组合水处理工艺除藻效率探讨

组合水处理工艺除藻效率探讨岳舜琳(《净水技术》杂志社上海200072)摘要：文章介绍了复旦大学基于藻毒素MC-LR在饮用水中的限值为1µg/L提出的饮用水源水中蓝藻细胞密度的限值为9.1×105个/L，并导出出厂水总藻细胞密度的限值应为(1.52~9.12)×106个/L，介绍了出厂水中叶绿素a的限值0.3~0.5µg/L按此三类限值(藻毒素，总藻密度，叶绿素a)，对组合工艺(3个水厂的常规水处理工艺，3个水厂的强化常规处理工艺，3个水厂的深度处理工艺)的除藻，除藻毒素，除叶绿素a的效率进行了评价，认为水源水中藻细胞密度是出厂水藻密度是否符合限值要求的主要因素。故要加强水源防护。著者根据藻细胞尺寸及藻毒素，藻的致臭物，叶绿素a的分子量大小，提出强化絮凝沉淀，采用高分子絮凝剂流化床接触絮凝澄清池，生物接触氧化池，气浮池等工艺可有效去除藻细胞及其所含藻毒素。不采用预氯化，防止破坏藻细胞，释放藻毒素，增加消毒副产物.以叶绿素a评价净水效率测定方法上可能.存在一些问题.ExplorationontheAlgaeRemovalEffectwithCompositeWaterTreatmentProcessYueShunlin（WsterPurificationTechnologyPublishingHouseShanghai200072China》Abstract：Inthispaper，thelimitvalueofcyanobacteriacellsdensity9.1×105cells/Linthesourcewaterfordrinkinguse，recommendedbyFudanUniversitybaseduponthelimitvalueofmicrocystintoxinMC-LR1µg/Landthedrivedlimitvaluesoftotalalgaecellsdensity(1.52~9.12)×106cells/Lforthefinishedwaterwereintroduced.Withthisvalue,limitvalueofmicrocystintoxin1µg/Landofchlorophylla0.3~0.5µg/L,evaluationofthewaterpurificationeffectof9waterplantsusing3kindsofcompositewatertreatmentprocesse(conventional,enhancedconventionalandadvanced)weremade.Theresultsindicatedthatthetotalalgaecellsdensityofthesourcewateristhemainfactortodeterminewhetherthefinishedwaterisincomplainwiththeaboverequirementsornotandtheprotectionofthesourcewaterfromcontaminationmustbestrengthened.Enhancedcoagulationandsedimentation,applicationofhighmolecularpolymercoagulantaidforcontactflocculationandfloatationareeffectivemeasurestoremovealgaecellsandthustoremovealgaetoxins.Oxidants,especiallychlorineisnotrecommendedforpre-oxidationtreatmentduetoit'sablitytodestroythealgaecellsandthustoxinsreleasedandDBPsincreased.Problemsinthedeterminationofchlorophyllaexistprobablyforenaluationofthealgaeremovaleffect.湖泊，水库水富营养化导致藻类繁殖，水有霉臭，腥臭。藻毒素又是致病源。除藻，除藻毒素成为当前我国给水工作者的重要的课题之一。本文主要对组合工艺—常规组合工艺和水质深度处理工艺除藻和除藻毒素的效率进行分析和评价。1生活饮用水中藻密度的限值1998年世界卫生组织(WHO)出版的饮用水水质准则增补版推荐饮用水中总微囊藻毒素MC-LR的安全限值为1µg/L，2001年我国卫生部生活饮用水卫生规范，2002年颁布的地表水环境质量标准(GB-3838-2002)，以及2005年建设部颁布的城市供水水质标准，都采用了这一限值。2002年上海复旦大学公共卫生学院鉴于藻细胞密度测定较测定MC-LR为简易，根据多年对藻密度与MC-LR测定的结果回归所获得的两者的关系式，提出了饮用水源水中藻密度的安全限值，警戒限值，危险限值(1)。2005年5月17日卫生部组织的全国环境卫生标准委员会鉴定了该学院提出的饮用水水源中，蓝藻密度的限值为9.1×105个/L(2)并作为推荐性国家标准的报批稿上报。这一限值对于评价水源水水质提供了依据，但他们并未提出评价生活饮用水中总藻密度的限值。按照该学院调查资料(2)总藻密度中蓝藻细胞占10%~60%.为此可以认为饮用水源水总藻密度应为1.5×106~9.1×106个/L。他们在推导出9.1×105个/L这一限值时，是按照常规水处理工艺，处理含藻106个/L以上时，除藻率为95%考虑的，故可推断出出厂水总藻密度的限值为7.6×104~4.55×105个/L。藻密度与叶绿素a呈正相关，是无庸置疑的，测定叶绿素a就间接测定了藻密度.有人提出自来水中的叶绿素a要小于0.1µg/L，但也有人认为0.3~0.5µ/L即相当于AOC9~15µg/L已足够严格(3)。，后者可作为衡量水厂除藻后的另一个标准。2常规水处理工艺除藻除藻毒素2.1宁波市两水厂采用常规处理工艺，用液相色谱法测定藻毒素，结果见表1。(4)表1宁波市常规水处理工艺除藻及除藻毒素效率水厂时间藻细胞藻毒素(胞内)藻毒素(胞外)原水106个/L管网水106个/L去除率%原水μg/L管网水μg/L去除率%原水μg/L管网水μg/L去除率%C2、4、6、8、10月3.15~4.560.06~0.1496.9~98.10.1~0.570~0.3833.3~1000.14~0.920~0.1214.3~100M2、4、6、8、10月3.59~5.030.02~0.0898.4~99.40.10~0.440~0.1825.0~1000~1.480~1.0926.3~80.3可见宁波市原水和管网水的藻密度和藻毒素都符合要求。2.2.无锡市梅梁湖水厂采用预加氯和后加氯常规组合工艺处理梅梁湖水,水处理效果见表2（5）表2梅梁湖水厂常规工艺除藻\除藻毒素效果(5)时间项目原水原水加氯去除率%沉淀池去除率%过滤去除率%出厂水加氯去除率%总去除率%藻密度107个/L1.7~9.223.5~34.651.5~60.061.7~90.07.3~65.793.8~97.57月~9月叶绿素μg/L17~6526.2~41.252.1~70.050.0~73.933.3~99.993.8~94.1藻毒素μg/L0.18~1.850.11~3.412.9~35.922.5~59.40~47.764.7~7.64由于原水藻密度接近108个/L，故梅梁湖水厂出厂水藻密度为0.7×106/L~3.2×106个/L，叶绿素a为1~4mg/L，均超过前述要求，两者都须要降低1个数量级。但出厂水藻毒素为0.043µg/L~0.65µg/L，尚符合要求。2.3常规工艺原水中投泥除藻广东开平以大沙河水库水为原水，全年90%以上时间的浊度在10NTU以下，藻密度在(1~5)×106个/L，CODMn一般为0.8~2.5/L，采用原水中投泥和后常规水处理工艺处理，生产试验证明，原水浊度在3-10NTU，投加泥浆水，使浊度提提高到15~20NTU之间，絮凝沉淀除藻率达到80%~90%，不投泥只则为60%，投泥除藻，在滤池运行30h后，除藻率仍可达到97%以上，不投泥，滤池运行不足30h，除藻率仅为70%，投泥除藻的同时将臭除去，但原水投泥后，细菌总数，大肠菌及耗氧量略有提高。开平水厂原水藻密度符合限值要求，出厂水藻密度亦符合要求。（6）2.4气浮结合砂滤除藻武汉市东湖水厂采用气浮滤池工艺除藻。原水预加氯0.8~1.0mg/L，1993~1995年生产实测除藻效果如表3表3武汉东湖水厂历年除藻效率1993年1994年1995年原水藻量个/L气浮去除%过滤后去除%原水藻量个/L气浮去除%过滤后去除%原水藻量个/L气浮去除%过滤后去除%2355×10367.483.119894×10368.081.116274×10366.982.8仅气浮工艺可除藻平均达67%，经砂滤后又增加了15个百分点，但由于原水藻密度在107个/L以上，过滤后总去除率仅83%。出厂水藻密度1993年为4×105个/L，符合限值要求，其余两年分别为3.8×106个/L和2.8×106个/L，不符合要求。2.5济南玉清水厂将氧化剂KMnO4，Cl2，ClO2与常规水处理工艺结合，进行了除CODMn，叶绿素a，及藻毒素的研究，结果见表4表4加KMnO4及Cl2-常规处理各工艺试验结果比较（济南玉清水厂）(7)水质加KMnO40.5mg/L加Cl21.0mg/L原水沉后%滤后%出厂%原水沉后%滤后%出厂%CODMnmg/L4.864.5273.5826.33.4229.64.824.624.24.3110.64.0116.8叶绿素aµg/L23.815.335.75.8375.5~0~10020.820.807.862.5~0~100总藻毒素µg/L1.00.7525.00.4555.00.35651.10.6838.20.5847.3.0.4955.5从表4可见，加KMnO4工艺较Cl2为好，原水叶绿素为20.8-23.8µg/L，总藻毒素为1.0-1.1µg/L，藻污染已达到一定程度，经KMnO4或Cl2强化常规后，藻毒素均低于1µg/L，但叶绿素a去除似有疑问，是测定问题？还是叶绿素a被氧化？需进一步研究。CODMn都大于3mg/L，超标。表5二氧化氯强化常规工艺（济南玉清水厂）(7)水质常规ClO2+常规叶绿素aµg/L%EMCµg/L%叶绿素aµg/L%EMCµg/L%原水9.8-0.46-9.8-0.46-反应后3.4650.26430.3970.1567沉淀后10.1-30.25461.0900.1274过滤后4.4550.2839ND~1000.1176常规加ClO2显然比单纯常规工艺为好，从叶绿素a来评价，过滤后的水只有ClO2+常规低于0.3µg/L。叶绿素a存在于藻体中，沉淀后，或氧化剂后，藻细胞仍有大量存在与前面一样，加氧化剂ClO2叶绿素a即检不出。潍坊村水厂采用气浮-粉末活性炭强化处理，结果见表6表6气浮-粉末活性炭(气浮后混凝前加)-常规处理(潍坊眉村水厂)(7)工艺浊度NTU色度度CODMnmg/L%叶绿素aµg/L%藻毒素µg/LEMC%IMC%TMC%水原水13.31586.3-25.7-0.26-2.2-2.46-气浮后9.51096.04.85.180.20.2311.50.481.80.6374.4粉末炭后5.7685.414.31.195.70.2600.386.30.5677.2沉淀后3.7183.938.10~1000.160.195.40.26砂滤后2.9203.150.80~1000.1734.60.291.90.3785消毒后2.902.658.701000.0869.20.195.40.0996.3常规--3.78409.2564--1.0358此工艺似较加KMnO4或预Cl