目前,水体的富营养化现象日益严重,水中藻类的大量繁殖导致水体不同程度的臭味;某些藻类在一定的环境下会产生毒素,毒素对健康有害;生产中,为杀灭水中藻类,往往要加大消毒剂的投加量,不仅使制水成本提高,更增加了水中消毒副产物的含量,降低了饮用水的安全性;藻类的密度较小,不易沉淀,进入滤池后会堵塞滤层,使滤池工作周期大大缩短,严重时可能引起水厂被迫停产;藻类及其分泌物不利于混凝,使混凝剂用量增加,等等。
目前水处理中含藻水的处理方法主要有:化学药剂法、气浮除藻、过滤除藻、混凝除藻、生物处理除藻、超声波除藻等。
常用的化学除藻剂有氯、硫酸铜、臭氧、高锰酸钾、二氧化氯等。
因为铜对藻类有毒性,可以向水体投加硫酸铜的方法控制藻类的繁殖,硫酸铜浓度一般需大于1.0mg/L,但是铜对鱼类等生物也有毒性,一般适用于原水中含藻量少且处理水量小的场所。
对于进厂的含藻水,可以采用预氧化的方法去除藻类。常用的预氧化剂有氯、臭氧、高锰酸钾等。用氯除藻效果好,但会产生大量“三致”的氯化副产物,影响人体健康。臭氧除藻效果也很好,但臭氧氧化能力强,其设备及运行条件要求高。高锰酸钾除藻效果次于氯和臭氧,但与氯联用,可以获得较高的除藻效果。二氧化氯除藻效果较好,但成本较高。
气浮除藻特别有效,因为藻类密度小,混凝后不易沉淀,所以气浮除藻效果一般比沉淀高得多。但气浮除藻产生的藻渣因有机物含量高,易于腐败,应及时处理。气浮法除藻时,气浮池液面负荷宜小于7.2m3/(m2·h),絮凝时间一般为10~15min,分离区停留时间为10~20h,有效水深为1.5~2.0m。气浮法的主要缺点是藻渣脱水较为困难,气浮池附近臭味重,操作环境差。当原水浊度大于200度时,气浮法除藻效果较差。
过滤除藻法根据具体水质情况,可以分为直接过滤除藻、微滤除藻、超滤除藻。
(1)直接过滤除藻
当湖泊水或水库水的浑浊度小于20NTU时,可考虑采用直接过滤处理。采用直接过滤除藻时,滤料粒径与不均匀系数与普通快滤池相同。
(2)微滤除藻
微滤除藻一般适用于湖水或水库水在沉淀(澄清)工艺前的除藻处理,主要用以去除水中浮游动物和藻类。微滤除藻关键在于滤网的材质与制造以及原水含藻情况,其对藻类的去除效果优于混凝沉淀,但就浊度、色度与有机物的去除率而言,远不及混凝沉淀。
(3)超滤除藻
用超滤除藻,超滤能将藻类全部截留,是最有效的方法,但应注意藻类分泌物对超滤膜的污染问题,采取相应的措施。
混凝是提高除藻效果的重要方法。藻类一般带负电荷,而混凝剂一般带正电荷,经过混凝后可显著提高沉淀和过滤的除藻效果。此外,混凝时,通过加入碱、PAM或活性硅酸等助凝剂,可以强化混凝沉淀,从而提高除藻效率。有研究表明:采用强化混凝的方法可以将混凝沉淀的除藻效率提高到90%以上。
生物除藻主要是利用生物膜对藻类的絮凝和吸附作用,把藻类从水中分离出来,一部分沉降,一部分吸附后被微生物氧化,有的被原生动物吞噬。生物处理可以承受较大的藻负荷,取得较好的除藻效果。由于其除藻率很难达到90%,因此在高藻期间,仍需要与其他工艺相结合,才能彻底解决藻类对净水工艺的影响。生物处理在除藻的同时,也降低了水中有机物质的含量,增加了后续工艺的选择余地。
生物处理除藻效果的主要影响因素如下。
1.藻类种类
藻类种类是影响生物处理除藻效率的重要因素。不同的藻类具有不同的物理、化学性质以及藻细胞的表面性质,因而影响生物膜对藻体的吸附作用,使生物膜对不同的藻类表现出不同的去除率。
2.水力负荷
水力负荷越大,停留时间越短,藻类去除率越低。
超声波泛指频率在16kHz以上的声波,是一种弹性机械波。高强度的超声波能破坏生物细胞壁,使细胞内物质流出。藻类细胞的特殊构造是一个占细胞体积50%的气胞,气胞控制藻类细胞的升降运动。超声波引起的冲击波、射流、辐射压等可以破坏气胞。在适当的频率下,气胞成为空化泡而破裂;同时,空化产生的高温高压和大量自由基,可破坏藻细胞内活性酶和活性物质,从而影响细胞的生理生化活性。此外,超声波引发的化学效应也能分解藻毒素等藻细胞分泌物和代谢产物。
超声波灭藻具有操作方便、高效、无污染或减少污染的特点。超声波除藻有一定的缺憾,其作用范围小,作用半径≤300m,作用时间长,有时长达几个月,对于爆发性藻类污染除藻效果不明显。长期使用超声波可抑制藻类生长。
实际上,在水处理中除藻并不是由某一个单元工艺单独完成的,而是贯穿于整个净水工艺。
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