比選擇在0.7—0.8：1比較合適。

4.試驗(yàn)方法抗藻類污染的能力預(yù)計(jì)

4.1東區(qū)水廠使用高分子富集藻類生產(chǎn)情況

從2009年夏季開(kāi)始，東區(qū)水廠使用高分子富集藻類，在夏季藻類數(shù)量較大時(shí)候，藻類去除率超過(guò)80%，而在藻類爆發(fā)期間藻類去除率可以達(dá)到90%，從生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可以看出藻類數(shù)量越高，藻類的去除率會(huì)相應(yīng)上升，但是高分子富集藻類的數(shù)量有一定的限值，因此在藻類爆發(fā)期使用高分子富集藻類的單一方法無(wú)法保障出水水質(zhì)的安全。

4.2生物掛膜處理東區(qū)水廠原水水體試驗(yàn)

2010年夏季東區(qū)水廠通過(guò)高分子富集+生物掛膜處理方法處理東廠夏季藻類污染水體，試驗(yàn)結(jié)果表明在東廠高藻期季節(jié)，通過(guò)兩種除藻方法串聯(lián)的情況下能夠保證東區(qū)水廠出水水質(zhì)安全。

在此前提下，2011年?yáng)|廠使用生物掛膜處理原水藻類，分析其除藻效果。

2011年7月25日在中試設(shè)備進(jìn)行重新掛膜試驗(yàn)。

2011年8月17—25日進(jìn)行掛膜后的連續(xù)運(yùn)行。

表 五 生物掛膜處理東廠原水的數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)分析：

使用生物掛膜直接處理東區(qū)水廠原水，藻類的去除率基本保持在80%左右。

4.3生物掛膜處理東廠原水結(jié)果分析試驗(yàn)的抗污染能力

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，在東廠高藻期時(shí)候，使用高分子單一處理方法可以去除藻類數(shù)量約90%，而使用生物掛膜單一方法處理東廠原水可以去除藻類數(shù)量約80%。通過(guò)試驗(yàn)分析，使用高分子富集+生物掛膜串聯(lián)處理藻類污染的水體，同時(shí)考慮東廠的加氯系統(tǒng)（生產(chǎn)過(guò)程中分析濾后水加氯后水體在清水池中停留時(shí)間3小時(shí)，藻類去除率>50%）,使用串聯(lián)方法東廠可以承受108個(gè)/l數(shù)量級(jí)的藻類污染。

5. 東區(qū)水廠的遠(yuǎn)期規(guī)劃

東區(qū)水廠夏季藻類數(shù)量已經(jīng)由2003年的103-4個(gè)/l上升到現(xiàn)在的106-7個(gè)/l。

其藻類基本以每年1.5—2倍的速度在持續(xù)增長(zhǎng)，2010年夏季東區(qū)水廠藻類平均已經(jīng)達(dá)到了5.0×106個(gè)/l，而2011年夏季藻類數(shù)量平均可能達(dá)到1.0×107個(gè)/l。當(dāng)藻類數(shù)量達(dá)到1.0×107個(gè)/l時(shí)候，已經(jīng)達(dá)到了東區(qū)水廠現(xiàn)有的處理極限，為保證應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的藻類污染繼續(xù)惡化的問(wèn)題，建議在東區(qū)水廠沉淀池中段（20—70m處）進(jìn)行生物掛膜，保證合理、安全、經(jīng)濟(jì)的解決藻類污染問(wèn)題。

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