夏日的湖泊、水库,有时会泛起一层厚厚的“绿油漆”,这就是令人头疼的藻华现象。它不仅破坏景观,更会堵塞水厂滤池,甚至产生毒素威胁饮水安全。在水厂应对藻华的关键技术——混凝过程中,藻类有机物(AOM)扮演着极其复杂又关键的角色,它就像一块“双面胶”,既能成为阻碍,又能成为帮手。
混凝:清水背后的“聚沙成塔”术
简单来说,混凝是水处理的核心步骤。就像用无形的“胶水”(混凝剂)把小沙粒粘成容易清理的大沙团,我们向浑浊的水中加入混凝剂(如铝盐、铁盐)后,水中分散的微小颗粒、藻类、有机物等杂质会相互碰撞、粘附,聚集成肉眼可见的大块絮体(俗称“矾花”),然后通过沉淀或过滤被轻松去除。
AOM 登场:藻类的“化学遗产”
藻类,尤其是形成水华的蓝藻、绿藻,在生长、死亡过程中会向水中释放大量有机物,这些有机物统称为藻类有机物(AOM)。它成分极其复杂,主要分为两大类:
溶解性 AOM(dAOM) :真正溶解在水中的小分子物质,像蛋白质、多糖、核酸、有机酸等都属于这类。
结合态 AOM(bAOM) :主要指包裹在藻细胞表面或细胞分泌的胞外聚合物(EPS),它就像一层粘稠的“生物胶”。EPS 主要由多糖、蛋白质等大分子网络构成,结构十分复杂。
AOM 的双面舞:阻碍者与助力者
正是这两类 AOM,在混凝过程中上演了一场精彩的“双面舞”:
溶解性 AOM(dAOM):混凝的“减速带”
护盾效应:大量溶解性的多糖、有机酸等 dAOM 分子,会像一层保护膜一样包裹在水中的杂质颗粒(包括藻细胞)表面,把它们原本容易被混凝剂“抓住”的带电点位给掩盖起来。
抢食大战:dAOM 分子本身带负电,而混凝剂(如铝离子、铁离子)带正电,它们会抢先与混凝剂结合,形成溶解性的金属有机物络合物。这就大大消耗了混凝剂的有效浓度,导致真正能用来凝聚颗粒的混凝剂不够了。
结果:混凝剂效果大打折扣!形成的矾花又小又松散,很难沉降,水处理效率明显降低,药耗大幅增加,滤池的负担也加重了——这是水厂处理高藻水时最头疼的问题之一。
结合态 AOM/EPS:混凝的“隐形推手”
粘合大师:EPS 本身有着巨大的表面积和丰富的官能团(如羧基、羟基),就像自带了无数“小钩子”。在混凝过程中,这些“钩子”能强力吸附水中的颗粒物、其他有机物甚至混凝剂水解产物。
网捕效应:EPS 会形成粘稠的网状结构。当混凝剂加入后,这些网状物可以像“渔网”一样,从物理层面拦截、包裹住水中的藻类、胶体等杂质。
桥连作用:长链状的 EPS 分子能够同时连接多个颗粒或絮体碎片,起到“架桥”的作用,促进更大、更密实的絮体形成。
结果:混凝效果得到提升!形成的矾花更大、更结实,沉降速度也更快,对藻细胞和有机物的去除效率明显提高。
理论之光:照亮藻华治理优化之路
理解 AOM 这“双面胶”的特性,为更聪明地治理藻华提供了关键的理论支持:
精准“用药” :既然知道 dAOM 会干扰混凝,那水厂在藻华期就需要大幅提高混凝剂投加量来克服它的消耗,或者选用更高效的混凝剂类型(如有机无机复合混凝剂)。
扬长避短:我们可以利用 bAOM/EPS 的促凝特性。研究人员可以探索在混凝前适度破坏藻细胞(如采用预氧化的方法),释放出更多有促凝潜力的 EPS,但要小心控制,避免产生过多有害副产物或更难处理的 dAOM。
源头削弱:开发或优化预处理工艺(如活性炭吸附、预氧化、生物预处理),目标就是优先去除或转化掉水中主要的“捣乱分子”——溶解性 AOM(dAOM),减轻它对混凝的抑制作用。
工艺协同:把混凝与后续的气浮技术(尤其擅长去除附着气泡的藻类和含 EPS 絮体)或强化过滤工艺结合起来,发挥它们的协同效应。
结语
AOM 在混凝中有着“双重人格”——溶解性组分起到抑制作用,而结合态组分(尤其是 EPS)起到促进作用,这深刻揭示了藻华治理的复杂性。它不再是简单的“敌人”,而是需要我们科学认知和巧妙利用的“特殊伙伴”。正是这种深入的基础研究,照亮了通往更高效、更经济、更安全的藻华控制与水处理技术的道路。未来,随着对 AOM 家族成员及其相互作用更精细的解析,我们一定能迎来更加智慧的藻华应对策略,守护好我们的生命之源。