段瑋娟

（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院 長(zhǎng)沙市 410007）

近年來(lái)隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)飛速發(fā)展，湘江流域廢、污水的排放量急劇增加，湘江的污染日趨嚴(yán)重。藻類(lèi)水華時(shí)有發(fā)生，尤其在2008年10月下旬與2010年9月中下旬藻類(lèi)水華暴發(fā)嚴(yán)重，阻塞水處理廠的濾池，導(dǎo)致自來(lái)水出廠水壓、水量下降，造成市區(qū)大量小區(qū)停水，且江水藻類(lèi)數(shù)量達(dá)到一定程度時(shí)，源水很容易出現(xiàn)腥味，嚴(yán)重影響人們生活。藻類(lèi)的過(guò)度生長(zhǎng)已經(jīng)成為湘江流域水源水面臨的共同問(wèn)題，研究合理有效的除藻方法是飲用水安全的迫切需求。

1 湘江流域長(zhǎng)沙段飲用水源水藻類(lèi)特征及其影響因子

湘江長(zhǎng)沙段浮游藻類(lèi)主要由硅藻、綠藻、隱藻構(gòu)成，藻類(lèi)密度每年有兩個(gè)明顯的高峰，一個(gè)在3～4月，另一個(gè)在10～11月，藻類(lèi)數(shù)量達(dá)到最高而后迅速下降。藻類(lèi)生長(zhǎng)受氮磷污染、溫度、pH值影響最為嚴(yán)重，湘江長(zhǎng)沙段水質(zhì)pH值為7.78～7.89，屬中性到微堿性，適合多種藻類(lèi)生長(zhǎng)。長(zhǎng)沙夏季的充足光照為綠藻的生長(zhǎng)提供了非常有利的條件。湘江長(zhǎng)沙段水源水中總氮的濃度較高，總氮平均（1.48～3.64）mg/L、總氮嚴(yán)重超標(biāo)，為藻類(lèi)的大量繁殖提供了較為充足的營(yíng)養(yǎng)。

2 三種不同類(lèi)型的組合除藻工藝處理湘江水的研究

2.1 組合除藻工藝Ⅰ型處理湘江水的研究

（1）實(shí)驗(yàn)裝置和運(yùn)行條件。

本實(shí)驗(yàn)采用常規(guī)處理、臭氧生物活性炭深度處理為組合除藻工藝I型，實(shí)驗(yàn)用水為某自來(lái)水廠進(jìn)廠水，實(shí)驗(yàn)工藝流程和各單元的運(yùn)行參數(shù)分別如圖1和表1。實(shí)驗(yàn)研究時(shí)期為2011年2月16～23日。實(shí)驗(yàn)用水的溫度為（8～12）oC，pH約為 7.75。 活性炭濾池內(nèi)裝有已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行1年的生物活性炭。本實(shí)驗(yàn)中臭氧投加量為1 mg/L，混凝劑采用的是聚合氯化鋁，投加量約為33 mg/L。整個(gè)工藝運(yùn)行過(guò)程中的進(jìn)水流量為1 m3/h。

圖1 處理湘江水的全流程組合除藻工藝I型流程圖

表1 組合除藻工藝I型各單元的運(yùn)行參數(shù)

（2）組合除藻工藝I型對(duì)藻類(lèi)的去除。

圖2反映了組合除藻工藝I型對(duì)藻類(lèi)的典型去除情況?？梢钥闯鼋M合除藻工藝I型各單元都能有效降低水中的藻類(lèi)，特別是經(jīng)常規(guī)工藝處理后，水中的藻類(lèi)含量大大降低，而臭氧活性炭工藝能進(jìn)一步降低水中的藻類(lèi)。由圖2數(shù)據(jù)計(jì)算得知，在本實(shí)驗(yàn)研究期間，原水總藻為354萬(wàn)個(gè)/L時(shí)，常規(guī)工藝對(duì)總藻的去除率高達(dá)87.3%；臭氧生物活性炭深度處理工藝對(duì)總藻的去除率約為35.5%。此外，由圖2中數(shù)據(jù)還可得知，整個(gè)組合工藝對(duì)總藻的去除效果很好，總?cè)コ始s為91.8%。因此整個(gè)組合工藝能十分有效地去除水中的藻類(lèi)。

圖2 組合除藻工藝I型對(duì)藻類(lèi)的去除

圖3反映了組合除藻工藝I型對(duì)葉綠素a的去除情況?？梢钥闯鼋M合除藻工藝I型各單元都能有效降低水中的葉綠素a的含量。由圖3數(shù)據(jù)計(jì)算得知，在本實(shí)驗(yàn)研究期間，原水葉綠素a含量為3.78 μg/L時(shí)，常規(guī)工藝的去除率高達(dá)94%；臭氧生物活性炭深度處理工藝對(duì)葉綠素a的去除率約為40%。此外，由圖3中數(shù)據(jù)還可得知，整個(gè)組合工藝對(duì)葉綠素a的總?cè)コ始s為97%。

圖3 組合除藻工藝I型對(duì)葉綠素a的去除

2.2 組合除藻工藝II型處理湘江水的研究

（1）實(shí)驗(yàn)裝置和運(yùn)行條件。

本實(shí)驗(yàn)采用臭氧氧化、常規(guī)混凝沉淀處理及生物活性炭深度處理為組合除藻工藝II型，實(shí)驗(yàn)用水為某自來(lái)水廠進(jìn)廠水，實(shí)驗(yàn)工藝流程和各單元的運(yùn)行參數(shù)分別如圖4和表2所示。本實(shí)驗(yàn)研究時(shí)期為2011年 2月 28日～3月 15日。 水溫為（9～15）oC，原水pH約為7.8?；钚蕴繛V池內(nèi)裝有已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行1年的生物活性炭。實(shí)驗(yàn)期間，臭氧投加量約為1mg/L，混凝劑用的是聚合氯化鋁，投加量約為30 mg/L。整個(gè)工藝運(yùn)行期間的進(jìn)水流量為1 m3/h。

圖4 處理湘江水的全流程組合除藻工藝II型流程圖

表2組合除藻工藝II型各單元運(yùn)行參數(shù)

（2）組合除藻工藝II型對(duì)藻類(lèi)的去除。

圖5反映了組合除藻工藝II型對(duì)藻類(lèi)的典型去除情況?？梢钥闯鼋M合工藝各單元都能有效降低水中的藻類(lèi)，特別是經(jīng)臭氧預(yù)氧化和常規(guī)工藝處理后，水中的藻類(lèi)含量大大降低。由圖數(shù)據(jù)計(jì)算得知，在本實(shí)驗(yàn)研究期間，原水總藻為411萬(wàn)個(gè)/L時(shí)，臭氧氧化對(duì)總藻的去除率約為39.2%；常規(guī)工藝對(duì)總藻的去除率高達(dá)82.4%；而生物活性炭濾池處理工藝對(duì)總藻的去除率約為18%。此外，由圖5中數(shù)據(jù)還可得知，整個(gè)組合工藝對(duì)總藻的去除效果很好，總?cè)コ始s為91.2%。因此整個(gè)組合工藝能十分有效地去除水中的藻類(lèi)。

圖5 組合除藻工藝II型對(duì)藻類(lèi)的去除

圖6反映了組合除藻工藝II型對(duì)葉綠素a的去除情況。組合工藝各單元都能有效降低水中的葉綠素a的含量。由圖6的數(shù)據(jù)計(jì)算得知，在本實(shí)驗(yàn)研究期間，原水葉綠素a含量為4.01 μg/L時(shí)，臭氧氧化對(duì)葉綠素a的去除率約為 32%；常規(guī)工藝的去除率高達(dá)80%；而生物活性炭濾池處理工藝對(duì)總藻的去除率約為20%。由圖6中數(shù)據(jù)還可得知，整個(gè)組合工藝對(duì)葉綠素a的去除效果很好，總?cè)コ蕿?6.5%。

2.3 組合除藻工藝III型處理湘江水的研究

（1）實(shí)驗(yàn)裝置和運(yùn)行條件。

圖6 組合除藻工藝II型對(duì)葉綠素a的去除

本實(shí)驗(yàn)采用陶粒濾池生物預(yù)處理、常規(guī)處理及活性炭深度處理為組合除藻工藝III型，實(shí)驗(yàn)用水為某自來(lái)水廠進(jìn)廠水，實(shí)驗(yàn)工藝流程和各單元的工藝運(yùn)行參數(shù)分別如圖7和表3所示。

圖7 處理湘江水的全流程組合除藻工藝III型流程圖

表3 組合除藻工藝III型各單元運(yùn)行參數(shù)

本實(shí)驗(yàn)期間的水溫為（9～17）oC，實(shí)驗(yàn)期間用水pH約為7.8。在本實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前生物濾池內(nèi)和活性炭濾池內(nèi)生物膜已經(jīng)掛膜成熟并經(jīng)歷了約3個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行。本試驗(yàn)研究時(shí)期為2011年3月20日至2011年4月14日，深度處理工藝僅是生物活性碳過(guò)濾工藝。本試驗(yàn)研究期間，所用混凝劑為聚合氯化鋁，投加量較低，僅為5mg/L。整個(gè)工藝運(yùn)行期間的進(jìn)水流量為1m3/h。各生物處理單元出水溶解氧濃度均高于5mg/L。

（2）組合除藻工藝III型對(duì)藻類(lèi)的去除。

圖8反映了組合除藻工藝III型對(duì)藻類(lèi)的典型去除情況。由圖8數(shù)據(jù)計(jì)算得知，在本實(shí)驗(yàn)研究期間，原水總藻為498萬(wàn)個(gè)/L時(shí)，陶粒生物濾池對(duì)總藻的去除率為34.5%；常規(guī)混凝沉淀處理工藝對(duì)總藻的去除率約為48.5%，而活性碳處理對(duì)總藻的去除率約為54.8%。此外，由圖8中數(shù)據(jù)還可得知，整個(gè)組合工藝對(duì)總藻的去除效果沒(méi)前面工藝的去除率好，總?cè)コ始s為84.7%。

圖8 組合除藻工藝III型各單元對(duì)藻類(lèi)的去除

圖9反映了組合除藻工藝III型對(duì)葉綠素a的去除情況?？梢钥闯鼋M合除藻工藝III型各單元都能有效降低水中的葉綠素a的含量。由圖3.3數(shù)據(jù)計(jì)算得知，在本實(shí)驗(yàn)研究期間，原水葉綠素a含量為4.74 μg/L時(shí)，陶粒生物濾池的去除率為20.5%；常規(guī)混凝沉淀處理工藝對(duì)葉綠素a的去除率約為65.8%，活性碳處理對(duì)葉綠素a的去除率約為75.2%。此外，由圖9中數(shù)據(jù)還可得知，整個(gè)組合工藝對(duì)葉綠素a的總?cè)コ始s為93.2%。

圖9 組合除藻工藝III型各單元對(duì)葉綠素a的去除

3 結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)條件下，三種組合除藻工藝均具有一定的除藻效果。常規(guī)處理、臭氧活性炭深度處理組合除藻工藝I型對(duì)藻類(lèi)的去除率為91.8%；臭氧氧化、常規(guī)處理及生物活性炭深度處理組合除藻工藝II型對(duì)藻類(lèi)的去除率為91.2%；陶粒生物濾池預(yù)處理、常規(guī)處理及活性炭深度處理組合除藻工藝III型對(duì)藻類(lèi)的去除率為84.7%。此三種組合除藻工藝，為將來(lái)可能興建的以湘江為水源水的安全供水工程或已有自來(lái)水廠的改造提供參考。

1梁文艷，曲久輝.飲用水處理中藻類(lèi)去除方法的研究進(jìn)展[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2004，10（4）：502-506.

2余冉，呂錫武，稻森悠.生物接觸氧化預(yù)處理水中藻類(lèi)及其毒素[J].中國(guó)給水排水，2002，18（12）：9-12.

3胡鴻鈞，魏印心.中國(guó)淡水藻類(lèi)：系統(tǒng)，分類(lèi)及生態(tài)[M].北京：科學(xué)出版社，2006.