黃河水作為城市飲用水水源，已被50多個(gè)大中城市所采用。隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多產(chǎn)業(yè)的排污量相應(yīng)增加，作為污染物受納水體的黃河水富營(yíng)養(yǎng)化程度在逐年增加。近年來(lái)，作為應(yīng)用水水源的水庫(kù)經(jīng)常出現(xiàn)藻類爆發(fā)的現(xiàn)象。

    一、藻類生長(zhǎng)旺盛期出現(xiàn)的各種水質(zhì)參數(shù)變化

    圖1為某引黃水庫(kù)一年中藻類生長(zhǎng)旺盛出現(xiàn)的規(guī)律。

    由上圖看出，藻類生長(zhǎng)旺盛期發(fā)生在季節(jié)轉(zhuǎn)換的時(shí)候，如開春、夏秋之交和秋冬之交。這時(shí)，由于氣溫的變化，水深低于5米的水體容易形成大翻動(dòng)，這一點(diǎn)可以從水廠的進(jìn)廠水濁度體現(xiàn)出來(lái)。在水體翻動(dòng)階段，該水庫(kù)進(jìn)水廠的濁度由0.7-2NTU增加到5一7NTU。

    水體的大翻動(dòng)使沉積在水庫(kù)底泥中的藻類及死藻上浮，這時(shí)，由于底泥處于厭氧狀態(tài)，腐殖質(zhì)產(chǎn)生的氨氮含量高，在碳源、氨氮，磷含量足夠高的情況下，光合作用形成大量的藻類繁殖。

    圖1中2010年2月的藻類總數(shù)比前一年同期增大了5倍。主要原因是在20x9年6月水庫(kù)水位低于最低警戒線，部分庫(kù)底地面已經(jīng)裸露，致使底泥中碳酸鈣大量沉積，為來(lái)年的藻類提供了充足的無(wú)機(jī)碳源。

    1、藻類的爆發(fā)總是伴隨著水體中氨氮含量的升高(請(qǐng)見圖2)

    當(dāng)氨氮含量處于平緩趨勢(shì)時(shí)，藻類和氨氮的量處于平衡狀態(tài)。

    2、藻類的爆發(fā)也總是伴隨著COD的增加(請(qǐng)見圖3)

    當(dāng)COD出現(xiàn)拐點(diǎn)后，藻含量降低，COD和藻類的量達(dá)到了平衡

    3,藻類生長(zhǎng)旺盛期pH值的變化也有一定的規(guī)律性(請(qǐng)見圖4)

    pH值代表了CO2的含量，CO2含量降低，pH值升高，CO2升高，pH值降低。由圖4看出，pH值的波動(dòng)滯后于藻類的波動(dòng)，隨著藻的增加而增加，隨著藻的降低而降低。說明藻類增加時(shí)，光合作用消耗CO2,藻類降低后，光合作用的降低使CO2增加，滯后期為1-- 2天。

    4、顯微鏡觀察

    通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，藻類生長(zhǎng)旺盛期，該水庫(kù)的主要藻類為硅藻，還觀察到一些原生動(dòng)物。

    二、水庫(kù)中藻類變化過程分析

    一般情況下，生物質(zhì)量從外界加入到水庫(kù)，在水庫(kù)停留時(shí)間允許的情況下，會(huì)進(jìn)一步生長(zhǎng)繁殖，其變化過程的方程式為:

    方程式中，D=沖洗系數(shù)(d-1 )，進(jìn)入水庫(kù)的系數(shù)受上游水體水質(zhì)的影響，出水庫(kù)的系數(shù)與水體的停留時(shí)間有關(guān)。

    B=沉降系數(shù)(d-1 )，與藻類的形狀、水體的擾動(dòng)及周圍氣泡的聚集程度有關(guān)。

    G=被捕食或寄生系數(shù)(d-1)，涉及到原生動(dòng)物、細(xì)菌的降解等因素;針對(duì)微生物對(duì)藻類的降解來(lái)講，降解量的大小與溫度、N、P、COD及溶解氧的含量有關(guān)。

    u為藻類的生長(zhǎng)率，與陽(yáng)光、溫度及C、N、P等營(yíng)養(yǎng)成分在水中的含量有關(guān)。

    該水庫(kù)2月份在天氣轉(zhuǎn)暖、冰面開始消融的影響下。水體的擾動(dòng)性增強(qiáng)，底泥中的沉降物上浮到水中，為藻類的生長(zhǎng)提供了足夠的N、P等養(yǎng)料，加之光合作用形成藻類的大量繁殖，生長(zhǎng)率增加。這時(shí)，沉降(B)量降低，捕食系數(shù)G受低溫和溶解氧的影響，也處于低谷，其結(jié)果就是藻類的爆發(fā)。

    隨著氣溫的轉(zhuǎn)暖，水庫(kù)的冰雪融化，水庫(kù)的水體出現(xiàn)分層，大量沉淀(B)產(chǎn)生，水中溶解氧和水體溫度升高，微生物的活動(dòng)性增強(qiáng)，使捕食系數(shù)G增加，同時(shí)，山于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的減少，使藻類的增長(zhǎng)率降低。這時(shí)，藻類形成降低的趨勢(shì)。由于藍(lán)綠藻在光和營(yíng)養(yǎng)存在的情況下可在水平方向形成聚集，從而增加了其浮力，水質(zhì)檢驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)有藍(lán)綠藻數(shù)量升高的趨勢(shì)。

    三、各種化學(xué)除藻方法及其負(fù)面效應(yīng)

    自太湖藍(lán)藻暴發(fā)之后，很多城市的水庫(kù)也或多或少地出現(xiàn)了藻類爆發(fā)現(xiàn)象的報(bào)道。許多除藻方法也相應(yīng)出現(xiàn)，針對(duì)化學(xué)除藻方法，其利弊分析如下:

    1、高錳酸鉀

    藻類生長(zhǎng)旺盛期，在該水庫(kù)投加了濃度在1.5mg/L范圍的高錳酸鉀，發(fā)現(xiàn)藻類的去處效果可達(dá)65%。但在藻類引起的水體嗅味方面，高錳酸鉀的去除效果不明顯。此外，投加高錳酸鉀還容易引起水體的色度和錳含量的增加，如果不和水廠工藝的活性炭聯(lián)用，勢(shì)必會(huì)增加水廠濾池的負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)容易造成部分濾料失去作用。

    2、氯化物

    氯化物能夠殺滅藻細(xì)胞。研究表明藻細(xì)胞生長(zhǎng)量和分泌細(xì)胞外有機(jī)物是氯消毒過程廠中三鹵甲烷的前驅(qū)物質(zhì)。用CI02預(yù)氧化，不會(huì)生成爪南甲烷或者生成量非常低，但C102的殺藻效果比氯低，而且不同藻類對(duì)氯和C102的抗性不一樣。綠藻、絲狀藻和微型藻(5一10m)用C102預(yù)氧化去除的效果就比其它藻類差。

    3、臭氧

    臭氧除藻的效果比較明顯，但會(huì)產(chǎn)生一些潛在的致癌性副產(chǎn)物，如醛類(甲醛為常見)、酸鹽。

    4、硫酸銅

    0.5一1.0mg/L的投加量能夠抑制藻類的生長(zhǎng)，去除率可達(dá)70%一90%。但硫酸銅具有毒性，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)引起水庫(kù)退化。

    5、雙氧水

    雙氧水的殺菌效果可高達(dá)90%，比高錳酸鉀和硫酸銅要好，但對(duì)大顆粒、非溶解性有機(jī)物的氧化分解不起作用。

    四、物理除藻方法及其作用

    1、活性炭吸附

    大多水廠通常采用活性炭吸附法。此法操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單。在該水庫(kù)水廠的燒杯試驗(yàn)中，投加10-20mg/L時(shí)的情況下，如果與后續(xù)工藝中的絮凝劑聯(lián)用，處理效果至少可達(dá)75%。

    筆者模擬絮凝前20分鐘投加粉末活性炭(PAC)，以聚合氯化鋁鐵(PAFC)作絮凝劑，做燒杯試驗(yàn)，沉淀30分鐘后，取上清液，分析藻類的去除率。去除效果如表1。

    投加粉末活性炭時(shí)，要做到粉末活性碳與水體的允分混合，還需購(gòu)買一套專用的活性炭投加裝置。整個(gè)系統(tǒng)加起來(lái)將增加很高的制水成本。

    2、水體的深度處理工藝

    通常水廠的水處理工藝為:原水一絮凝一沉淀一過濾一消毒一清水池一輸送。深度處理工藝是指原水先經(jīng)臭氧將大分子有機(jī)物分解，水體經(jīng)過濾之后再增加一套顆粒活性炭濾池，將水體中剩余的大顆粒有機(jī)物及異味吸

附，同時(shí)還可將水體中溶解性有機(jī)物降解。

    筆者在常州某小試試驗(yàn)裝置了解到，采用這種深度處理工藝，出水的TOC含量幾乎為零。

    但深度處理的工藝改造費(fèi)用非常大，一般水廠很難承擔(dān)。

    3、清除水庫(kù)的底泥

    無(wú)論是藻類爆發(fā)還是水質(zhì)變差，其最主要的根源就是水體的富營(yíng)養(yǎng)化。如果能夠?qū)⑺畮?kù)的底泥清除，無(wú)疑是消除了水體的污染源。如果有能力清除底泥，那么此種方法為最佳。

    五、藻類的生物處理法
    通過對(duì)藻類爆發(fā)時(shí)各種水質(zhì)參數(shù)的變化分析，可以看出，藻類的增長(zhǎng)必然伴隨著氨氮、COD、無(wú)機(jī)碳(CO2，重碳酸鹽)、溫度、陽(yáng)光的變化。廣州深華代理奧豪斯電化學(xué)儀器。也就是說，藻類只有在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分的情況下才能進(jìn)行光合作用，將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為自身的生物量，才能實(shí)現(xiàn)自身的增長(zhǎng)和繁殖。

    從水體中發(fā)現(xiàn)的原生動(dòng)物及水體的富營(yíng)養(yǎng)化角度來(lái)分析，水庫(kù)的底泥應(yīng)該為活性污泥，即底泥中不僅存在著大量的藻類，還存在著很多能夠吸收氨氮和降解COD的微生物有機(jī)體。由于水底中已經(jīng)存在著足夠的碳源、氮源和磷，只要水中的溶解氧足夠，微生物就可以降解COD,減少氨氮含量，抑制藻類的生長(zhǎng)和繁殖。充分發(fā)揮水體的自凈能力。

    這種水體的自凈現(xiàn)象可以從該水庫(kù)在冰層融化、藻類爆發(fā)，氣溫突降和連降大雪后，1一2天的時(shí)間內(nèi)水庫(kù)輸送到水處理廠的水質(zhì)出現(xiàn)的氨氮、COD降低體現(xiàn)出來(lái)。

    由于冰層的融化和藻類的爆發(fā)，光合作用使藻類產(chǎn)生了氧氣，使水體中的溶解氧升高;氣溫下降、連降大雪后，水庫(kù)冰層上覆蓋的雪層阻隔了光線進(jìn)入水體，從而抑制了藻類的生長(zhǎng)和繁殖。這時(shí)，底泥中的微生物利用水體中的溶解氧和底泥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降解了COD，將水體中的部分氨氮轉(zhuǎn)化成自身的生物量。這就是水體中氨氮和CAD減少的原因。這一過程的水質(zhì)轉(zhuǎn)變非�？欤�1-2天之內(nèi)就可以發(fā)生變化。

    增加水體中溶解氧的濃度有助于提高微生物對(duì)水中有機(jī)物的降解，從而抑制藻類的生長(zhǎng)，提高水體的自凈能力:這種方法也就是水處理中所謂的曝氣。

    考慮到水庫(kù)的占地面積大，大規(guī)膜的生物曝氣不太可能。可以在水庫(kù)出水口附近的一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)曝氣;曝氣區(qū)到水庫(kù)出水口的距離，可通過計(jì)算該段的水體流到出水口的時(shí)間(至少30分種)來(lái)確定，以確保活性污泥有足夠的時(shí)間沉降，保證凈化的水通過輸水管J流到水廠。

    曝氣方法還可以通過增加水體的擾動(dòng)度來(lái)提高水體的溶解氧含量。

    這種通過加強(qiáng)水體的自凈能力脫除藻類的方法避免了投加化學(xué)品帶來(lái)的各種負(fù)面影響，同時(shí)加強(qiáng)了水體的自凈能力。所需設(shè)備僅僅是氣泵或鼓風(fēng)機(jī)類的曝氣裝置，無(wú)論對(duì)水廠工藝設(shè)備還是對(duì)水庫(kù)或水質(zhì)都沒有任何副作用。

    五、結(jié)論

    通過分析藻類生長(zhǎng)旺盛的各種水質(zhì)參數(shù)的變化，從各種除藻的方法中得出:在無(wú)法實(shí)現(xiàn)水庫(kù)底泥清除的情況下，利用水體的現(xiàn)有資源，采用生物處理方法，充分發(fā)揮水體的自凈能力為最佳的除藻方法。