昆明第五自來水廠常規工藝除藻效果的研究
摘要：通過對昆明第五自來水廠常規工藝的跟蹤調查，分析滇池源水的藻類組成和變化情況，以及各工藝處理步驟對藍藻、綠藻、硅藻等各種藻類的去除作用，尤其是對可產生藻毒素的微囊藻的去除作用。同時還將常規工藝和微絮凝處理工藝的除藻效果作對照，提出二次絮凝是一個較好的除藻方法，為采用常規工藝處理高藻水的水廠提供參考。
關鍵詞：除藻 藻類組成 藻類的去除
目前,日趨嚴重的水體富營養化已成為全球性的環境問題。滇池作為昆明市的主要飲用水源之一,富營養化問題也日益突出,其直接后果就是藻類的大量繁殖。藻類除了可使水體產生霉臭味之外, 藻類本身還是水中 COD、BOD 尤其是SS的主要來源之一,同時藻類也是THM的主要前驅物質， 另外在工藝運行時藻類還會在濾料表面形成藻類泥糊堵塞濾池,使過濾周期縮短,反沖洗耗水量增加,并且藻類的代謝產物如糖酸和糖醛酸能與鐵鹽,鋁鹽混凝劑作用形成配位絡合物,使混凝效果下降,而且這種絡合物是電中性膠體,它能穿透濾池,影響出水濁度,造成管網腐蝕和二次污染,尤為嚴重的是某些藻類會產生藻毒素,威脅人民身體健康。因此提高水處理工藝對藻類的去除率已成為日益迫切的問題。從九五年八月份起,筆者作為昆明—蘇黎世合作項目辦工藝試驗小組的成員對五水廠現有工藝的除藻效果進行了跟蹤調查,并選取北1#濾池和蘇爾壽濾池與生產濾池作微絮凝對比實驗，希望能為水廠改造現有工藝,提高水質,提供科學的依據，為其他采用富營養化水體為水源的水廠提供參考。
1 五水廠現行工藝和取水點:
五水廠生產能力20萬噸/天,從滇池直接取水,通過以下工藝進行處理:
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（注：新建臭氧-活性碳深度處理工藝，不在本文論述范圍內，本文僅指原有常規工藝。）
我們選定了四個點(如圖所示)進行跟蹤取樣，將水樣用碘液固定，鏡檢計數:
1.源水 2.氣浮后 3.過濾后 4.出廠水
2 源水藻類狀況:
從95年8月至98年5月,進廠源水的藻類含量平均為3.05´107 個/L,群體數量平均是196群/ml,共出現藻類50余種,其中藍藻門8屬,綠藻門 19 屬,硅藻門4 屬及其他種屬若干。藍藻門的藻類種類較少,但數量最多, 占總數的51.56%，特別是微囊藻約占源水藻類數量47.4%,接近一半,可見微囊藻是源水中的優勢種類。綠藻門的種類最多,但數量較少，占總數的31.32%; 硅藻門的藻類數量僅占總數的8.65%；其他門類的藻類占總數的8.47%。
以下是源水中常見藻類:(出現頻度從上到下遞減)
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進廠源水中的藻類數量隨季節變化而變化，在三、四月份和七、八月份有兩個明顯的高峰期（圖一），此時期也是源水濁度較高的時期，如能采取有效的措施去除藻類，就能有效地降低濁度，提高水質。
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3 各工藝環節對藻類的去除:
3.1 氣浮:
氣浮后水中藻類含量平均為 9.14´106 個/L (見表一),在氣浮池運行狀態良好,投藥量大的極個別情況下,藻類去除率可達到91.8%,但在一般情況下平均只有66.55%的去除率,在運行條件差的情況下僅有37.9%(見表二)。結果表明, 現有氣浮工藝未處于最佳運行狀態, 具有較大的可改進性, 通過對現有氣浮工藝進行改造，嚴格管理，控制好投藥量，是可以提高氣浮工藝對藻類的去除效果的, 并且將非常有利于后續工藝的運行。
氣浮后水中各門藻類的平均含量（見表三），藍藻的數量占了74.07%，仍處于優勢地位，可見它最難被去除，氣浮工藝對它的去除率僅為65.8%,對綠藻、硅藻、及其他藻類的去除率分別為86.12% 、93.82% 、95.75%，這與藍藻的某些結構上的特點密切相關。
3.2 濾后水和出廠水:
經快濾池過濾后,濾后水中的藻類含量平均為 7.52´106 個/L, 群體含量平均為39群/ml。濾池對氣浮后水中藻類的去除率最高也只有54.8%,最差僅有7%,平均值得只有29.6%。但是由于藻類群體的破碎，經常出現出廠水中藻類的個體含量高于濾后水中藻類含量的情況(見表一),實際上就抵消了濾池的作用,出廠水藻類實際總去除率平均值只有60.66%。(見表二)
濾后水中的各門藻類平均含量（見表三），仍是藍藻占首位，為總數的81.36%，快濾池對藍藻的去除率只有19.94%，對綠藻和硅藻分別是57.66%和14.35%。
由此可見在五水廠的現行工藝中,除藻效率最高的環節是氣浮,但也只能除去66.5%的藻類,而濾池的作用極其有限。
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3.3 微絮凝過濾:
微絮凝過濾是一種可充分發揮濾池中濾料截污能力的凈水工藝，能夠有效地提高出水水質，特別是對常規工藝難以去除的藻類具有良好的去除效果。在實驗室濾柱小試的基礎上，我們建造了一過濾面積為3M2的蘇爾壽(SULZER)濾池（具體參數見表四）進行中試，然后用五水廠原北1#濾池進行生產性試驗。在試驗過程中，將北1#濾池原雙層濾料中的無煙煤更換為陶粒濾料并進行了相應的技術改造（見表四）。在將北1#濾池和蘇爾壽(SULZER)濾池作為微絮凝過濾試驗濾池與普通生產濾池進行的對比試驗中,我們發現采用微絮凝過濾的北1#濾池和蘇爾壽（SULZER）試驗濾池,除藻效率極高,對于氣浮后水中的藻類的去除率平均都分別高達87.65%和96.4%(見表二),加上氣浮工藝除去的藻類,總去除率都在98%以上。圖(三)清楚地表明實驗濾池濾后水中的藻類含量遠遠低于普通濾池濾后水中的藻類含量，從圖（二）也可看出實驗濾池的藻類去除率遠遠高于普通濾池的藻類去除率.可見采用微絮凝過濾是去除藻類,提高水質最有效的途徑，也是目前采用常規工藝處理高藻水的水廠比較經濟實用的選擇。
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4.微囊藻的影響和去除率:
微囊藻是淡水水體水華中最常見的藻類, 微囊藻毒素 (Microcystins,簡寫 MCYST)是藍藻的微囊藻屬、魚腥藻屬、顫藻屬及念珠藻屬的某些品系或種中產生的次生代謝物。由于湖泊富營養化, 水華的普遍發生使 MCYST成為了一種存在廣,影響大的天然毒物, 這種毒素被確定為肽毒素, 它的生物活性, 即對生物體的毒性作用之一是肝毒作用, 最常見表現在引起急性肝中毒, 使肝臟充氣、腫脹,最嚴重的是大面積肝出血和肝壞死而導致死亡。另一生物活性是促腫瘤作用,是迄今已發現的最強的肝腫瘤促進劑。鑒于此，人們越來越關注水中的藻類與人體健康情況。
滇池水體中含有大量的微囊藻, 在五水廠進廠源水中微囊藻的數量占藻類總數的47.4％,由于藻類的親水性以及微囊藻微小的單體直徑(3-7μm)和具有偽空胞，現有工藝處理對微囊藻的去除效果不理想, 微囊藻很容易穿透濾池，濾池對它的去除率平均值僅有15.2%（見表五）, 并且由于微囊藻經常以群體的形式出現, 造成濾池的堵塞, 而且群體在清水池中被打碎, 使出廠水中的單個藻含量反而升高, 整個運行過程對微囊藻的總去除率平均值實際只有39％,也就是說有61％的微囊藻進入城市的管網中。因此改造現有工藝, 提高除藻效率成為當務之急。微絮凝過濾是一個較好的方法(見表五), 對氣浮后水中微囊藻的去除率平均值可達89％左右, 加上氣浮過程中除去的微囊藻, 總去除率在90％以上。
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5.小結:
五水廠進廠源水中的藻類含量平均為3.05´107個/L,其中微囊藻是源水中的優勢種群,其數量約占源水藻類數量的47.4%。五水廠源水中的藻類含量隨季節的變化而變化，三、四月份和七、八月份是藻類出現的高峰期。五水廠現有工藝對藻類去除效果不理想, 僅有60％左右的總去除率,其中藍藻的去除率最低，微囊藻尤其難以除去，僅有39％的去除率。然而在采用微絮凝過濾的北1#濾池和蘇爾壽(SULZER)試驗濾池,藻類去除率可達87.65%和96.4%, 對微囊藻的去除率也有89%左右。
水中的大量藻類是影響飲用水質量的主要因素,因此提高藻類去除率, 將有效提高水質。就目前情況看,可采取以下方法提高藻類去除率:
①嚴格水廠基礎管理,不斷完善和提高管理水平,掌握藻類的變化規律，在現有條件下保證工藝處于良好運行狀態,特別是要保證氣浮池處于最佳運行狀態,因為數據表明(見表二)氣浮池是目前除藻效率最高的環節,只有氣浮池運行狀態良好,才能有效的去除藻類,利于后續工藝的進行。
②改造現有濾池,采用微絮凝過濾。微絮凝過濾投資省,加藥量少,試驗數據表明微絮凝過濾對藻類去除率在88%以上,是一種經濟有效的方法。
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