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摘要：水体的富营养化导致水中藻类的大量繁殖，严重污染了水源。自来水厂的原设计净水工艺不能满足运行要求，现通过现有的各种除藻技术的分析，探讨符合实际操作的原水除藻措施。
关键词：原水；富营养化；除藻
水库型地表水由于流动交换较少，在受到外界污染时自净能力较弱，库区内放养禽畜、网箱养鱼导致水体的富营养化，在气温偏暖时藻类就会迅速生长，以水库水作为水源的自来水厂面临极大的考验。某水厂于2011年建成，供水水源为南宁大王滩水库，规模为5万m3/d，采用常规处理工艺，现有网格反应平流沉淀池1座，V型滤池1座，清水库1座，送水泵房1座。在一般情况下，原水经过常规工艺处理后，出厂水水质符合国家颁布的《生活饮用水卫生标准》。但是，由于大王滩水库水体的富营养化，夏秋两季（5～9月）藻类疯长，使水厂取水水域间歇性产生恶臭，原水经处理后，出厂水仍有明显腥臭味，常规的水处理工艺已经不能实现除藻除臭，导致新水厂建成后一直未能投入运行。
1.在原有处理工艺上采取的除藻调试
1.1强化混凝
加大混凝剂聚合氯化铝的投放量，常规的混凝沉淀法除藻效率低，需对其加以强化以提高除藻效率。强化混凝可以使除藻率有较大幅度提高，同时也可去除水中各类有机物。此外pH值也是混凝中的一个关键因素，较低的pH值下混凝效果大大改善。
邓风的研究表明高分子聚合铝盐为混凝剂投量从6mg/L增加到20mg/L时，藻类的去除率提高了20%左右〔1〕；石颖等使用聚合铝浓度从20mg/L增加到60mg/L时，沉后藻类的去除率提高了13%〔2〕。实际调试使用情况表明该方法效果不太明显，而且投量太大不仅提高水处理成本，而且可能造成混凝剂失效和水中化学物质浓度增加。
1.2 预氯化除藻
预氯化法一般用于水处理工艺中以杀灭藻类，使其及藻毒素易于在后续水处理工艺中去除。在取水口投加ClO2，根据资料显示，当液氯质量浓度在1～2 mg·L 或次氯酸钙质量浓度在2.5～16 mg·L 时，反应30 min，藻毒素去除率可达90%以上〔3〕。通过实际试验调试中发现，预氯化对于去除藻类及异臭的效果虽然较好，但由于二氧化氯不稳定，不能保证远距离管网末端的出厂水的余氰量。而投加氯量相当大，不仅使单位水量的成本增高，还使近距离的管网水中含有大量的氯味。同时，预氯化使水中消毒副产物增加，对人体健康不利，有～些藻类在预加氯后产生臭味。另外，高藻期水的pH高，使某些藻类的去除率并不总随加氯量的增加而增高。
1.3 KMnO4预氧化法除藻
利用KMnO4 除藻有较好的效果，对碱性水除藻效果优于中性、酸性水。李思敏等〔4〕针对邯郸市滏阳河水考察了KMnO4 氧化对富含藻源水的处理效果，结果表明，除藻率高达95%。
高锰酸钾对藻细胞的破坏较氯小，因此释放的藻毒素也相对较少。石颖等研究也表明相同投量高锰酸钾复合药剂ppc预氧化比预氯化沉后除藻效率高14%，滤后除藻率提高3.9%；還可以显著降低滤后水的UV254值和THMs前驱物质〔2〕。此外高锰酸钾还能有效去除水中嗅味物质，但药剂的投放量比较难控制。如果预氧化过程中，KMnO4投量过多，可能会穿透滤池进入配水管网，出现“黑水”现象，色度严重超标，而且出水中锰含量的增加，也不符合水质标准。有时可加PAC去除过剩的KMnO4，但投加点应在KMnO4氧化反应完成后，以免相互作用而降低除藻效果。总体来说，KMnO4预氧化法效果不错，但存在色度和锰超标问题。
2.设计单位提供的方案
根据研究成果显示，水中的色度、嗅和味主要是由源水中的藻类及藻类的代谢物引起的。水中导致异味的物质主要是geosmin（土味素）和2-MIB（2-甲基异茨醇），这些物质在10～20μg/L就可产生嗅和味，常规处理难以将其降至10～20μg/L以下。当源水TON>30时，即使采用生物预处理+常规处理工艺，出水也难以保证。但致臭、味的物质大都是不饱和的烯族烃或芳香族烃化合物，易于被氧化，应增设氧化工艺或生物活性炭工艺。因此，在常规处理工艺基础上，增加预氧化或吸附（后处理）以及二者的联用是解决当前水源遭到污染的主要方法。
2.1处理重点
本工程源水水质的主要特点是藻含量高，达到200～280万个/L；NH3-N<3mg/L，CODMn基本在4～7mg/L；目前出水水质的主要问题为浑浊度时而超标，居民反映水有异味。深度处理方案应结合源水水质特点和供水水质目标确定。根据以上分析，水厂深度处理工艺选择考虑的重点应是降低出水浑浊度，消除自来水中的异味。
2.2工艺选择
预O3+常规处理+O3-BAC工艺流程
根据设计院在大涌水厂的试验研究，预臭氧+常规处理+ O3-BAC工艺流程能够有效地去除溶解性有机物，对CODMn的去除率达到58.2%，可以满足CODMn的出水水质标准，处理水质可全面提高，而且出水稳定、管理方便；尤其是臭氧生物活性炭的生物作用增强，活性炭的再生周期较长，从而降低了运行费用。
2.3工艺流程
增加深度处理后的净水厂的水处理工艺流程为：
前臭氧接触池——已建絮凝沉淀池——已建V型滤池——提升泵房——后臭氧接触池——活性炭翻板滤池——已建清水池——已建送水泵房
2.4新增工艺功能
工艺流程中实施的深度处理各工艺的功能如下：
①前臭氧接触池
主要用来去除藻类和藻毒素，避免产生氯化消毒副产物，初步去除或转化有机物，提高下一步工序的混凝效率。
②后臭氧接触池
主要用来分解水中大分子有机物，提高水的可生化性，并为后续活性炭滤池提供充足氧气，使其按照生物活性炭滤池方式运行。
③翻板活性炭滤池
利用活性炭的吸附作用和活性炭表面生物的降解作用去除色度、嗅和味、部分小分子有机物和无机物。
2.5新增工艺的成本及运行
根据估算，本次新增加建设深度处理设施预计需投入3000万元。由于增加了处理工序，延长了处理流程，导致处理成本大为增加，预计生产成本将增加0.4～0.6元/吨。
3.结语
水质富营养化产生的藻类对水库型取水的净水厂影响相当大，解决藻类的问题，主要是去除水中的异臭异味，改善出厂水的水质，消除或减少对滤池和水质的影响。采用改进净水厂常规工艺除藻，以强氧化剂和杀藻剂为除藻手段的化学方法优点是除藻效率高，但不足是这种方法以投加药剂达到除藻目的，在处理过程中可能会产生对人体有害的副产物，特别是氧化剂的使用可引起有毒蓝藻藻体破裂从而导致胞内毒素释放；采用活性炭吸附对色度、臭味可以有效去除，但在藻类过量繁殖时也不能根本控制藻类的数量，且运行的成本较高。
因此，对原常规净水构筑物进行改造时，应尽量考虑以相对较少的资金投入和严格的管理工艺来减少运行费用，在不增加过多投资和管理费用的情况下较好地减少藻类对净水流程的影响。
参考文献：
[1]邓风.南京某自各水厂除藻对策【J】.青岛建筑工程学院学报，2005，26（1）：52-54.
[2]石颖，马军等.湖泊水库水的强化混凝除藻的试验研究【J】.环境科学学报，2001，21（2）：251-253.
[3]余冉，吕锡武，费治文.富营养化水体中藻类和藻毒素处理研究【J】.环境导报，2001，4：14—16.
[4]李思敏，王龙，李清雪，等.高锰酸钾预氧化的除藻效果【J】.中国给水排水，2002，18（3）：48.50.
作者简介：
吴章雁（1983～），男，工学学士，广西北投水务有限公司工作，主要从事项目管理方面工作。
关键词：原水；富营养化；除藻
水库型地表水由于流动交换较少，在受到外界污染时自净能力较弱，库区内放养禽畜、网箱养鱼导致水体的富营养化，在气温偏暖时藻类就会迅速生长，以水库水作为水源的自来水厂面临极大的考验。某水厂于2011年建成，供水水源为南宁大王滩水库，规模为5万m3/d，采用常规处理工艺，现有网格反应平流沉淀池1座，V型滤池1座，清水库1座，送水泵房1座。在一般情况下，原水经过常规工艺处理后，出厂水水质符合国家颁布的《生活饮用水卫生标准》。但是，由于大王滩水库水体的富营养化，夏秋两季（5～9月）藻类疯长，使水厂取水水域间歇性产生恶臭，原水经处理后，出厂水仍有明显腥臭味，常规的水处理工艺已经不能实现除藻除臭，导致新水厂建成后一直未能投入运行。
1.在原有处理工艺上采取的除藻调试
1.1强化混凝
加大混凝剂聚合氯化铝的投放量，常规的混凝沉淀法除藻效率低，需对其加以强化以提高除藻效率。强化混凝可以使除藻率有较大幅度提高，同时也可去除水中各类有机物。此外pH值也是混凝中的一个关键因素，较低的pH值下混凝效果大大改善。
邓风的研究表明高分子聚合铝盐为混凝剂投量从6mg/L增加到20mg/L时，藻类的去除率提高了20%左右〔1〕；石颖等使用聚合铝浓度从20mg/L增加到60mg/L时，沉后藻类的去除率提高了13%〔2〕。实际调试使用情况表明该方法效果不太明显，而且投量太大不仅提高水处理成本，而且可能造成混凝剂失效和水中化学物质浓度增加。
1.2 预氯化除藻
预氯化法一般用于水处理工艺中以杀灭藻类，使其及藻毒素易于在后续水处理工艺中去除。在取水口投加ClO2，根据资料显示，当液氯质量浓度在1～2 mg·L 或次氯酸钙质量浓度在2.5～16 mg·L 时，反应30 min，藻毒素去除率可达90%以上〔3〕。通过实际试验调试中发现，预氯化对于去除藻类及异臭的效果虽然较好，但由于二氧化氯不稳定，不能保证远距离管网末端的出厂水的余氰量。而投加氯量相当大，不仅使单位水量的成本增高，还使近距离的管网水中含有大量的氯味。同时，预氯化使水中消毒副产物增加，对人体健康不利，有～些藻类在预加氯后产生臭味。另外，高藻期水的pH高，使某些藻类的去除率并不总随加氯量的增加而增高。
1.3 KMnO4预氧化法除藻
利用KMnO4 除藻有较好的效果，对碱性水除藻效果优于中性、酸性水。李思敏等〔4〕针对邯郸市滏阳河水考察了KMnO4 氧化对富含藻源水的处理效果，结果表明，除藻率高达95%。
高锰酸钾对藻细胞的破坏较氯小，因此释放的藻毒素也相对较少。石颖等研究也表明相同投量高锰酸钾复合药剂ppc预氧化比预氯化沉后除藻效率高14%，滤后除藻率提高3.9%；還可以显著降低滤后水的UV254值和THMs前驱物质〔2〕。此外高锰酸钾还能有效去除水中嗅味物质，但药剂的投放量比较难控制。如果预氧化过程中，KMnO4投量过多，可能会穿透滤池进入配水管网，出现“黑水”现象，色度严重超标，而且出水中锰含量的增加，也不符合水质标准。有时可加PAC去除过剩的KMnO4，但投加点应在KMnO4氧化反应完成后，以免相互作用而降低除藻效果。总体来说，KMnO4预氧化法效果不错，但存在色度和锰超标问题。
2.设计单位提供的方案
根据研究成果显示，水中的色度、嗅和味主要是由源水中的藻类及藻类的代谢物引起的。水中导致异味的物质主要是geosmin（土味素）和2-MIB（2-甲基异茨醇），这些物质在10～20μg/L就可产生嗅和味，常规处理难以将其降至10～20μg/L以下。当源水TON>30时，即使采用生物预处理+常规处理工艺，出水也难以保证。但致臭、味的物质大都是不饱和的烯族烃或芳香族烃化合物，易于被氧化，应增设氧化工艺或生物活性炭工艺。因此，在常规处理工艺基础上，增加预氧化或吸附（后处理）以及二者的联用是解决当前水源遭到污染的主要方法。
2.1处理重点
本工程源水水质的主要特点是藻含量高，达到200～280万个/L；NH3-N<3mg/L，CODMn基本在4～7mg/L；目前出水水质的主要问题为浑浊度时而超标，居民反映水有异味。深度处理方案应结合源水水质特点和供水水质目标确定。根据以上分析，水厂深度处理工艺选择考虑的重点应是降低出水浑浊度，消除自来水中的异味。
2.2工艺选择
预O3+常规处理+O3-BAC工艺流程
根据设计院在大涌水厂的试验研究，预臭氧+常规处理+ O3-BAC工艺流程能够有效地去除溶解性有机物，对CODMn的去除率达到58.2%，可以满足CODMn的出水水质标准，处理水质可全面提高，而且出水稳定、管理方便；尤其是臭氧生物活性炭的生物作用增强，活性炭的再生周期较长，从而降低了运行费用。
2.3工艺流程
增加深度处理后的净水厂的水处理工艺流程为：
前臭氧接触池——已建絮凝沉淀池——已建V型滤池——提升泵房——后臭氧接触池——活性炭翻板滤池——已建清水池——已建送水泵房
2.4新增工艺功能
工艺流程中实施的深度处理各工艺的功能如下：
①前臭氧接触池
主要用来去除藻类和藻毒素，避免产生氯化消毒副产物，初步去除或转化有机物，提高下一步工序的混凝效率。
②后臭氧接触池
主要用来分解水中大分子有机物，提高水的可生化性，并为后续活性炭滤池提供充足氧气，使其按照生物活性炭滤池方式运行。
③翻板活性炭滤池
利用活性炭的吸附作用和活性炭表面生物的降解作用去除色度、嗅和味、部分小分子有机物和无机物。
2.5新增工艺的成本及运行
根据估算，本次新增加建设深度处理设施预计需投入3000万元。由于增加了处理工序，延长了处理流程，导致处理成本大为增加，预计生产成本将增加0.4～0.6元/吨。
3.结语
水质富营养化产生的藻类对水库型取水的净水厂影响相当大，解决藻类的问题，主要是去除水中的异臭异味，改善出厂水的水质，消除或减少对滤池和水质的影响。采用改进净水厂常规工艺除藻，以强氧化剂和杀藻剂为除藻手段的化学方法优点是除藻效率高，但不足是这种方法以投加药剂达到除藻目的，在处理过程中可能会产生对人体有害的副产物，特别是氧化剂的使用可引起有毒蓝藻藻体破裂从而导致胞内毒素释放；采用活性炭吸附对色度、臭味可以有效去除，但在藻类过量繁殖时也不能根本控制藻类的数量，且运行的成本较高。
因此，对原常规净水构筑物进行改造时，应尽量考虑以相对较少的资金投入和严格的管理工艺来减少运行费用，在不增加过多投资和管理费用的情况下较好地减少藻类对净水流程的影响。
参考文献：
[1]邓风.南京某自各水厂除藻对策【J】.青岛建筑工程学院学报，2005，26（1）：52-54.
[2]石颖，马军等.湖泊水库水的强化混凝除藻的试验研究【J】.环境科学学报，2001，21（2）：251-253.
[3]余冉，吕锡武，费治文.富营养化水体中藻类和藻毒素处理研究【J】.环境导报，2001，4：14—16.
[4]李思敏，王龙，李清雪，等.高锰酸钾预氧化的除藻效果【J】.中国给水排水，2002，18（3）：48.50.
作者简介：
吴章雁（1983～），男，工学学士，广西北投水务有限公司工作，主要从事项目管理方面工作。