謝小明

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蓮坂水廠綜合除藻技術(shù)

謝小明

前言

飲用水水源地富營養(yǎng)化導(dǎo)致的藻類滋生，已成為影響自來水水質(zhì)安全的一個重要因素。水中藻類滋生超過一定數(shù)量時(shí)，特別是因過度繁殖形成水華，不但會產(chǎn)生惡臭，部分藻類產(chǎn)生的藻毒素也會嚴(yán)重危害人體健康。含藻源水進(jìn)入自來水廠后，對制水工藝、藥耗以及構(gòu)筑物池壁都會產(chǎn)生不利影響，主要表現(xiàn)在：

1.藻類生長使水體溶氧量、有機(jī)物增加，礬花密度降低，沉淀去除率下降，需投加大量混凝劑和消毒劑，且藻類生長或死亡均會對水體釋放毒素，嚴(yán)重時(shí)需增加活性炭吸附、二氧化氯前置消毒等工藝以消除影響。

2.藻類大量繁殖易堵塞濾池濾料層。當(dāng)藻類數(shù)量大于2×106個/L時(shí)，濾料層會嚴(yán)重堵塞，縮短過濾周期，減少產(chǎn)水量，增加反沖洗水量和頻次，并嚴(yán)重影響出水水質(zhì)。

3.形成藻類滋生惡性循環(huán)。自來水廠混凝土池壁由于藻類生長的長期影響，池壁粗糙老化，反過來又給藻類、搖蚊、水垢和青苔的寄生提供良好的繁殖場所，既影響制水過程中的感官質(zhì)量，又增加了清洗頻率和工人勞動強(qiáng)度。

蓮坂水廠除藻方法

廈門市蓮坂水廠于1958年投入運(yùn)行，設(shè)計(jì)處理水量5萬噸/日，是廈門市早期重要的水廠之一。工藝為初期沉淀→折返混凝→斜板沉淀→雙閥濾池→二氧化氯消毒（圖1）。

圖1蓮坂水廠處理工藝流程示意圖

蓮坂水廠蓄水池可用池容為4.8×104m3，總?cè)莘e約10 m3。早期蓮坂水廠源水水質(zhì)較好且制水量大，水力停留時(shí)間短，藻類污染不明顯；近年來由于水源地富營養(yǎng)化現(xiàn)象加重，且源水出現(xiàn)部分時(shí)間停供，導(dǎo)致蓮坂水廠制水量降至2-3萬噸/日；夏季氣溫升高后，因蓄水池未及時(shí)清淤，蓄水池中藻類大幅增加，含量可達(dá)1.5×108個/L，表面pH值接近10，嚴(yán)重影響蓮坂水廠的制水工藝及水質(zhì)安全。經(jīng)過不懈努力，蓮坂水廠不改變現(xiàn)有工藝流程，不增加大型設(shè)備和處理構(gòu)筑物，有效降低了藻類生長影響，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)合格率100%，且長期保持低藥耗和低能耗。其成功經(jīng)驗(yàn)如下：

1.生物治理

向蓄水池內(nèi)投放魚苗和螺類?；柣虬做柮吭黾?Kg體重就能“消滅”40-50 kg藍(lán)藻，鯉魚和螺類能有效分解鰱魚糞便，為蓮坂水廠的生物鏈養(yǎng)殖治理藻類污染提供了便利條件。當(dāng)藻類數(shù)量較少時(shí)，蓄水池中自然生長了一些魚類、螺類等，形成生態(tài)鏈；當(dāng)藻類數(shù)量慢慢增加，通過增加鰱魚、蘆臺鲌魚等食草魚類和一定的鯉魚、石螺投放，有效控制藻類生長。

2008年開始，二年一次進(jìn)行春季投放花鰱和白鰱，冬季捕撈大的魚（羅非魚、花鰱和白鰱魚）。首先投放魚苗時(shí)應(yīng)充分考慮魚體大小。太小成活率較低，且易通過進(jìn)水口、出水口游走，太大使用不了幾年就得出庫。因此，投放的魚體大小宜在2指寬左右。其次，鰱魚的放養(yǎng)密度也不宜太大，特別在水位較低時(shí)，生物體密度會成倍加大，易造成魚類夜間缺氧甚至死亡。根據(jù)實(shí)踐，其最佳的投放密度約為20-61g/m3。此外，由于鰱魚具有逆流而上的習(xí)性，且耐缺氧能力極差，水廠工藝進(jìn)水管口務(wù)必安裝防護(hù)網(wǎng)，以避免進(jìn)水時(shí)大量鰱魚逆流鉆進(jìn)暗管無法回游而導(dǎo)致缺氧死亡。

該除藻方法效果明顯，投資少，見效快，管理費(fèi)用低廉，無有毒有害副產(chǎn)物產(chǎn)生，水中藻類數(shù)量顯著下降，且水體腥味、飲水口感、處理難度和制水藥耗（氯耗和礬耗）均有顯著改善。

2.縮短蓄水池水力停留時(shí)間

經(jīng)過實(shí)際研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值中，種植業(yè)占據(jù)著十分重要的位置，幾乎是其他產(chǎn)業(yè)的一半左右，這意味著種植業(yè)發(fā)展水平得到了顯著提升，但還存在很明顯的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一問題。也正是因?yàn)楫?dāng)前農(nóng)村經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較為單一，種植業(yè)的比重較大，所以很容易對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來影響，如果產(chǎn)品的價(jià)格出現(xiàn)下降，那么農(nóng)民也很容易出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)損失[4]。

對蓮坂水廠的2#蓄水池進(jìn)行短流，并與1#蓄水池的進(jìn)水口進(jìn)行取樣比對并分析DO數(shù)據(jù)（表1），可知：短流后的2#蓄水池的源水因停留時(shí)間短，藻類光合作用時(shí)間和數(shù)量相應(yīng)降低，產(chǎn)生的氧氣量也有所減少，出水DO含量比1#蓄水池顯著降低。每年夏季來臨，當(dāng)池內(nèi)pH不斷升高，對制水產(chǎn)生一定影響時(shí)，則實(shí)施短流工藝，超越1#、2#蓄水池，能有效減輕制水的困難，該方法對低濁度水源水也極為有效，可實(shí)現(xiàn)更低礬耗制水，提高出水水質(zhì)。

表1各進(jìn)出水口取樣數(shù)據(jù)（單位：mg/L）

3.蓄水池吸水口增加擋渣板

藻類生長受光照條件限制，基本只在水面至水面下50cm的區(qū)間內(nèi)生長（見表2）從檢測結(jié)果看（表2），蓄水池取水口處的pH值最高從9.8下降至7.1以下，與進(jìn)水水質(zhì)相同。另蓄水池吸水口由于進(jìn)水量大，在吸水口水面易形成大漩渦，致使表面藻類被吸入。

表2吸水口垂直深度水樣pH檢測數(shù)據(jù)

因此，在蓄水池吸水口附近增設(shè)了往下懸掛的深度1.8m的不銹鋼擋渣板，不僅可有效攔截漂浮在水面上的油脂、樹枝和樹葉等殘?jiān)屠?，且保障了蓄水池只吸取下層水?013年投入使用后，吸水口附近水面幾乎無漩渦，將藻類控制在吸水口以外區(qū)域，配合魚類生態(tài)除藻可有效控制藻類進(jìn)入后續(xù)處理環(huán)節(jié)。

4.定期進(jìn)行蓄水池積泥清理

源水中含有較多有機(jī)物和營養(yǎng)物質(zhì)，易沉積在蓄水池中，易造成水體富營養(yǎng)化滋生大量藻類。因此應(yīng)定期進(jìn)行蓄水池積泥清理，可以有效降低藻類大量生長風(fēng)險(xiǎn)，蓮坂水廠清理周期為3-4年/次。

5.對濾池和斜板沉淀池進(jìn)行遮陽網(wǎng)加蓋

藻類生長需要陽光，破壞其光合作用是治理藻類污染的可行方法。為減少光合作用的發(fā)生，蓮坂廠從2013年開始，將雙層遮陽網(wǎng)固定在濾池、斜板沉淀池上隔擋陽光，成本低廉，不但實(shí)現(xiàn)了遮陽網(wǎng)的遮光作用，而且便于進(jìn)行濾池、斜板沉淀的清洗，有效遏制濾池藻類生長。實(shí)踐結(jié)果表明，在水質(zhì)穩(wěn)定的情況下，沒鋪設(shè)遮陽網(wǎng)的濾池藻類繁殖，水體成綠色，一般運(yùn)行10天左右就要對其池壁進(jìn)行一次沖洗，由于藻類的作用，泥、藻緊固的沾在池壁上，需要近2 h沖洗，且難以沖洗干凈。而鋪設(shè)遮陽網(wǎng)后，藻類生長極其稀少，幾乎不需清洗（系統(tǒng)有自動反洗功能，可將積泥自動沖洗干凈），使濾池池壁變得更加潔凈、衛(wèi)生，大幅減少員工勞動強(qiáng)度。

6.進(jìn)行混凝前加氯

采用加氯方式殺滅部分藻類。前加氯能殺滅一定的藻類，并能去除水中的一部分異味。夏季時(shí)在蓄水池吸水口處投加適量氯氣，適當(dāng)增加礬投加量，并加強(qiáng)排泥，可有效解決水中少量藻類對制水工藝的影響。

蓮坂水廠前加氯分為連續(xù)投加和間隙投加兩種。當(dāng)生產(chǎn)池池體內(nèi)藻類較多影響沉淀、過濾和消毒時(shí)，可采用間隙投加。根據(jù)池體內(nèi)藻類多少從每周到每月或數(shù)月一次，每次投加量為正常消毒的2-3倍。投加時(shí)間為進(jìn)水到濾池出水的整個停留時(shí)間，后進(jìn)行濾池反沖洗，將污染物反洗排放。連續(xù)投加主要是在進(jìn)水藻類大幅增加，則可在進(jìn)水處根據(jù)藻類數(shù)量進(jìn)行連續(xù)投加，劑量一般為消毒劑量的1/3-1倍，能有效殺死藻類，再通過沉淀和過濾將其去除。第二種方法會增加一定的生產(chǎn)費(fèi)用，并會產(chǎn)生一定的氯衍生物，因此需嚴(yán)格控制投加量。

7.運(yùn)用活性炭吸附去除藻類及其代謝產(chǎn)物

活性炭的比表面積大，吸附能力強(qiáng)，可用于吸附去除水中分子量（或顆粒直徑）較大的吸附質(zhì)?；钚蕴勘砻婢哂形⑷醯臉O性，不僅可去除水中的非極性吸附質(zhì)，還可去除極性吸附質(zhì)，甚至某些微量金屬離子及其化合物。粉末活性炭的粒徑一般為10～50μm，顆粒小，比表面積大，吸附速度快，一般情況下可與混凝過程相結(jié)合。

蓮坂水廠采用將活性炭混合在礬液中，再投加到源水中，活性炭可混合吸附水中的有機(jī)和無機(jī)雜質(zhì)，同時(shí)可增加絮凝礬花的核心作用，提高懸浮顆粒的碰撞機(jī)會，可顯著提高混凝工藝的處理效果，活性炭粒吸附后絕大部分在沉淀池中沉淀，經(jīng)排泥系統(tǒng)排出，實(shí)現(xiàn)除藻和除異味、凈化水質(zhì)的作用。該工藝為應(yīng)急工藝，應(yīng)用于季節(jié)性水質(zhì)惡化時(shí)的間歇處理，每年演練一次。

8.使用二氧化氯

2013年，蓮坂水廠升級為二氧化氯消毒工藝。二氧化氯具有強(qiáng)氧化性，消毒能力強(qiáng)且衍生物少，兼具除藻、除錳、去異味的能力。通過設(shè)置投加點(diǎn)從取水點(diǎn)、單組沉淀池、濾前等，獲得了大量數(shù)據(jù)，確定了最佳投放點(diǎn)和劑量。對控制水華，采用取水點(diǎn)連續(xù)投加方式，濃度根據(jù)水體pH值控制投加濃度在0.25-0.46 ppm之間，能有效殺滅藻類，降低土腥味，并確保亞氯酸鹽和氯酸鹽值不過高;對池體除藻和螺 （藻和螺的生長會減少斜板過流孔的截面積，從而影響斜板沉淀效果和過流量），應(yīng)采用單組沉淀池投加方式，投加的濃度在1-2ppm，夏季每月進(jìn)行1-2次，每次在晚間進(jìn)行4小時(shí);對濾前投加能有效的改善濾沙的特性，宜采用每個濾池反洗前單獨(dú)投加 （二氧化氯泡騰片)，投加后停止過濾半小時(shí)以上，進(jìn)行反沖洗，反洗時(shí)能明顯看到水體變綠，并有較大的藻類腐敗氣味，濾池除藻取得理想效果。

9.各在線儀表使用，實(shí)現(xiàn)更精確投加控制

結(jié)合實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)水、濾前、濾后、出廠水安裝流量、pH、濁度、溫度（水溫）、二氧化氯及亞氯酸鹽等各在線儀表，識別各處水質(zhì)的變化，多點(diǎn)反饋投加情況，自動修正礬液、二氧化氯投加量，從而實(shí)現(xiàn)工藝穩(wěn)定和精確投加，為蓮坂水廠除藻和水質(zhì)穩(wěn)定提供了重要支持。

結(jié)論

通過應(yīng)用上述措施，蓮坂水廠工藝和水質(zhì)穩(wěn)定，到目前為止未發(fā)生因藻類生長影響自來水生產(chǎn)的事故。上述方法解決藻類污染和保障居民用水安全，具有一定的借鑒意義，可為各自來水廠解決藻類問題提供可行的解決方案。

參考文獻(xiàn)

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圖片來自網(wǎng)絡(luò)

作者單位：（廈門水務(wù)集團(tuán)有限公司）