湘江長沙段飲用水源水除藻工藝研究

段瑋娟

（湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院 長沙市 410007）

近年來隨著工農(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。藻類水華時有發(fā)生，尤其在2008年10月下旬與2010年9月中下旬藻類水華暴發(fā)嚴(yán)重，阻塞水處理廠的濾池，導(dǎo)致自來水出廠水壓、水量下降，造成市區(qū)大量小區(qū)停水，且江水藻類數(shù)量達(dá)到一定程度時，源水很容易出現(xiàn)腥味，嚴(yán)重影響人們生活。藻類的過度生長已經(jīng)成為湘江流域水源水面臨的共同問題，研究合理有效的除藻方法是飲用水安全的迫切需求。

1 湘江流域長沙段飲用水源水藻類特征及其影響因子

湘江長沙段浮游藻類主要由硅藻、綠藻、隱藻構(gòu)成，藻類密度每年有兩個明顯的高峰，一個在3～4月，另一個在10～11月，藻類數(shù)量達(dá)到最高而后迅速下降。藻類生長受氮磷污染、溫度、pH值影響最為嚴(yán)重，湘江長沙段水質(zhì)pH值為7.78～7.89，屬中性到微堿性，適合多種藻類生長。長沙夏季的充足光照為綠藻的生長提供了非常有利的條件。湘江長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)，為藻類的大量繁殖提供了較為充足的營養(yǎng)。

2 三種不同類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。整個工藝運(yùn)行過程中的進(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型對藻類的去除。

圖2反映了組合除藻工藝I型對藻類的典型去除情況。可以看出組合除藻工藝I型各單元都能有效降低水中的藻類，特別是經(jīng)常規(guī)工藝處理后，水中的藻類含量大大降低，而臭氧活性炭工藝能進(jìn)一步降低水中的藻類。由圖2數(shù)據(jù)計算得知，在本實(shí)驗(yàn)研究期間，原水總藻為354萬個/L時，常規(guī)工藝對總藻的去除率高達(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，整個組合工藝對總藻的去除效果很好，總?cè)コ始s為91.8%。因此整個組合工藝能十分有效地去除水中的藻類。

圖2 組合除藻工藝I型對藻類的去除

圖3反映了組合除藻工藝I型對葉綠素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，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，整個組合工藝對葉綠素a的總?cè)コ始s為97%。

圖3 組合除藻工藝I型對葉綠素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型對藻類的去除。

圖5反映了組合除藻工藝II型對藻類的典型去除情況?？梢钥闯鼋M合工藝各單元都能有效降低水中的藻類，特別是經(jīng)臭氧預(yù)氧化和常規(guī)工藝處理后，水中的藻類含量大大降低。由圖數(shù)據(jù)計算得知，在本實(shí)驗(yàn)研究期間，原水總藻為411萬個/L時，臭氧氧化對總藻的去除率約為39.2%；常規(guī)工藝對總藻的去除率高達(dá)82.4%；而生物活性炭濾池處理工藝對總藻的去除率約為18%。此外，由圖5中數(shù)據(jù)還可得知，整個組合工藝對總藻的去除效果很好，總?cè)コ始s為91.2%。因此整個組合工藝能十分有效地去除水中的藻類。

圖5 組合除藻工藝II型對藻類的去除

圖6反映了組合除藻工藝II型對葉綠素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，臭氧氧化對葉綠素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總藻的去除率約為20%。由圖6中數(shù)據(jù)還可得知，整個組合工藝對葉綠素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個月的連續(xù)運(yùn)行。本試驗(yàn)研究時期為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型對藻類的去除。

圖8反映了組合除藻工藝III型對藻類的典型去除情況。由圖8數(shù)據(jù)計算得知，在本實(shí)驗(yàn)研究期間，原水總藻為498萬個/L時，陶粒生物濾池對總藻的去除率為34.5%；常規(guī)混凝沉淀處理工藝對總藻的去除率約為48.5%，而活性碳處理對總藻的去除率約為54.8%。此外，由圖8中數(shù)據(jù)還可得知，整個組合工藝對總藻的去除效果沒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型各單元對藻類的去除

圖9反映了組合除藻工藝III型對葉綠素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，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葉綠素a的去除率約為65.8%，活性碳處理對葉綠素a的去除率約為75.2%。此外，由圖9中數(shù)據(jù)還可得知，整個組合工藝對葉綠素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型對藻類的去除率為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型對藻類的去除率為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型對藻類的去除率為84.7%。此三種組合除藻工藝，為將來可能興建的以湘江為水源水的安全供水工程或已有自來水廠的改造提供參考。

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

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

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