尹衛紅1，宋向陽2，張湛軍2，施東文2，孫仲平3
1. 河南省城鄉規劃設計研究院，鄭州　450000；　2. 鄭州市自來水總公司，鄭州　450007；
3. 同濟大學污染控制與資源化研究國家重點實驗室，上海　200092

　　摘要：在我國的水廠中，藻類去除一直是一個比較重要的問題。通常采用加氯殺藻，但隨之帶來的是水質的味覺超標，特別是在原水高藻類爆發時，尤為嚴重。采用聚鐵硅酸鈉與高分子電解質聯用的方法，強化混凝沉淀，在藻類爆發時，出廠水的味覺得到較好的改善。
　　關鍵詞：飲用水；除藻；混凝；沉淀
　　中圖分類號：TU991.22
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：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 more 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

　　中國城市供水水源約四分之一為湖泊、水庫^[1]。隨著水體中污染的增加，湖泊、水庫的富營養化問題越來越嚴重，藻類的爆發也越來越頻繁。當藻類爆發時，常規的飲用水處理工藝已很難給出合格的水質，特別是飲用水的味覺。鄭州白廟水廠自1992年冬天開始，幾乎每年的冬末春初均會出現藻類爆發，最高時超過國標27倍，原水中藻類的含量高達2700×10⁴個/L，有時為硅藻，有時為藍藻。導致出廠水出現明顯的魚腥味^[2]。藻類的大量繁殖，不但給飲用水帶來不良味覺，甚至某些藻類如藍藻會產生藻毒素^[3]。另外，藻類的代謝產物也是THM的前體物質之一^[4]。
　　藻類屬于膠體類物質，其直徑在6um左右^[5]。天然水中的膠體通常是帶電荷膠體，有關研究表明?鋁鹽或鐵鹽的水解物可壓縮藻類表面的負電荷雙電層^[4,6]，從而形成很強的聚合體。BERNHARDT等人^[6]的顯微鏡照片表明，當采用鋁鹽或聚二烯丙基二甲基氯化銨混凝劑與陰離子聚丙烯酰胺連用時，鋁鹽或陽離子高分子混凝劑可在微藻之間吸附架橋，從而形成大的礬花被沉淀過濾。從這點上來說，藻類的去除率是可以通過強化混凝沉淀的工藝來提高的。鄭州市白廟水廠原水藻類爆發的特點通常是在冬末春初，水溫低，濁度低，由于碰撞幾率的下降和布郎運動的減弱，更增加了處理難度。從1998年初到1999年底在鄭州市白廟水廠進行了實驗室小試和生產性試驗。在大量的調研基礎上，根據國外的經驗和我國的實際情況，我們決定嘗試采用聚鐵和高分子聚合電解質來強化混凝沉淀過濾來提高水中藻類的去除率。

1  實驗室小試

1.1  儀器設備材料
　　混凝沉淀小試采用六聯攪拌機，由計算機自控轉速和時間。濁度的測定采用XR-比率濁度儀，PH值測定采用PHS-37C數字式PH儀。混凝劑采用聚鐵硅酸鈉或聚鐵，有機高分子混凝劑采用聚二烯丙基二甲基氯化銨（法國SNF公司）和10%水解度的陰離子聚丙烯酰胺作為絮凝劑。取1L水樣，加入不同品種不同量的混凝劑和絮凝劑。按照水廠現有的混凝反應時間設置轉速和時間。靜沉30min后，取中間水樣測定濁度，然后根據中國科學院水生物研究所的藻類測定方法，將水樣培養24h后，顯微鏡檢并計數藻類含量。
1.2　試驗結果
　　1998年3月藻類爆發時，在實驗室進行了高分子混凝劑去除藻類的試驗。然后又將聚鐵和聚鐵硅酸鈉的除藻效率進行了實驗室對比。表1和表2的結果顯示，聚二烯丙基二甲基氯化銨對于藻類有明顯的去除效果，其除藻效率在94%，甚至可高達100%。

　　 試驗中觀測到聚二烯丙基二甲基氯化銨可有效地抑制藻類的再繁殖，這對抑制管網中的藻類繁殖將是十分有益的。試驗結果表明藻類的去除與濁度的去除不呈正比關系。如3號和5號水樣，濁度去除率僅為54%和68%，但藻類去除率高達96%和94%；相反，4號和6號水樣，濁度去除率達86%和83%，但藻類去除率僅為45%和61%。

2  生產性試驗

2.1  工藝流程 
　　白廟水廠工藝流程如圖１所示

2.2　生產性試驗結果
　　在1999年春天的藻類爆發季節，期間的原水濁度在13NTU左右，原水藻類在1100×10^4個/L時，進行強化混凝過濾試驗。為了盡量利用現有構筑物，并使混凝劑和絮凝劑有較好的反應條件，在不改動現有投藥點的情況下，我們將聚二烯丙基二甲基氯化銨與聚鐵硅酸鈉同時投加，而將陰離子高分子絮凝劑聚丙烯酰胺投加在反應池的入口處。在生產性試驗中，考慮到藥劑成本較高藥劑投加濃度比實驗室試驗有所降低，聚鐵硅酸鈉為17mg/L左右，聚二烯丙基二甲基氯化銨與陰離子高分子絮凝劑分別為0.5mg/L和0.2mg/L。藻類去除率見表2。

　　 圖2是沉淀池與濾池的濁度去除率。從濁度曲線看出，當添加聚二烯丙基二甲基氯化銨與陰離子高分子絮凝劑時，沉淀池出水的濁度僅有略微改善，但濾池的截污率確明顯提高，這與實驗室結果相一致。

3  關于試驗的幾點討論

3.1  強化混凝的作用
　　強化混凝可以有效地去除藻類。生產性研究表明，在1999年的藻類爆發時，由于加強了混凝沉淀過濾工藝，從而保證了出廠水的味覺指標。飲用水的魚腥可能來自于兩個方面，一是由于藻類的代謝產物或代謝產物與加氯所至，二是水中的有機物與藻類的代謝產物聯合所至。加強混凝絮凝，不但去除水中的藻類，同時也去除水中的各類有機物，從而使飲用水中的味覺得到改善。
　　國外研究指出^[4]，強化混凝絮凝，并不能有效地提高藻類在沉淀池中的去除率，但能有效地提高其在濾池中的去除率。我們的生產性試驗也很好地證明了這一點。
3.2  pH和預氯化對藻類去除率的影響
　　藻類的去除主要取決于PH值，堿度和預氯化幾個因素。低PH對于單純的混凝沉淀有利。比如，當PH9.6，堿度700mg/L，鋁鹽的投加量為150mg/L時，其藻類去除率僅為30%；而當PH5.8，堿度150mg/L，鋁鹽投加量為80mg/L時，藻類的去除率可高達90%。1～5mg/L的預氯化有助于藻類的去除。當預加氯不足時，在現有水廠的工藝條件下，也能有效地去除藻類，其主要是形成微絮凝被濾池所過濾。但這會增加濾池的負荷，導致濾池反沖洗頻率提高。
3.3  水中有機物的影響
　　采用混凝沉淀去除藻類，與藻類的生長期有關，其最有效的去除率是在藻類的對數增長期接近于平穩期時。另外混凝劑的投加量與藻類的含量成正比。而藻類爆發時，通常水中的有機物含量也較高，有機物也消耗混凝劑。水中溶解性有機碳DOC對于混凝劑的投加量有極大的影響，DOC高混凝劑投加量也高。混凝劑投加量的影響因素為總有機碳TOC＞溫度＞濁度。
　　本試驗中，得到了鄭州市自來水總公司的大力支持，以及白廟水廠何英，楊曉靜女士對本試驗所作的大量工作，在此我們表示衷心的感謝。

參考文獻?
　　[1]李圭白．高錳酸鉀復合藥劑去除鄭州白廟水廠水中魚腥臭味的研究[Ａ]．中國給水年會論文集[C].1997．
　　[2]張軍峰，施東文，呂啟忠?原書文．對處理高藻水采取的對策及其研究[Ａ]．中國給水年會論文集[C].1997．
　　[3]呂錫武，稻淼悠平，丁國際．有毒藍藻及藻毒素的生物降解初步研究[Ａ]．中國給水五十年回顧論文集[C].1999.225～
28.?
　　[4] JIANG Jiaqian,Nigel J.D.GRAHAM.Removal of Algae and AriHalomethane(THM)Precursors by Coagulation[J].Water Treatment,1992,(7):155～168.
　　[5] A.SUKENIK,B.TELTCH,A.W.WACHS,G.SHELEF,I.NIR,D.LEVVANON.Effect of Oxidation on Microalgal Flocculation[J].Wat.Res.,1987,21(5):533～539.
　　[6] Mark W.TENNEY,Wayne F.ECHELBERGER.JR.,Ronarld G.SCHYESSLER.Joseph L.PAVONI.Alga Flocculatin with Synthetic Organic Polyelectrolytes[J].Applied Microbiology,1969,19(6):963～971.

作者簡介：
　　尹衛紅(1959-)，男，河南省城鄉規劃設計研究院付總工程師，研究方向：城市供水與污水處理，聯系電話：0371-6224794。