黄河水水库藻类爆发原因及治理分析

研究与探讨·　ＣＩＴＹＡ　—黛　豳　ＮＤ　ＴＯ　ＷＮ　ＷＡＴＥＲＳＵＰＰ　濯●隧　■　●　ＬＹ　黄河水水库藻类爆发原因及治理分析　张岩蓉　（春华威嘉水务运营有限责任公司，内蒙古呼和浩特０１００２０）　摘要：通过分析藻类爆发的各种水质参数的变化，从各种除藻方法中得出：在无法实现水库底泥清除的　睛况下，利用水体的现有资源，采用生物处理方法，充分发挥水体的自净能力为最佳的除藻方法。　关键词：氨氮，ＣＯＤ，生物处理，藻类爆发　黄河水作为城市饮用水水源，已被５０多个大中城　市所采用。随着城市经济的发展，许多产业的排污量　相应增加，作为污染物受纳水体的黄河水富营养化程　时候，如开春，夏秋之交和秋冬之交。这时，由于　气温的变化，水深低于５米的水体容易形成大翻动，　这一点可以从水厂的进厂水浊度体现出来。在水体　翻动阶段，该水库进厂水的浊度由０．７—２ＮＴＵ增加到　５—７ＮＴＵ。　度在逐年增加。近年来，作为饮用水水源的水库经常　出现藻类爆发的现象。　１．藻类生长旺盛期出现的各种水质参数变化　水体的大翻动使沉积在水库底泥中的藻类及死藻　上浮，这时，由于底泥处于厌氧状态，腐殖质产生的　图ｉ为某引黄水库一年中藻类生长旺盛出现的规　律。　ｎ　ｆ　０　＼　ｆ氨氮含量高，在炭源、氨氮，磷含量足够高的情况　下，光合作用形成大量的藻类繁殖。　图１中２０１０年２月的藻类总数比前一年同期增大了　５倍。主要原因是在２００９年６月水库水位低干最低警戒　线，部分库底地面已经裸露，致使底泥中碳酸钙大量　　｜＾　．　沉积，为来年的藻类提供了充足的无机炭源。　＼　＼一　『１　Ｉ　』＼ｒ＼　／ｌ＼　．／１　ｆ＼／　厂　１．１藻类的爆发总是伴随着水体中氨氮含量的升　高（见图２）。　当氨氮含量处于平缓趋势时，藻类和氨氮的量处　于平衡状态。　１．２藻类的爆发也总是伴随着ＣＯＤＭ　的增加（见　图３）　；：　：　：　：　：　：　；ｉ　；　；；ｉ；ｉ：；　：　：：　图１藻类在一年之内的变化规律　由图１看出，藻类生长旺盛期发生在季节转换的　碳酸钙饱和指数Ｉ　为一０．７；淡化海水占５０％时ｐＨ　为　８．９，碳酸钙饱和指数Ｉ。为一１．１；淡化海水占８０％时　ｐＨ　为９．４，碳酸钙饱和指数Ｉ　为一１．８，纯淡化海水　ｐＨ　为１０．４，碳酸钙饱和指数Ｉ　为一２．６。由此可以看　出，淡化海水所占比例越多，混合水样溶垢现象越明　显。当淡化海水与自来水按照３：７的比例混合时，并　４．２当淡化海水与自来水按照３：７的体积比混合　后，调节ｐＨ，能够使水质相对稳定，达到在铸铁管　道中安全输送淡化海水的目的。　４．３本试验均是在静态条件下完成，自来水管道　输送自来水处于动态条件，水质变化是有所差别的，　需要进一步验证。　调节ｐＨ，可以使水样在铸铁管道中安全输送。　４、结论　４．１淡化海水与目前自来水水质差别较大，淡化　海水的饱和ｐＨ　较高，属侵蚀性水，单独引入到老旧　参考文献　［１】丁桓如，吴春华，龚云峰，闻人勤．业用水处理工程．华大学出版社　［２】金熙，项成林，齐冬子．处理技术问答．化学工业出版社　的铸铁管道会对管道有严重的腐蚀作用。　作者通联：０１　３９２０３９９８３２　城镇供水ＮＯ．１　２０１１　９１　ｙ　研究与探讨·　巨ｊ区三　　ｌ［Ｌ　．—ｒ－　～，的主要藻类为硅藻，还观察到一些原生动物。　一一。　＼：　该水库２月份在天气转暖、冰面开始消融的影响　下。藻类成倍繁殖，随后气温出现突降，水库有融化　，ｔ　＼Ｊ　－　１　ｔ　，／　，，。　、．　ｊ　／　／’　一　，　＝：：　一，—■ｔ，．　　．　．　．图２藕类　增痂与氢氮含量呈正比美系　譬　罟　誉　等　等　譬　譬　譬　等　等　誉　图３藻类的增加伴随着ＣＯＤ的增加　当ＣＯＤ出现拐点后，藻含量降低，ｃＯＤ和藻类　的量达到了平衡　Ｉ．３藻类生长旺盛期ＰＨ值的变化也有一定的规　律性（见图４）　入／＼Ｌ＝！　，　／＼，＼　＾　／　严、＼　／ｌ＼、／夕，＼　／／＼Ｖ　，　／　ｖ、～　，　。　，／　一　。／　星兰兰兰兰兰兰兰兰兰兰兰兰兰兰兰兰至兰兰兰兰　玉三玉玉玉盂三玉　三乏三三　三三　三乏玉　Ａ　。　∞∞；＝　＝　＝＝＝　＝譬譬　图４藻类生长旺盛期间ＰＨ值的变化规律　ｐＨ值代表了ＣＯ：的含量，ＣＯ：含量降低，ｐＨ值升　高，ＣＯ２升高，ｐＨ值降低。由图４看出，ｐＨ值的波动　滞后于藻类的波动，随着藻的增加而增加，随着藻的　降低而降低。说明，藻类增加时，ＣＯ，降低，藻类降　低后，ＣＯ　增加。滞后期为Ｉ－２天。　１．４显微镜观察　通过显微镜观察发现，藻类生长旺盛期，该水库　９２城镇供水ＮＯ．１　２０１１　趋势的冰面重新结冰，并有大雪覆盖了水库的冰面。　这时，由于光合作用的无法进行，藻类的增长受到了　抑制；由于气温降低，水体出现了分层，藻类及各种　有机物又沉到了底泥中，水体的Ｃ０Ｄ和氨氮降低，水　质在１—２天的时间之内就得到改善。　２．各种化学除藻方法及其负面效应　自太湖蓝藻暴发之后，很多城市的水库也或多或　少地出现了藻类爆发现象的报道。许多除藻方法也相　应出现，针对化学除藻方法，其利弊分析如下　２．１高锰酸钾　藻类生长旺盛期，在该水库投加了浓度在　Ｉ．５ｍｇ／１范围的高锰酸钾，发现藻类的去除效果可达　６５％。但在藻类引起的水体嗅味方面，高锰酸钾的去　除效果不明显。此外，投加高锰酸钾还容易引起水体　的色度和锰含量的增加，如果不和水厂工艺的活性炭　联用，势必会增加水厂滤池的负荷，严重时容易造成　部分滤料失去作用。　２．２氯化消毒剂　氯化消毒剂能够杀灭藻细胞。研究表明藻细胞生　长量和分泌细胞外有机物是三卤甲烷的前驱物质。用　ＣＩＯ：预氧化，生成三卤甲烷生成量非常低，但ｃｌｏ　的　杀藻效果比氯低，而且不同藻类对氯￣ＨＣＩＯ　的抗性不　样。绿藻、丝状藻和微型藻（５－１０　ｉｎ）用ＣＩＯ２预　氧化去除的效果就比其它藻类去除率低…。　２．３臭氧　臭氧除藻的效果比较明显，但会产生一些潜在的　致癌性副产物，如醛类（甲醛为常见）、溴酸　“．　２．４硫酸铜　０．５－１．Ｏｍｇ／１的投加量能够抑制藻类的生长，去　除率可达７０－９０％。但硫酸铜具有毒性，长时间使用　会引起水库退化　。　２．５双氧水　双氧水的杀菌效果可高达９０％，比高锰酸钾和硫　酸铜要好，但对大颗粒、非溶解性有机物的氧化分解　不起作用　。　３．物理除藻方法及其作用　３．１活性炭吸附　大多水厂通常采用活性炭吸附法。此法操作起　来比较简单。在该水库水厂的烧杯试验中，投加　研究与探讨·　１Ｏ－２０ｍｇ／１时的情况下，如果与后续工艺中的絮凝　剂联用，处理效果至少可达７５％。笔者模拟絮凝前　２０分钟投加粉末活性炭（ＰＡＣ），以聚合氯化铝铁　（ＰＡＦＣ）作絮凝剂，做烧杯试验，沉淀３０分钟后，　取上清液，分析藻类的去除率。去除效果见下表ｌ，　ＰＡＣ和ＰＡＦＣ联合投加除藻的烧杯试验　表１　ＰＡＣ投加量　ＰＡＦＣ　浊度　Ｔ０Ｃ　ＴＯＣ去除率％　藻类　ｍ譬／ｌ　ｍｇ／１　ＮＴ　ｊ　ｍｇ／１　去除率％　０　Ｏ　Ｏ．８５　４．３１１　Ｏ　１．５　，．５９　３．６５５　ｌ５．２２　ｌＯ　６．６　０．９４４　２．８４５　３４．Ｏ１　２２．１６　２０　７．５　１．１５８　２．７１９　３６．９３　２５．６ｌ　投加粉末活性炭时，要做到粉末活性炭与水体的　充分混合，还需购买一套专用的活性炭投加装置。整　个系统加起来将增加很高的制水成本。　３．２水体的深度处理工艺　通常水厂的水处理工艺为：原水一絮凝一沉淀一过　滤一消毒一清水池一输送．深度处理工艺是指原水先经　臭氧将大分子有机物分解，水体经过滤之后再增加一　套颗粒活性炭滤池，将水体中剩余的大颗粒有机物及　异味吸附，同时还可将水体中溶解性有机物降解，笔　者在常州某小试试验装置了解到，采用这种深度处理　工艺，出水的ＴＯＣ含量几乎为零。深度处理的工艺改　造费用较高，做好经济比价，有必要时经过努力还是　可以达到的目前国内一些水厂已经做到。　３．３清除水库的底泥　无论是藻类爆发还是水质变差，其最主要的根源　就是水体的富营养化。如果能够将水库的底泥清除，　无疑是消除了水体的污染源。但此法可操作性太差。　４．藻类的生物处理法　通过对藻类爆发时各种水质参数的变化分析，可　以看出，藻类的增长必然伴随着氨氮、ＣＯＤ、无机　炭（ＣＯ，，重碳酸盐）、温度、阳光的变化。也就是　说，藻类只有在营养物质充分的情况下才能进行光合　作用，将营养物质转化为自身的生物量，才能实现自　身的增长和繁殖。　从水体中发现的原生动物及水体的富营养化角度　来分析，水库的底泥应该为活性污泥。即底泥中不仅　存在着大量的藻类，还存在着很多能够吸收氨氮和降　解ＣＯＤ的微生物有机体。由于水底中已经存在着足够　的炭源、氮源和磷，只要水中的溶解氧足够，微生物　就可以降解ＣＯＤ，减少氨氮含量，抑制藻类的生长和　繁殖。充分发挥水体的自净能力。　ｊＮ　　菇　瓣＿毋黪　Ｄ　ＴＯＷ　Ｎ　ＷＡＴＥＲＳ　■　■豸　Ｙ　ｑｐ，　ＣＩＴＹＡＵＰＰＬ　这种水体的自净现象可以从该水库在冰层融化、　藻类爆发，气温突降和连降大雪后，卜２天的时间内　水库输送到水处理厂的水质出现的氨氮、ＣＯＤ降低体　现出来。　笔者认为，由于冰层的融化和藻类的爆发，光合　作用使藻类产生了氧气，使水体中的溶解氧升高；气　温下降、连降大雪后，水库冰层上覆盖的雪层抑制了　藻类的生长和繁殖。这时，底泥中的微生物利用水体　中的溶解氧和底泥中的营养物质，降解了ＣＯＤ，将水　体中的部分氨氮转化成自身的生物量。这就是水体中　氨氮￥１：ＩＣＯＤ减少的原因。这一过程的水质转变非常　快，１－２天之内就可以发生变化　考虑到水库的占地面积大，大规模的生物曝气不　太可能。可以在水库出水口附近的一定范围内实现曝　气。曝气区到水库出水口的距离，可通过计算该段的　水体流到出水口的时间至少３Ｏ分钟确定。以确保活性　污泥有足够的时间沉降，保证净化的水通过输水管道　流到水厂。　曝气方法还可以通过增加水体的扰动度来提高水　体的溶解氧含量。　这种通过加强水体的自净能力脱除藻类的方法避　免了投加化学品带来的各种负面影响，同时加强了水　体的自净能力。所需设备仅仅是气泵或鼓风机类的曝　气装置，无论对水厂工艺设备还是对水库或水质都没　有任何副作用。　５．结论　通过分析藻类生长旺盛的各种水质参数的变化，　从各种除藻的方法中得出：在无法实现水库底泥清除　的情况下，利用水体的现有资源，采用生物处理方　法，充分发挥水体的白净能力为最佳的除藻方法。　参考文献　［１］梁文艳，曲久辉．饮用水处理中藻类去除方法　的研究进展．应用与环境生物学报，２００４，１０（４）：　５０２—５０６　［２】甑树聪．包头市某引黄给水厂冬季出厂水异臭　味去除研究．西安建筑科技大学学位论文：１　７　［２］甑树聪．包头市某引黄给水厂冬季出厂水异臭　味去除研究．西安建筑科技大学学位论文：５６　作者通联：０１５８４８１５７３５２　城镇供水ＮＯ．１　２０１１　９３