藻类及其分泌物的存在对混凝过程的影响

3.2藻类及其分泌物的存在对混凝过程的影响藻类大量繁殖是水体富营养化的一个重要特征。富营养化水源给常规净水工艺造成的主要影响是藻类及其胞外分泌物干扰混凝过程，使沉淀效果不理想，进而堵塞或穿透滤池。然而，有关这种影响的研究还不多，人们对究竟多大数量的藻类会对混凝产生不利影响尚无明确认识。自然水体中不只含有无机颗粒，纷繁复杂的有机物己成为目前给水处理领域主要的研究对象。对于有机物含量较高的水源水的处理，混凝剂的最佳投加量不再由无机颗粒产生的浊度控制，而是由有机物控制。藻类及其分泌物对于这种受有机污染的水的混凝有何影响报道并不多见。本试验主要研究藻类及其分泌物对混凝过程的影响，确定对混凝过程产生干扰作用的藻类浓度。3.2.1试验方法采用混凝烧杯试验研究藻类及其分泌物对混凝过程的影响。试验在DBJ-621定时变速搅拌机上进行。试验条件如下:加入一定的聚合氛化铝后快速搅拌转速200r/min.时间0.5min;慢速搅拌转速分别为l00r/min时5min,80r/min时5min,50r/min时l0min;沉淀时间30min。采用沉后上清液浊度及除藻率指标衡量混凝效果。沉淀后的上清液浊度越高，混凝效果越差:沉后上清夜浊度越低，说明混凝效果越好。同样，沉后上清液藻含量越少，除藻率越高，说明混凝效果越好;沉后上清液藻含盆越高，除藻率越低，说明混凝效果越差。3.2.2试验结果与分析当藻类浓度达到108～109个/L时分别取不同生长期(对数生长期、稳定生长期及衰亡期)的培养液进行稀释，使藻类浓度对数值分别为4,5,6,7,8.按照上述试验方法进行两种试验藻种在不同生长时期对混凝的影响试验，此时的混凝剂聚合铝投加量为15mg/L，浊度1ONTU.图3-2是水华鱼腥藻不同生长阶段的混凝试验结果。从图3-2试验结果可以看到，水华鱼腥藻在对数期、稳定期及衰亡期内对混凝的影响相似。当藻类浓度小于106个/L时，藻类浓度与出水浊度呈负相关关系，表明水华鱼腥藻在三个生长阶段内均表现出促凝作用，其中尤以稳定期内促凝作用较为显著，浊度从IONTU降至2.1NTU。此时的混凝效果最佳，出水水质最好;当藻类浓度大于106个/L时，藻类浓度与出水浊度呈正相关关系，表明三个生长阶段内的水华鱼腥藻均对混凝产生抑制作用，其中对数期内产生的抑制作用最为明显，此时的混凝效果最差，絮片悬浮在水中，沉降速度慢，出水水质差。图3-3是水华鱼腥藻不同生长阶段的除藻率曲线。从图3-3试验结果可以看出，在浓度小于106个/L时，通过混凝三个阶段都保持了较高的除藻率80%-40%;当藻类浓度大于106个/L时，三个生长阶段的混凝除藻率下降，其中对数期时水华鱼腥藻去除率最低，除藻率下降幅度最大。这与藻类不同时期对混凝表现出的促进和抑制作用是相对应的，当藻类浓度小于106个/L时，各个生长阶段的藻类均对混凝起促进作用，通过混凝能达到较高的去除率;当藻类浓度大于106个/L时，对混凝起抑制作用，通过混凝过程已不能取得较高的除藻率，此时处于对数生长期的水华鱼腥藻对混凝表现出尤为明显的抑制作用，所以表现在除藻率上，对数生长期内的水华鱼腥藻去除率是最低的，除藻率下降幅度是最大的。图3-4为斜生栅藻不同生长阶段的混凝试验结果。从图3一4试验结果可以看到，处于不同生长阶段的斜生栅藻对混凝的作用是不相同的。处于对数生长期时藻类对混凝起抑制作用，但在低浓度时，这种抑制作用并不很明显，而在高浓度时表现明显;处于稳定生长期和衰亡期的斜生栅藻，当藻类的浓度小于106个/L时，对混凝过程的促进作用较为明显，在藻浓度约为106个/L时，混凝效果最佳;但当藻浓度超过约106个/L时，混凝过程受到严重千扰，出水浊度迅速升高，导致出水水质恶化。也就是说，当斜生栅藻浓度在106～107个/L之间时，藻类已经对混凝表现出干扰作用，絮体形成较晚，或数量很多但絮片小，不易长大，沉淀效果差;当藻浓度大于约107个/L时，各个生长阶段的斜生栅藻对混凝过程均表现出严重干扰作用，使得出水水质迅速恶化。图3-5是斜生栅藻不同生长阶段的除藻率曲线。从图3-5试验结果可以看出，处于对数生长期内的斜生栅藻除藻率处于下降趋势，随着浓度的增加，这种趋势越来越明显;而处于衰亡期和稳定期的斜生栅藻在浓度小于106个/L时，保持了较高的除藻率，当浓度大于106个/L时，才表现出对混凝的抑制作用，除藻率开始下降。将图3-2与3-4对比可以发现，水华鱼腥藻在对数生长期对混凝的影响与斜生栅藻不同，在对数生长期内，当藻类浓度小于106个/L时，水华鱼腥藻对混凝表现出促进作用，而斜生栅藻对混凝表现出抑制作用;当藻类浓度大于106个/L时，水华鱼腥藻与斜生栅藻均对混凝表现出干扰作用。稳定生长期与衰亡期的水华鱼腥藻与斜生栅藻对混凝的影响相似，当藻浓度低于约106个/L时，对混凝起促进作用;藻浓度高于106个/L时，起干扰作用。此外，从各图的对比可以看到，水华鱼腥藻的促凝作用比斜生栅藻明显。当水华鱼腥藻浓度约为106个/L时，促凝作用最为显著，此时无论是出水浊度还是剩余藻含量都为最小值，混凝效果最好。通过上述水华鱼腥藻和斜生栅藻的混凝试验还可以发现，两种试验藻种浓度在104-106个/L时，均能促进混凝过程，有利于混凝。对含藻量分别为104一106个/L.106-107个/L.107-108个/L水样进行棍凝试验，经观察发现，在104-106个/L之间时，絮体形成最早，且絮片较多、较大，沉降速度最快;在106一l07个/L、107-108.个/L之间时，絮体形成较慢，虽然絮体较多，但是絮片很小，不易沉降。从以上试验结果可以得出如下结论:藻类对混凝过程的影响与藻的种类、生长阶段及藻浓度有关，藻类的存在在一定的浓度范围内可以促进混凝过程。总的来说，各种藻在浓度大于106一I07个/L时，都能对混凝产生影响;浓度约为1护个几时促凝效果较好，不同的藻类其对促凝浓度范围不相同，需要通过试验确定。由于烧杯实验与生产工艺的差别，纯藻与实际水体中藻种繁多的差别以及检测误差，对试验结果应给予一定的安全系数。有研究者认为，在净水厂运行过程中，如果水源水中藻类浓度低于5x106-8x106个/L时，可以不予理会;当其浓度超过此范围时，则要考虑采取必要的预处理措施，以减缓藻类可能给水厂运行带来的不利影响。3.3混凝剂投量对含藻水混凝效果的影响为考察增加混凝剂投童对含藻水混凝效果的影响，对斜生栅藻和水华鱼腥藻的混合藻液进行了不同混凝剂投量的混凝试验。混凝剂仍为聚合氛化铝，为分别考察混凝剂投量对高含藻水和低含藻水的混凝效果，取藻类浓度含量分别为105个/L和l08个/L左右的试验水样进行试验。3.3.1混凝剂投最对低含藻水混凝效果的影响取水华鱼腥藻和斜生栅藻的混合藻液进行试验，经过稀释后藻类浓度约为5x105个/L左右，浊度IONTU。试验结果如图3-6.3-7e从图3-6.3-7中可以看到，较低的混凝剂投量对低含藻水浊度及藻含量的去除效果就己经比较明显。当PAC的投量增加到l0mg/L时，除藻率为86%,浊度为1.6NTU可见，投加混凝剂对低浓度的含藻水在藻类的去除率及浊度的去除方面均能取得满意的效果。3.3.2混凝剂投量对高含藻水混凝效果的影响取水华鱼腥藻和斜生栅藻的棍合藻液进行试验，藻类浓度为lO8个/L左右，浊度11.8NTU。图3-8、图3-9是剩余浊度、除藻率随PAC投加量的变化曲线图。从图3-8,3-9中可以看到，当PAC投加量小于15mg/L时，出水浊度不断降低，出水藻含量不断减少，除藻率不断升高;当PAC投加量大于15mg/L时，出水浊度不断升高，出水中藻含量不断增加，除藻率逐步下降。可见，在PAC投加量为15mg/L时，出水浊度最低为2.5NTU，除藻率最高为65%，对于含藻量为108个/L左右的高藻水，这样的除藻效果并不理想，不能单纯依靠混凝沉淀来提高藻类的去除率。比较上述试验可以得出，在除藻效果方面，在同样的PAC投加量下，高藻水与低藻水取得的除藻效果并不相同。例如同样的PAC的投量1Omg/L，对于高含藻水只有59%的除藻率:对低含藻水来说，除藻率却达到86%.由此得出结论:1.对低含藻水来说，藻类去除率相对较高，合理的混凝剂投量就可以取得较好的除藻效果。在本试验条件下，藻含量为5X105个/L,PAC的投量为l0mg/L时，除藻率高达86%.2.对于高含藻水来说，藻类去除率不高。在本试验条件下，PAC的投量为15mg/L除藻效果最好，除藻率仅为65%，这样的除藻率对于高含藻水来说显然不能达到令人满意的效果。可见，不能单纯依靠混凝提高高含藻水藻类的去除率，而应该采用投加氧化剂强化混凝的手段来达到除藻的目的。