藻类对城市给水处理的影响及对策

重庆市自来水公司 王良超

目前,日趋严重的水源水富营养化及藻类的大量增殖是影响我国供水水质的两个重要因素。近几年来,重庆主城区水源水藻类含量不断增高,给自来水的工艺处理带来困难。特别是未来三峡大坝蓄水后,重庆段处于回水区,富营养化及藻类成为水司保证水质考虑的主要问题。基于此,需探讨藻类对供水处理的影响及采取的对策。

1.藻类滋生条件

藻类是水环境中的自养微生物。即吸收水体中的无机元素转化为自身有机体,能生活在各种环境之中,适应性强,因而它们的分布非常广泛,各种水体均可成藻类的主要生活区域。

藻类是一种低等植物,种类很多。有单细胞,也有多细胞。主要有:蓝藻、绿藻、硅藻、褐藻和金藻等。一个水体中可以有上百种藻类生存,只是由于环境条件不同出现的优势种属不同。如在水体受污染富营养化时,水体中出现的藻类就以蓝藻和绿藻为主。

藻类的生长受环境的影响和制约。

1.1光

光是藻类进行光合作用的能源,而光的主要来源是太阳,太阳光有着明显的时空变化,因而夏季水体中藻类含量较多。重庆使用的水源水为长江和嘉陵江水系的水,因水体在一年内呈不同变化,在夏季为洪水高浊期,水体流速较快,通过检测,水源藻类含量反而偏低,但在平流沉淀池中可能藻类在某一短时间内增殖含量较高。因此如能遮住阳光,可以抑制藻类的繁殖。在城市给水处理的实践中,可在调节池表面撒炭末,形成遮光的漂浮层以抑制藻类生长;另外在南方一些水处理构筑物中,如斜管沉淀池、室外滤池上采取遮光措施控制藻类繁殖。

1.2温度

水温既影响藻类的生长和呼吸频率,又会影响氧的溶解度。不同藻类对温度的反应是不同的。在每一个温度范围内,都能找到优势种属。根据检测的结果,重庆水源水藻类在每年的12月至第二年的4月上旬主要以硅藻为主,夏秋季节以蓝藻和绿藻为主。

1.3 PH值

藻类适宜生长的PH值是中性区域,即PH=6—8。藻类高发将改变水中的PH值,使其增高,可达9以上。目前,长江和嘉陵江水源水PH值一般在8.5以下。

1.4 营养物质

藻类生长需无机营养元素。限制其生长的主要因素是氮元素和磷元素,它决定藻类及其生存量,其中受磷影响更突出。

当水体中富含磷酸盐和某种形式的氮素营养时,就足以促使水中的藻类过量生长,即形成富营养化。判断一个水体是否富营养化是以水中氨氮含量和磷酸盐含量来作为标准,有的也以藻类种属和数量作为衡量水体是否富营养化标准。根据近几年对水体中的藻类数量、种属、氨氮、磷酸盐含量等的检测,水源水未达富营养化标准。只是在枯水季节这些指标含量稍偏高。

2.藻类对原水水质的影响

2.1对浑浊度的影响

藻类对原水浑浊度的影响主要在湖泊水、水库水等水域。高藻期的浑浊度主要由藻类引起,含藻量愈大浑浊度随之愈大。

2.2对原水耗氧量的影响

由于水体受到污染,藻类高发,水中有机物增大,则耗氧量必定增大。

2.3色度和异味

水中大量藻类与其它微生物的残体形成腐殖质,使水的色度增加,并产生令人厌恶的臭味。公司一部分水厂沉淀池或滤池上偶尔有此现象。

2.4对原水PH值和碱度的影响

由于藻类进行光合作用消耗大量的二氧化碳,导致水中的碳酸盐平衡被破坏,碱度下降,PH值升高,反应式如下:

6CO2+2H2OC6H12O6+6O2

碳酸根和重碳酸根平衡破坏,造成如下反应:

HCO CQ+HO+CO↑

CO+2HO HCO+OH

藻类光合作用强弱取决于光照条件、光照时间以及藻类分布密度,因而在光照长的夏季和秋季藻类最盛,水中PH值变化尤为突出,所以有的水司将PH值变化作为藻类高发的一个指标。

3.含藻原水对水质净化的影响

3.1引起混凝剂投量的增加

a.藻类浊质与电位高于泥沙、粘土型浊质,要有较多的正电荷才能使之脱稳、聚沉。需要增加药剂量才能满足胶体脱稳要求。

b.由于高含藻PH值高,影响混凝剂水解成高电荷的单羟基单核络合物。

3.2引起投氯量增加

a. 由于原水藻类高发,藻类灭活必然要多消耗氯量。

b.水体污染,氨量较高时,中和氨必然又进一步增高氯量,一般折点加氯,氯量应是氨量的8-10倍投量。中和0.2mg/L的氨氮,至少要消耗1.6mg/L氯量。

c.水体中还原物质较多,也增加耗氯量。

藻类高发时,当灭活藻类的残体进入滤池后,缩短了滤池的运行周期,少产水。由于滤池被过早堵塞,必然要洗池,使功能恢复,又增加了自来水量,从而使整个水厂生产能力下降。

4.采取的对策

供水部门对面临水源水质变坏和处理后的水质要求提高的问题,所采取的对策是:(1)加强环境污染的治理。因为目前水处理工艺在技术上尚不能做到什么水都能处理,另外成本也不经济,所以要治本;(2)积极探索处理措施,使处理后的水能够满足安全和卫生的要求。

结合目前水源水水质普遍存在的问题是受到有机物污染以及由此带来的水体富营养化的含藻水源,影响水处理的效果和因水中有机物在利用氯消毒处理后会产生的消毒副产物等情况。在水处理上所采取的措施主要包括:

4.1在水厂常规处理工艺之前增加预处理

a.对微污染的原水采取生物接触氧化法进行预处理,即通过生物处理使有机污染物和氨氮因氧化而得到降解。水经过预处理后进入生物处理池,原水微生物跟生物池内的填料进行接触,经培养生成硝化细菌生物膜后,原水再通过填料时,原水中氨氮可经生物硝化作用而转化为硝酸盐氮,达到除氨氮的目的。

b.生物接触滤池方法去除氨氮。滤料一般表面多孔,易于形成微生物。

c.采用氧化剂氧化使水中的有机物降解。过去常用氯作为氧化剂,由于能产生可致癌的消毒副产物,所以现多用臭氧和高锰酸钾及其他代替。但在国内,因为臭氧设备投资大、运行耗电高,所以应用不普及。

4.2加强常规水处理工艺措施

a.结合水源的特征,选用适合的混凝和助凝剂改进混凝工艺,提高沉淀、过滤的效果。

b.应用高分子助凝剂改进絮凝效果。

c.改进工艺构筑物的形式。

4.3增加深度处理措施改善水质

目前采用比较多的是:

a.增加活性炭过滤。吸附水中溶解的有机物,改善色、嗅、味,提高出水水质。

b.增设慢滤池。

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