高分子富集+生物掛膜處理藻類污染水庫水體

江家登

摘要:本文在對福州東區(qū)水廠高藻水的處理過程中，通過結(jié)合生產(chǎn)情況和國內(nèi)外的先進技術(shù)，選擇使用高分子富集+生物掛膜處理東廠藻類污染的原水，通過試驗結(jié)果分析通過這個方法處理的水體可以保證出水水質(zhì)的安全，在此基礎(chǔ)上東區(qū)水廠增加試驗項目，使用生物掛膜處理原水，結(jié)合生產(chǎn)運行情況，預(yù)計出使用這種方法，當(dāng)藻類污染在什么級別的情況下還能夠保證出水水質(zhì)的安全。

關(guān)鍵詞：高藻水，高分子富集，生物掛膜，氣水比，藻毒素

福州市東區(qū)水廠原水性質(zhì)為水庫水體，水源的水質(zhì)以浮游藻類污染和水質(zhì)富營養(yǎng)化問題尤為突出。浮游藻類的大量繁殖可能引起水體藻毒素污染與藻類死亡后產(chǎn)生的二次臭味污染。隨著原水水質(zhì)不斷惡化，東區(qū)水廠夏季藻類數(shù)量已經(jīng)由2003年的103-4個/l上升到現(xiàn)在的106-7個/l。進年來，東區(qū)水廠原水出現(xiàn)大量藻類滋生現(xiàn)象，在水處理過程中還存在沉淀池中的藻類二次生長，對出廠水質(zhì)造成了嚴重的影響。

為保證供水安全，東區(qū)水廠結(jié)合國內(nèi)外的先進技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗，制定高分子富集+生物掛膜處理藻類污染水體的方案，通過試驗希望實現(xiàn)在保障安全供水為前提條件下，兼顧技術(shù)的合理性、可行性，最低限度增加生產(chǎn)成本。

1.生產(chǎn)試驗工藝流程圖

2. 試驗材料

2.1 原水水質(zhì)

原水溫度基本在為28℃，濁度段-為6—15NTU，藻類個數(shù)為5.9×106個/l－1.2×10７個/l。

2.2 化學(xué)藥劑

PAC：混凝劑聚合氯化鋁(AL2O3質(zhì)量含量10%)，PAM：高分子助凝劑聚丙烯酰胺。

2.3生物材質(zhì)

多孔聚酯。

2.4 儀器及設(shè)備

中試試驗設(shè)備、顯微鏡、溶解氧測量儀。

2.5中試的設(shè)計

中試試驗設(shè)備的設(shè)計：L×B×H=6m×1.2m×1.1m，進水量3t/h,停留時間2.5h。

填料懸掛方式：中試設(shè)備前半部分（3m內(nèi)）進行合理懸掛，填料填充率為2%。

曝氣方式：實驗初期氣水比選擇1：1（試驗中期再確定最合理的氣水比），按要求對填料的填充區(qū)域進行沿程均勻曝氣。

3．試驗的實施

3.1掛膜試驗啟動

生物接觸氧化反應(yīng)器填料掛膜方法主要有動態(tài)自然掛膜法和人工掛膜法。動態(tài)自然掛膜法不需要引進接種污泥，不需向反應(yīng)器內(nèi)投加促進微生物生長的營養(yǎng)物質(zhì)，只要讓原水連續(xù)流經(jīng)填料表面，這樣原水中的微生物就能夠在填料表面上富集生長并形成一定厚度的生物膜；人工掛膜法則需要引進接種污泥，并向反應(yīng)器內(nèi)投加促進微生物生長的營養(yǎng)物質(zhì)，使微生物在填料上富集生長。

東區(qū)水廠投加的助凝劑ＰＡＭ對生物的生長有很大的促進作用，在試驗過程中選擇動態(tài)自然掛膜法。2010年8月27日進行生物掛膜試驗，從沉淀池初級沉降后直接取水，通過懸掛填料的中式設(shè)備，然后觀察填料上的變化情況，以觀察膜的形成狀況。填料的顏色是黑色的，掛膜初期的幾天內(nèi)，填料的外觀不斷發(fā)生變化，逐漸出現(xiàn)由泥黃色到黃褐色的變化，填料上的膜也逐漸增多，由點狀分布到均勻分布。一周后對填料樣品進行鏡檢，發(fā)現(xiàn)生物膜上的微生物數(shù)量較大，基本判定生物掛膜已經(jīng)成功。為保證生物的穩(wěn)定生長，增加幾天的掛膜時間。

3.2掛膜試驗后的連續(xù)性藻類去除試驗

2010年9月8日進行首次取樣試驗，原水濁度：7.14NTU，氣溫：36℃，水溫：28.3℃，PAC投率：19.3mg/l，PAM投率：0.12mg/l，原水藻類數(shù)量：1.2×10７個/l。

表一高分子富集后藻類的去除率及生物掛膜對剩余藻類的去除率

2010年9月14日—9月17日進行連續(xù)性試驗，其氣溫34—35℃，水溫：28℃，PAC投率：19.3mg/l，PAM投率：0.12mg/l，原水藻類數(shù)量基本在6×10６個/l。

表二連續(xù)性取樣后的數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)分析：

1、從表一數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)原水中藻類含量超過1.0×10７個/l時，高分子富集藻類的效果無法滿足安全的出水效果，沉淀池出水藻類數(shù)量超過10６個/l。雖然國家對藻類個數(shù)沒有明確的限值，但超過行業(yè)的標準，行業(yè)標準藻類數(shù)量應(yīng)小于1.0×10６個/l。但是通過生物填料后藻類數(shù)量繼續(xù)下降，膜后的藻類數(shù)量下降至2.5×10５個/l。

2、表二進行的試驗中從9月14日—9月18日數(shù)據(jù)可以看出，東區(qū)水廠現(xiàn)階段的原水的高藻期藻類數(shù)量基本維持在6.0×10６個/l，其數(shù)據(jù)對現(xiàn)有的東區(qū)水廠的原水具有一定的代表性。但藻類數(shù)量基本維持在6.0×10６個/l時候，其通過高分子富集后的出水藻類都到達或者接近行業(yè)標準，能夠比較安全的處理藻類污染的問題。

3．試驗中的9月19日的數(shù)據(jù)則代表夏季東區(qū)水廠藻類數(shù)量較低時候的情況，其藻類處理過程中使用高分子富集效果完全可以保證生產(chǎn)的安全性。

4.通過對不同階層的藻類數(shù)量分析得出：以現(xiàn)有東區(qū)水廠的原水情況，在夏季增加高分子投率能夠基本保證生產(chǎn)的安全性，但是在應(yīng)對可能發(fā)生的藻類突發(fā)事件上，高分子的處理效果就表現(xiàn)出一定的局限性，隨著原水水質(zhì)的惡化單一的方法處理藻類問題已不能滿足長期的安全生產(chǎn)需要，因此使用“生高分子富集+生物掛膜聯(lián)合技術(shù)處理藻類污染水庫水體”的方法在東區(qū)水廠現(xiàn)有的生產(chǎn)情況下比較經(jīng)濟、合理、有效。

3.3藻毒素指標的試驗

在進行藻類去除試驗中對有幾個代表性的水質(zhì)進行了藻毒素指標的檢測，檢測數(shù)據(jù)如下：

日

表三東區(qū)水廠不同藻類數(shù)量的藻毒素含量急去除情況

數(shù)據(jù)分析：

從東區(qū)水廠原水中含有不同數(shù)量級別藻類數(shù)據(jù)分析，其在高藻期時候的藻毒素含量都沒有超過國家標準，其中主要由于東區(qū)水廠在夏季其藻類主要以硅藻及綠藻為主，藍藻含量較低，因此藻毒素數(shù)量較少。

3.4氣水比試驗

在按照1：1氣水比進行試驗的過程中發(fā)現(xiàn)，在填料填充區(qū)域水體溶解氧含量基本保持在6.8—7.2mg/l,而東區(qū)水廠原水溶解氧基本保持在6.6—6.8mg/l,從溶解氧數(shù)據(jù)分析，在試驗過程中的1：1氣水比超過生物生長的使用標準，為保證以后可能合理地在生產(chǎn)上應(yīng)用，對不同氣水比進行了試驗，尋找合理的氣水比。

表 四 不同氣水比下水體中溶解氧的溶度

數(shù)據(jù)分析：

通過氣水比試驗可以看出為保證生物正常生長，需要保證水體中的溶解氧溶度超過6.0mg/l,基本可以確定生物掛膜的氣水比選擇在0.7—0.8：1比較合適。

4.試驗方法抗藻類污染的能力預(yù)計

4.1東區(qū)水廠使用高分子富集藻類生產(chǎn)情況

從2009年夏季開始，東區(qū)水廠使用高分子富集藻類，在夏季藻類數(shù)量較大時候，藻類去除率超過80%，而在藻類爆發(fā)期間藻類去除率可以達到90%，從生產(chǎn)經(jīng)驗可以看出藻類數(shù)量越高，藻類的去除率會相應(yīng)上升，但是高分子富集藻類的數(shù)量有一定的限值，因此在藻類爆發(fā)期使用高分子富集藻類的單一方法無法保障出水水質(zhì)的安全。

4.2生物掛膜處理東區(qū)水廠原水水體試驗

2010年夏季東區(qū)水廠通過高分子富集+生物掛膜處理方法處理東廠夏季藻類污染水體，試驗結(jié)果表明在東廠高藻期季節(jié)，通過兩種除藻方法串聯(lián)的情況下能夠保證東區(qū)水廠出水水質(zhì)安全。

在此前提下，2011年東廠使用生物掛膜處理原水藻類，分析其除藻效果。

2011年7月25日在中試設(shè)備進行重新掛膜試驗。

2011年8月17—25日進行掛膜后的連續(xù)運行。

表 五 生物掛膜處理東廠原水的數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)分析：

使用生物掛膜直接處理東區(qū)水廠原水，藻類的去除率基本保持在80%左右。

4.3生物掛膜處理東廠原水結(jié)果分析試驗的抗污染能力

從試驗數(shù)據(jù)分析，在東廠高藻期時候，使用高分子單一處理方法可以去除藻類數(shù)量約90%，而使用生物掛膜單一方法處理東廠原水可以去除藻類數(shù)量約80%。通過試驗分析，使用高分子富集+生物掛膜串聯(lián)處理藻類污染的水體，同時考慮東廠的加氯系統(tǒng)（生產(chǎn)過程中分析濾后水加氯后水體在清水池中停留時間3小時，藻類去除率>50%）,使用串聯(lián)方法東廠可以承受108個/l數(shù)量級的藻類污染。

5. 東區(qū)水廠的遠期規(guī)劃

東區(qū)水廠夏季藻類數(shù)量已經(jīng)由2003年的103-4個/l上升到現(xiàn)在的106-7個/l。

其藻類基本以每年1.5—2倍的速度在持續(xù)增長，2010年夏季東區(qū)水廠藻類平均已經(jīng)達到了5.0×106個/l，而2011年夏季藻類數(shù)量平均可能達到1.0×107個/l。當(dāng)藻類數(shù)量達到1.0×107個/l時候，已經(jīng)達到了東區(qū)水廠現(xiàn)有的處理極限，為保證應(yīng)對可能出現(xiàn)的藻類污染繼續(xù)惡化的問題，建議在東區(qū)水廠沉淀池中段（20—70m處）進行生物掛膜，保證合理、安全、經(jīng)濟的解決藻類污染問題。

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