浅谈藻类物质对制水的影响及防治措施

　　湘江是长沙地区工农业生产和人民生活的重要水源地，也是长沙市六个自来水厂的取水水源，水厂每日要从湘江取走总量达 1.29×106m3的源水，因此，湘江水质直接关系到长沙市自来水供水的质量。近年来，随着工农业生产的迅猛发展和现代化建设步伐的加快，我国许多大的江河湖泊正面临着日趋严重的水源污染问题，据统计饮用水源受污染率已高达90％以上，湘江也成为工业化进程中的受害者，列为我国重点需要治理的水系之一。由于水源污染，导致水中藻类物质快速生长，直接影响了自来水的生产，对水质和水处理工艺带来了诸多不利影响。随着饮用水水质标准的不断提高，如何能够有效地防治和去除其对制水生产过程和对水质的影响，已成为水厂要致力解决的难题之一。
　　 2 藻类的成因及危害
　　藻类通常是指一群在水中以浮游方式生活，能进行光合作用的自养型微生物，个体大小一般在2-200 ，其种类繁多，均含叶绿素，在显微境下观察是带绿色的有规则的小个体或群体。由于它们是水体中重要的有机物质制造者，故在整个水体生态系统中占有举足轻重的作用，是生态系统中不可缺少的一个环节。但由于近年来经济的快速发展，常常忽略了环境保护，大量工业废水、农田灌溉和生活污水排入江中，从而使得江河湖海近岸的营养盐大量富集、超标，造成水体富营养化，这种富营养化的水体成为藻类泛滥的物质条件，特别是在每年的5-10月份夏秋季节，藻类生长极为旺盛，不时地威胁着城市的供水。因此，大量的藻类不仅严重地破坏了水体生态环境系统的平衡和稳定，而且还直接影响到城市自来水企业的制水生产过程和水质。
　　 3 藻类对制水的影响
　　含藻原水进入净水厂后，对制水生产工艺、药耗以及构筑物池壁都会产生极大的不利影响，主要表现在以下几个方面：
　　1．在光合作用下，水中pH值升高，且由于藻类作用，溶解氧增加，矾花密度降低，沉淀去除率下降，导致需要投加的混凝剂增多，高藻水的处理需要消耗大量的混凝剂。
　　2．藻类物质在滤池中可大量繁殖，会使滤料层堵塞，使过滤周期缩短，减少产水量，增加冲洗水量并影响出水水质。
　　3．对混凝土池壁构成很大的威胁，如长沙三水厂构筑物池壁由于藻类等物质的长期腐蚀，致使池壁粗糙老化，反过来又给藻类物质的寄生繁殖，水垢、青苔的附着生长，提供了有利的栖息场所。
　　4．藻类细胞成层成为粘质物，附在混凝土池壁表面，形成一层润滑层，既影响制水过程中的感官质量，又增加了洗池的频率和费用，以及工人的劳动强度。
　　5．藻类的存在使水质变化，从而干扰水处理操作，造成处理上的麻烦，生长着和死亡的藻类都会使水中有机物增加，增加氯耗，高藻水的处理更需要消耗大量的消毒剂。
　　6．对水质影响更为严重的是有些藻类的降解产物中含有四氯乙烷、二甲基二硫化物等毒性物质，能引起人、动物中毒。
　　 4 去除藻类物质的方法选择
　　在不改变现有水厂的工艺流程，不需增加大型设备和构筑物，且经济有效、简便易行的前提条件下，提出以下几个优化及强化常规工艺的化学除藻方法和辅助措施供探讨。
　　1．折点加氯杀藻。把反应池前的加氯量加大，以氧化水中的有机物，杀灭藻类。这是一种较为简单的能快速杀藻的方法，在国内水厂使用较多，能够有效地杀灭藻类，抑制藻类产生和繁殖。据有关实验表明，采用该种方法，除藻率一般能达到50％左右，并能除去水中的一部分异味，除藻后的原水再经常规水处理工艺，能使饮用水中不含或稍含藻。
　　但这种较为简捷的除藻工艺同时存在着某些不足之处。①当水中含有大量天然有机物如腐殖质、灰黄酸、富里酸及藻类代谢产物时，这些天然的有机物就成为卤代烃形成的前驱物质，再经加氯杀藻，卤代烃形成的机率就大大增加了，目前已被证实卤代烃对人体健康具有较大危害，其中1，2—二氯乙烷、1，1，2，2—四氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烯、三溴甲烷、六氯苯为强致癌物。因此，这种方法用于给水处理在国外已被限制使用。②由于要达到杀灭藻类的目的，投加时需要很大的氯量，导致了单位水量成本的增加。长沙市三水厂针对上述存在的问题，在采用滤前加氯杀藻处理时，使得每月氯耗高达4．2kg／km3，严重超出了公司计划指标，并且由于氯的投加量还不足以杀灭藻类而使得除藻效果甚微。
　　2．二氧化氯杀藻。ClO2，是一种强氧化剂，具有更好的灭菌、除藻和除嗅效果，并且能够有效地控制卤代烃的生成量，降低矾耗，改善水质。根据有关实验发现：二氧化氯优于液氯，具有较高的氧化一还原电势，比液氯杀菌能力强，由于它不象Cl2,以亲电取代为主，而是以氧化反应为主，经氧化的有机物多降解为氧基因为主的产物，不会产生卤代烃等消毒副产物，对人体的副作用小。但其成本较氯气高，生产条件较为苛刻，目前国内的部分制水企业正研究它来代替氯气消毒的可行性。伴随新型的、简单的C1O2制取方法的出现，其在给水处理中会得到更广泛的应用。
　　3．加助凝剂，即HCA—1阳离子净水剂杀藻。HCA—1属阳离子型线型高分子聚合物，它是二甲基二烯丙基季胺盐的聚合物，水溶性好，能完全溶解于水成真溶液，质量符合生活饮用水处理剂标准。市售HCA—1固体含量为40％，分子量在10万左右，阳离子度>90％，残余单体3.9％。其作用机理是籍助聚合物本身含有的阳离子基团和活性吸附基团，对悬浮胶粒和含负电荷的物质通过电中和及吸附架桥等作用使之失稳、絮凝。由于有机高分子有极高的聚合度，故其架桥作用远多于核型无机混凝剂强烈，其商品的毒性及致畸变性实验已由检测证实：急性经口毒性试验HCA—1原液属低毒性，5‰应用液基本无毒，HCA一1原液有中等蓄积性， 5‰应用液为轻度蓄积性，Ames试验、微核发生率及精子畸变率证明HCA--1原液无致突变作用。在生产应用中HCA一1的投加量小于0．3mg／L，远低于毒性试验中所提出的 5‰应用液的浓度，因而在使用上是安全的。对于高藻水，大量藻类飘浮在池的上部，水体pH值上升，常规净水剂混凝效果差，出水水质下降，当大量藻类进入滤池会增加滤池的负担。由于藻类表面带负电荷，易与阳离子型HCA一1接触，所以在反应池投加 HCA一1助凝剂能使水中的微生物絮凝成团，加速其沉淀去除。目前，该方法在我国其他省市已有采用，值得我们研究借鉴使用。
　　4．加助凝剂高锰酸盐(PPC)复合药剂。它是一种新型、高效的助凝剂，合肥自来水公司PPC预处理技术对合肥巢湖源水中藻类的去除效果已有资料证实。在一定泛围内 PPC的投量和它的除藻效率成正比关系。预处理中PPC的投量越高，沉淀水和滤后水中藻类的去除率呈不断上升趋势。但其对低浊、低藻的源水处理效果并不理想。
　　5．粉末活性炭(PAC)预处理。在反应池前，把粉末活性炭和混凝剂一起连续投加于原水中，经混合吸附水中有机物和无机杂质后，粘附在絮体上的炭粒大部分在沉淀池中成为污泥排除。粉末活性炭作为助凝剂，可强化反应沉淀池对藻类的去除，并能去除异臭异味，特别是在藻类繁殖季节，用此法可作为应急措施。在我国，合肥自来水公司早已成功采用了该种方法。
　　6．防止池壁藻类腐蚀的辅助措施。上述方法，对于水中藻类的抑制和去除都存在着不同的优缺点。为了解决藻类对混凝土构筑物池壁的腐蚀问题，通过借鉴其他水厂的经验和市场调研，在池壁贴瓷砖或涂装水池专用涂料都不失为一种有效的防腐措施。现新建水厂大多采用了该种方法，对于防止池壁的腐蚀效果较好。长沙市三水厂由于建设年代长，现有池壁基本都很粗糙，特别是斜管沉淀池部分过水面积小、集水槽多，更适于涂装水池专用涂料作为防腐处理的辅助措施。
　　 5 结论
　　目前，藻类的问题已引起越来越多水厂的重视，我国部分自来水公司对其防治研究 有了较为深刻的认识。为了了解藻类季节性变化规律，特别是水源污染较为严重的制水企业，对源水进行全面的检测，并找出与藻类生长相关的项目进行动态分析，初步掌握了藻类变化规律，选择如pH值、藻类计数、氨氮等原水信息提供给水厂，是非常有必要的，以便水厂能够及时地调整制水处理参数，增加藻类去除率，尽可能地减少其对制水过程的影响，以确保出厂水水质，降低生产成本。同时，利于我们根据实际数据采取更为精确有效的抑制藻类生长的措施。
　　优化及强化常规工艺除藻技术，我国工程技术人员仍然在积极探索中，如利用ξ电泳仪，找到去除藻类的最佳的混凝剂用量，并通过优化混凝条件参数和采用预氧化等措施，大大提高常规工艺的除藻能力，已有了令人满意的试验效果，我们期待着有更加有效、简便的方法出现。