徐興禮，宋 濤，曹向華，李 瑩，杜紅梅

（1.山東省工程咨詢?cè)海綎| 濟(jì)南 250101；2.山東省城建設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250000；3.濟(jì)南市房屋建設(shè)綜合開發(fā)集團(tuán)，山東 濟(jì)南250101；4.山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250101）

黃河下游的山東省引黃平原水庫(kù)700座，其中用作飲用水水源的大型水庫(kù)26座，設(shè)計(jì)供水能力4.18×106m3/d。濟(jì)南市基本上形成以黃河水為主、地下水為輔的供水結(jié)構(gòu)［1］，但是由于水源富營(yíng)養(yǎng)化的影響，引黃水庫(kù)存在原水中藻類過量繁殖、常規(guī)凈水工藝難以處理的問題，更有藻毒素的釋放和胞內(nèi)有機(jī)物釋放等安全隱患問題。

1 引黃水庫(kù)水質(zhì)狀況

2008年黃河流域水質(zhì)有惡化趨勢(shì)，有近15處重要城市供水水源地超標(biāo)嚴(yán)重，主要超標(biāo)項(xiàng)目為化學(xué)需氧量（COD）、氨氮等，而影響引黃水庫(kù)水處理的兩大主要問題是日趨嚴(yán)重的水體富營(yíng)養(yǎng)化及水庫(kù)中藻類的大量繁殖。

本文通過對(duì)鵲山引黃水庫(kù)的水質(zhì)連續(xù)檢測(cè)，在季節(jié)交替、氣溫發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)出現(xiàn)藻類繁殖高峰。從圖1可以看出，引黃水庫(kù)水體耗氧量CODMn、UV254年內(nèi)變化不大，趨勢(shì)穩(wěn)定，濁度隨葉綠素a的變化略有波動(dòng)，葉綠素a值隨著氣溫升高持續(xù)增長(zhǎng)，7～8月份達(dá)到20μg/L。從藻類的種類分布來看，在水庫(kù)出口處僅發(fā)現(xiàn)21種藻類，而且大多集中在藍(lán)藻門，不符合生態(tài)學(xué)的生物多樣性原則，說明水庫(kù)受到的污染比較嚴(yán)重。水中大量藻類與其他微生物的殘?bào)w形成腐殖質(zhì)［2］，使水的色度增加，并產(chǎn)生令人厭惡的臭味，具有粘（度）性大、腥臭味、附著力強(qiáng)的特點(diǎn)，經(jīng)處理的飲用水仍會(huì)引起口感不適，而且其分泌的藻毒素也會(huì)對(duì)人體健康造成一定危害。在夏季高溫天氣，陽光充足時(shí)藻類急劇繁殖，使水從有氧狀態(tài)變成缺氧狀態(tài)，厭氧細(xì)菌的活動(dòng)使藻類等有機(jī)物分解產(chǎn)生氨、硫化氫、甲烷等，也會(huì)帶來水中總磷超標(biāo)、重金屬溶出等危害，而且藻類等浮游生物的大量繁殖既影響絮凝，也影響氯化、消毒、縮短過濾周期。

圖1 4～9月引黃鵲山水庫(kù)水質(zhì)變化曲線

2 除藻技術(shù)

我國(guó)對(duì)湖泊、河流富營(yíng)養(yǎng)化問題的關(guān)注最早可以追溯到20世紀(jì)50～60年代［3］，80年代后期才真正對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化問題進(jìn)行大規(guī)模調(diào)查和研究。在富營(yíng)養(yǎng)化與有毒藻類水華暴發(fā)的關(guān)系方面，大多將湖泊富營(yíng)養(yǎng)化與藻類水華暴發(fā)之間作為因果和必然的聯(lián)系，將水華暴發(fā)作為水體富營(yíng)養(yǎng)化的表征。目前常用的除藻方法有混凝沉淀法、化學(xué)法、物理法、生物法。

2.1 混凝沉淀法

混凝是提高除藻效果的重要方法，工藝流程通常為：混凝沉淀——過濾——加氯消毒。藻類一般帶負(fù)電，經(jīng)混凝后可顯著提高沉淀和過濾的除藻效率。

常用的混凝劑有鋁鹽類（聚硅硫酸鋁、聚合氯化鋁、硫酸鋁等）和鐵鹽類（聚硅硫酸鐵、聚硅氯化鐵等）［4］，用于沉淀和澄清的構(gòu)筑物類型也很多，因此除藻率也各不相同。采用靜沉池處理泰晤士河水的平均除藻率59%，處理衣阿華河水時(shí)除藻率37%（混凝劑為硫酸鋁）和97%（石灰軟化）；應(yīng)用澄清池處理波蘭河水時(shí)，平均除藻率85%～86%（無預(yù)氯化）和95%～97%（預(yù)氯化）浮游生物量也分別下降了93%～96%和99%［4］。

2.2 化學(xué)法

化學(xué)除藻劑一般分為氧化型和非氧化型。氧化型殺生劑主要為O3、高錳酸鉀、鹵素及其化合物等；非氧化型殺生劑主要有無機(jī)金屬化合物及重金屬制劑、有機(jī)金屬化合物及重金屬制劑、有機(jī)氯系等?；瘜W(xué)法的時(shí)間效應(yīng)雖然比較快，但對(duì)除微囊藻外的其他生物有副作用，而且有加速釋放藻毒素等缺點(diǎn)［5］。

從技術(shù)上講，O3是最佳的殺藻劑，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，操作簡(jiǎn)單可行，通常用于預(yù)處理。結(jié)果表明，在原水含藻量為160×104個(gè)/L時(shí)，投加1.5mg/L臭氧可使除藻率達(dá)42%，但是生產(chǎn)費(fèi)用較高限制了其應(yīng)用的發(fā)展空間。裴海燕等［6］對(duì)ClO2的殺藻效能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明，ClO2可穿透細(xì)胞壁、細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，在不破壞藻細(xì)胞外部結(jié)構(gòu)的情況下將藻細(xì)胞中的葉綠素氧化，并且殺藻后不會(huì)導(dǎo)致水中有機(jī)物致突變性增加，當(dāng)ClO2投加量38～85mg/L時(shí)，葉綠素a去除率可達(dá)45%～89.30%。

2.3 物理法

物理法就是利用某些設(shè)備、器材在水體中設(shè)置特定的安全隔離區(qū)，分離出藻類或者用機(jī)械裝置滅殺、驅(qū)散藻類。物理法主要包括機(jī)械或人工打撈、粘土絮凝和遮光技術(shù)等方法。物理法直接清除水體中的藻類，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，去除效果最直接，但是昂貴的費(fèi)用使其只能局限于小水體或大水體的局部水域。

圖2為機(jī)械除藻的工藝流程圖，通過機(jī)械方法除藻，對(duì)控制藍(lán)藻污染可起到重要作用，如果在藻類暴發(fā)前期加大機(jī)械清除藻量，則對(duì)控制后期藻類暴發(fā)可起到明顯作用。

圖2 藻類收集制備方法工藝流程

2.4 生物法

生物法是對(duì)藻類進(jìn)行生物控制，以在較短時(shí)間內(nèi)大量削減藻細(xì)胞的數(shù)目或防止藻類的暴發(fā)性增長(zhǎng)為目的。目前，主要的生物控藻技術(shù)有：以藻制藻、微生物絮凝劑除藻、生物控制試劑、高等植物克制藻類、魚類控藻。

季民等［7］采用生物接觸氧化法對(duì)引灤水進(jìn)行了除藻試驗(yàn)，結(jié)果表明，對(duì)藍(lán)藻的去除率最高，硅藻次之，綠藻去除率最低，而引黃水庫(kù)中的藻類主要集中在藍(lán)藻門，更適宜選用此除藻方法。

吳為中、王占生［8］針對(duì)受污染的某水庫(kù)水源進(jìn)行中試規(guī)模的生物陶粒濾池試驗(yàn)研究結(jié)果表明，生物陶粒濾池預(yù)處理能全面凈化水源的水質(zhì)，在氣水比0.75～1.1，水力負(fù)荷4～6 m3/（m2·h）條件下，對(duì)NH4+-N、NO2--N和CODMn的去除率分別為89%～97.5%，97.5%～99%，20%～35%， 對(duì)藻類的去除率為60.1%～84.3%；周建平等［9］利用YDT彈性立體填料對(duì)無錫市充山水廠進(jìn)行了除藻試驗(yàn)，結(jié)果表明除藻率可達(dá)60%～70%；生物膜法在不破壞當(dāng)?shù)厮w生態(tài)系統(tǒng)的前提下能有效去除藻毒素，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 藻類檢測(cè)技術(shù)分析

在除藻研究中，通常用藻類去除率來衡量除藻效果，分別檢測(cè)處理前后水樣中藻類的含量，然后計(jì)算藻類去除率=（處理前藻類含量-處理后藻類含量）/處理前藻類含量。

目前藻類的檢測(cè)方法主要有兩種：顯微鏡計(jì)數(shù)法、葉綠素a計(jì)數(shù)法。

3.1 顯微鏡計(jì)數(shù)法

顯微鏡計(jì)數(shù)法是借助顯微鏡和計(jì)數(shù)框?qū)λw中藻類的數(shù)量和體積做直接定量的方法，是一種簡(jiǎn)單并且直觀反映藻類生物量的方法。

由于氧化劑會(huì)破壞細(xì)胞間的膠質(zhì)，導(dǎo)致藻細(xì)胞分散開來，給計(jì)數(shù)工作帶來極大困難和誤差，因此在利用化學(xué)氧化劑除藻時(shí)不宜采用計(jì)數(shù)法。劉培啟等［10］在以固定化生物系統(tǒng)進(jìn)行除藻研究時(shí)，同時(shí)采用顯微鏡計(jì)數(shù)法和葉綠素a法來衡量生物系統(tǒng)的除藻性能，結(jié)果表明微小動(dòng)物（如水蚤、草履蟲等）排出的未完全消化的食物殘?jiān)ê腥~綠素）會(huì)干擾葉綠素a的準(zhǔn)確測(cè)定，用顯微鏡計(jì)數(shù)法檢測(cè)藻類更能反映實(shí)際的除藻性能。

3.2 葉綠素a計(jì)數(shù)法

葉綠素a存在于所有的藻類中，在光和作用過程中，葉綠素b、c、d所吸收的光能都要傳遞給葉綠素a，因此葉綠素a是間接衡量藻類生物量比較理想的指標(biāo)。葉綠素a的測(cè)定方法有分光光度法和熒光法。分光光度法通常采用90%的丙酮萃取藻類濃縮樣的色素，測(cè)定萃取物在不同波長(zhǎng)（630nm、645nm、663nm、750nm）下的吸光值；熒光法是測(cè)定葉綠素a在430nm波長(zhǎng)光照激發(fā)下產(chǎn)生的663nm的熒光強(qiáng)度，得出葉綠素a的含量。在物化除藻研究中，用葉綠素a法更為準(zhǔn)確，可以避免由于外力干擾的存在，使以群體形式出現(xiàn)的藻類散開造成的誤差。

顯微鏡計(jì)數(shù)法和葉綠素a法都是較為常用的藻類檢測(cè)方法，在對(duì)水源水除藻研究中，應(yīng)該針對(duì)不同處理技術(shù)選用不同檢測(cè)方法。

4 結(jié)語

針對(duì)引黃水庫(kù)受藻類污染的特點(diǎn)，混凝沉淀法、化學(xué)法、物理法、生物法都是較好的除藻方法，如果能將以上方法加以綜合利用，能夠改善后續(xù)凈水工藝，為保證高藻期安全供水提供依據(jù)。

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