巢湖含藻水高效净化处理技术的研究(一)
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摘要：巢湖水源富营养化严重，藻类生长旺盛，在对巢湖含藻水物征深入研究的基础上，采用高效组合处理技术，除藻、除嗅味及有机物，达到优质供水的目的。
关键词：含藻水 高效 组合处理 除藻 嗅味 有机物
巢湖水源位于合肥市东南方15公里，面积800平方公里，流域包括合肥市、巢湖市等7个市、县，由于受到这些城市及其县郊的工业、生活、农田泾流等污的污染，氮、磷、有机物含量高，富营养化严重，夏秋季藻类生长繁殖旺盛，数量达2000×104个/升，并伴有腥臭味，给供水净化处理带来一定难度。目前安徽省加大了对巢湖污染治理的力度，巢湖水质得到改善。但随着进入21世纪，合肥市供水事业加快了改革发展的步伐，近年来我公司对巢湖微污染水源进行了大量实验和研究，采用高效处理净化工艺加强对含藻水的处理，严格按照《城市供水200年技术进步发展规划》，向大型一类水司的标准努力，初步实现了优质供水。
一、巢湖水源藻类概况：
巢湖水源终年含藻，随着季节变化，藻的种类和数量差异较大，藻量低于500×104个/升时，对常规处理影响不大，达到1000×104个/升，根据藻的种类不同对净水效果的恶化程度不同。藻类的生长繁殖受多种生态因子的影响：水的化学成分、气候、水温、水深、光照条件等，每年均有变化，但总体赵热规律性较明显，一般包括四个变化时期：
1、低平衡期：上年11月至本年3月冬春季，白天日照时间短，水温低，藻类的代谢作用微弱，生长、繁殖速度较慢，一些喜温性的藻类失去活性沉入湖底，水中藻含量的50――200×104个/升，以硅藻占优，也包括绿藻、蓝藻等。
2、生长期：每年4、5月份春末，气温逐渐升高，巢湖水深平均3米左右，水温分层不明显，水温也升高，藻类代谢强度成倍增加，湖水中C、N、P等养分充足，藻类迅速生长繁殖，并且水温升高湖底底泥中有机物释放溶出，促进了沉积的藻类活性，在光照充足时，一些具伪空泡容积增大，上浮到水面进行光合作用，夏初湖面上有时可见细条状水华，藻量增加到1000――2000×104个/升，蓝藻占优。
3、高平衡期：6月至9、10月夏秋季，日照时间长，水温较高，光照强，适合喜温性的藻类生长繁殖，随着藻类数量的急剧增加，大量消耗水中C、N、P等营养物，尤其是C、N利用量较高，水中氨氮含量大大降低，并利用CO2进行光合作用，此时对氮要求较低并能固定空气N2的蓝藻大量生长繁殖，使具有较强竞争力的蓝藻占绝对优势，水中藻量2000×104个/升以上。
4、消亡期：大约在11月随着进入冬季，日照、水温、光强相继降低，藻类的代谢速度减慢，一些藻类死亡，一些藻类失去活性，还有一些具伪空泡、胶质膜等结构的藻类在温度突然降低，温差较大使上下水层产生交换被带入下层，水压力增大使这些结构破碎，降低浮力沉入湖底等，水体中藻量由2000×104个/升减少至300×104个/升。以隐藻占优，包括绿藻、硅藻其它藻类，在冬春季时达到低平衡期。
四个时期的时间划分每年不尽相同，主要与候、水质有关，每个时期的藻量及种类也有变化，其中以高平衡期藻量危害最大，生长期、消亡期次之，低平衡期几乎没有影响，含藻水处理主要针对高平衡期及生长期、消亡期的特殊种类的藻。夏稳定剂季蓝藻疯长，优势种是微囊藻，其细胞群体由成百上千个单细胞聚集在一起，具有伪空泡白天在光合作用时放出氧气使群体浮到表层，夜晚消耗氧气或失掉空泡沉入下层，其单细胞个体很小，直径在3--5μ，相对面积较大，容易上浮，且细胞内含水量较高，比重接近于水，其它藻类也有这些特点。如很多绿藻，蓝藻具有含水量很大的胶质膜，可增加浮力，因此藻类的沉降性能很差。
巢湖水源由于工业、生活、农业污、中N、P、有机物污染较严重，富营养化程度较高，夏、秋季水温高，加速了底泥中有机物的释放、溶解，以及藻类在生长代谢分泌有机物、死亡分解产生有机物，巢湖水源经色质联机检测出54种有机物，主要是烷烃、酮类、酯类和苯环、杂环有机物，其中有些有机物产生不快的异嗅味。
藻类利用CO2进行光合作用，使水体PH升高至8.0以上，等等，含藻水的这些特点采用常规处理，去除藻、有机物、嗅味等产生较大难度。
二、
色谱峰面积减少89%降低Ⅰ-Ⅱ 预加ClO2氧化50%有机物种类减少50～70%
色谱峰面积减少95%降低Ⅱ级 改用新水源（董铺水库）90%Mn降低50%≤Ⅱ级 O3氧化/ Mn降低15%嗅阀值降低80%
表1可见，合肥市最终将改用董铺水库存新水源，巢湖水源取用湖心水作为备用水源，这两项工艺对合肥市21世纪的城市经济建设发展意义极为重大，在省、市政府及主管部门的支持下均得以实现。上述各方案各有其特点：生物氧化对水源的改善较彻底，但投资、运行费用高；Cl2氧化杀藻效果明显，但预加氯氧化后，后序工艺中必须采用提高碱度及粉末活性炭吸附降低卤代烃含量，复合高锰酸盐有利于水的稳定处理，发送后续净化水质的有机物指标，但除藻效果不明显。对含藻水采用ClO2氧化杀藻，去除有机物、嗅味不失为有效的方法。
（1）去除有机物、嗅味
富营养化水体中的有机物通常包括腐殖酸、黄腐酸、胡敏酸等腐殖质及藻类代谢及其残废分解产生的有机氮、有机碳等有机物，这些有机物是致臭、致色物质。
ClO2氧化还原电势1.57V，高于Cl2l.36V，氧化能力较强，能氧化有机物的苯环、杂环，生成有机酸等中间产物及CO2、H2O、去除腐殖酸、嗅味。为了避免ClO2的毒副作用，我们采用低浓度氧化，投加纯ClO2 0.06～0.1mg/L，反应10min后，经GC--MSD检测，有机物种类减少50～70%，色谱峰总面积降低70%，嗅味由Ⅲ-Ⅳ级降为Ⅰ-Ⅱ级。对有机物及嗅味含量越高，去除率越高。剩余的嗅味及有机物在后续的混凝中段、沉淀池出口投加粉末活性炭完全去除。
（2）杀灭藻类
ClO2能将藻类细胞蛋白质中颈基氧化成-S-S基，杀灭藻类。ClO2氧化及单加聚合铝除藻、除嗅味、除色结果如下：
高藻期：源水藻含量4240×104个/L，嗅味Ⅳ级，ClO2氧化10min
低藻期：源水藻含量705×104个/L，嗅味Ⅲ级，ClO2氧化10min，投加15mg/L，聚合铝混凝沉淀后的出水水质：