藻類生長對水質(zhì)和工藝運(yùn)行的影響及措施探究

馮連珠

平頂山市平水水質(zhì)檢測有限公司 河南 平頂山 467000

湖泊與水庫等封閉環(huán)境下水體富營養(yǎng)化成為水質(zhì)變質(zhì)的主要原因，現(xiàn)階段解決水質(zhì)富營養(yǎng)化問題已經(jīng)成為全球面臨的水污染問題。根據(jù)相關(guān)調(diào)查來看全球共有75%的封閉水體存在富營養(yǎng)化的缺陷。我國大量湖泊水體達(dá)到富營養(yǎng)化程度，著名的五大淡水湖中，太湖、洪澤湖與巢湖達(dá)到富營養(yǎng)化程度；鄱陽與洞庭湖營養(yǎng)水平維持，但是磷氮含量高，正朝著富營養(yǎng)化方向過渡。除此以外國內(nèi)多個水庫和湖泊等地區(qū)都有富營養(yǎng)化趨勢，一旦富營養(yǎng)化現(xiàn)象出現(xiàn)，將會導(dǎo)致工藝面臨主動問題，為滿足民眾不斷增長的用水需求量， 新時期針對藻類影響的相關(guān)理論研究不斷涌現(xiàn)，為保證藻類水處理工藝影響降低到最小，本文對其進(jìn)行論述。

1 藻類生長的危害

藻類是以在水中以浮游方式生活的物質(zhì)，可進(jìn)行光合作用的自養(yǎng)型微生物，個體大小懸殊，不同個體之間有一定的差異，最小直徑約有1～2微米，最大可達(dá)到60米以上，水中藻類物質(zhì)繁多，所有的藻類都含有葉綠素a，藻類含有的色素主要有葉綠素、藻膽蛋白、胡蘿卜素、葉黃素。以綠藻門為例，顯微鏡下，藻類是帶有綠色有規(guī)則的小個體或者是群體，依賴水源?，F(xiàn)實生活中藻類分布范圍廣，對環(huán)境幾乎沒有什么要求，具備很強(qiáng)的適應(yīng)能力，即便水中含有的營養(yǎng)物質(zhì)濃度較低、水中缺乏光照、處于低溫狀態(tài)下藻類也可以存在、生活。淡水中的藻類，主要是硅藻和金藻類，這種藻類主要出現(xiàn)在春天和秋天， 屬于狹冷性種。部分藍(lán)藻與綠藻僅僅在夏天高溫狀態(tài)下出現(xiàn)，硅藻與金藻類常常在山區(qū)貧瘠的營養(yǎng)湖泊中出現(xiàn)。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)用水量增加，工農(nóng)業(yè)發(fā)展速度加快，而農(nóng)村畜牧養(yǎng)殖、生活污水排放量不斷增加，水源中大量網(wǎng)箱養(yǎng)殖導(dǎo)致水庫營養(yǎng)鹽大量富集，導(dǎo)致水中含有大量氮磷物質(zhì)，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，這種富營養(yǎng)化水體是導(dǎo)致藻類泛濫的主要物質(zhì)條件。每年5～10月份藻類生長十分旺盛，威脅到城市供水。因此大量藻類不僅僅會破壞水體生態(tài)環(huán)境的平衡與穩(wěn)定，甚至直接影響到自來水的生產(chǎn)。同樣藻類也是水體中有機(jī)物的制造者，在整個水體生態(tài)系統(tǒng)中有舉足輕重的作用，但是生態(tài)系統(tǒng)中如果藻類大量繁殖，藻類暴發(fā)頻率增加，對生態(tài)環(huán)境、自來水治理都產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。

2 藻類的影響

2.1 感官與投藥量的影響

在水中，如原水中含有藻類，在進(jìn)入凈水廠之后，藻類會在裝水的構(gòu)筑物處繁殖，比如附著在不銹鋼與混凝土上，這會在一定程度上影響現(xiàn)場環(huán)境，給人感官上來帶來影響，因此人們需要更頻繁的清洗建筑物，這個過程中需要消耗大量的人力、物力，甚至?xí)?dǎo)致水資源的浪費(fèi)、消耗。

2.2 對構(gòu)筑物池壁的影響

混凝土池壁受到藻類的影響深遠(yuǎn)，比如虹吸濾池、澄清池就長期生長著藻類，這一部分地方有藻類生長的同時也會產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。另外粗糙老化的池壁也為藻類的生長提供了場所。濾池運(yùn)行和濾料也會受到藻類大量繁殖所帶來的影響，因此進(jìn)入濾池的大量含藻類水會導(dǎo)致藻類物質(zhì)大量繁殖，藻類物質(zhì)不僅僅在池壁上大量生長、繁殖，同時也會在濾料上形成毛氈狀物質(zhì)，進(jìn)而影響到濾料板結(jié)，形成堵塞現(xiàn)象，濾料的效果無法發(fā)揮價值。藻類的影響下濾池過濾水也會產(chǎn)生巨大影響，過濾周期短，產(chǎn)水量更少，沖洗水量隨之增加，水質(zhì)降低的現(xiàn)象也會隨之出現(xiàn)。含藻類水經(jīng)過池壁，藻類在地基上生長，久而久之在藻類的化學(xué)作用和物理作用下產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，尤其是在混凝土上面出現(xiàn)小坑，導(dǎo)致池壁粗糙與老化，給藻類物質(zhì)寄生繁殖提供了場所，另外水垢和青苔附著生長，腐蝕池壁。

2.3 水質(zhì)影響

水質(zhì)會因為藻類大量繁殖而出現(xiàn)水質(zhì)惡化的情況，這種情況會影響到水質(zhì)的顏色、氣味、味道等各個方面，水會變臭、變苦，部分水質(zhì)在藻類的影響下出現(xiàn)惡臭、魚腥味，水質(zhì)顏色變差等等，難以滿足飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)實生活中一旦水質(zhì)出現(xiàn)問題，尤其是藻類在濾池中，導(dǎo)致水出現(xiàn)異味、發(fā)黃情況，因此用戶會根據(jù)水質(zhì)情況進(jìn)行投訴。另外水中藻類讓水質(zhì)發(fā)生變化，而生長與死亡藻類都會改變水質(zhì)質(zhì)量，如水質(zhì)強(qiáng)度、堿度、硬度、溶解氧等均受到影響，造成處理上的麻煩。藻類有機(jī)物增加，在處理工藝上就要使用消毒劑以及添加水處理劑。藻類中的硅藻與綠藻等細(xì)胞成層會形成粘質(zhì)物，附著在混凝土表面形成潤滑層，難以沖洗干凈。這種現(xiàn)象既影響水工藝感官質(zhì)量，職工走在池邊也不安全，增加刷洗頻率和工人的勞動強(qiáng)度。

3 水處理工藝中的應(yīng)對措施

3.1 使用混凝土技術(shù)保護(hù)濾池

為應(yīng)對藻類對水處理工藝的影響，因此使用控制反應(yīng)PH條件或者是提高混凝劑使用量的方式。但是在水處理工藝中，大量使用混凝劑對后續(xù)處理工藝所帶來的影響相對深遠(yuǎn)，而且混凝劑離子殘留也會造成對水質(zhì)造成負(fù)面影響，會污染水質(zhì)。因此凈化水廠需要通過新工藝來 提升工藝設(shè)備，通過新增措施來進(jìn)行藻水處理，比如引進(jìn)氯化鋁鐵、硫酸鋁等新型絮凝劑。在實際進(jìn)行過程中需要針對性開展混凝土試驗，從而實現(xiàn)高效的混凝土。針對水質(zhì)在不同時期產(chǎn)生的變化，需要優(yōu)化混凝劑的投入，只有持續(xù)優(yōu)化才可以保證藻類的去除量，從而降低水廠的運(yùn)營成本，這可以起到對濾池的保護(hù)作用[1]。

3.2 滅殺藻類

在藻水處理工藝中，多使用加氯殺藻的方式，這種加氯方式在多反應(yīng)池類開展，藻類能夠通過有機(jī)物在氧化水中滅殺，這種簡單、快速、有效的方式被科學(xué)合理的使用。二氧化氯殺藻也是現(xiàn)階段凈水廠中使用相對廣泛的技術(shù)，二氧化氯具備更強(qiáng)的殺菌能力，而二氧化氯殺藻類主要是基于氧化反應(yīng)的實現(xiàn)，這一過程主要是產(chǎn)生對水質(zhì)的處理，不會產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，對水質(zhì)和用水安全所帶來的影響也比較小。但是實際使用中，工藝條件苛刻，不能使用在小型凈水廠中，而且實際的凈化成本相對高。

3.3 藻類防治

為降低藻類對水處理工藝所帶來的影響，凈水廠在凈化中需要的做好藻類的防治工藝，具體工作可圍繞以下幾個方面來順利開展，首先，凈水廠應(yīng)該制定健全的運(yùn)行管理規(guī)則，應(yīng)該通過明確濾池運(yùn)行規(guī)則、清理頻率等來保證沉淀、混凝土效果。其次，做好多藻類的徹底清理，在清水淡季凈水廠需要做好每年徹底排泥、構(gòu)筑物清洗，濾池濾料也要安排專業(yè)人員來負(fù)責(zé)清洗。最后做好日常的清潔工作。凈水廠在日常的管理工作中，做好日常的清潔與管理，以日常管理來盡可能去除藻類，比如設(shè)置藻類打撈網(wǎng)、攔截網(wǎng)等，這種設(shè)施也受到新時期的重視，以此來降低含藻水對水源所造成的影響[2]。

3.4 遮蔽陽光

如果是露天沉淀池，則在濾池上遮蓋遮陽板，避免陽光直射讓藻類生長，這種抑制方式既安全又可以節(jié)省大量成本。

3.5 加助凝劑

比如HCA-1陽離子凈水劑可殺死含藻水內(nèi)的藻類物質(zhì)，屬于陽離子型高分子聚合物，屬于二甲基二烯丙基季銨鹽的聚合物，這種聚合物水溶性好且可完全溶解于水中，融化成溶液，處理水質(zhì)質(zhì)量可滿足生活飲用水處理標(biāo)準(zhǔn)劑。實際作用機(jī)理是借助聚合物本身的陽離子集團(tuán)的和活性吸附基團(tuán)，通過懸浮劑膠粒與含負(fù)電荷核物質(zhì)讓電細(xì)發(fā)箍加強(qiáng)等作用下失穩(wěn)而絮凝。由于有機(jī)分子的聚合物較高，因此架橋作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無機(jī)混凝劑強(qiáng)烈。根據(jù)毒性試驗證明可發(fā)現(xiàn)稀釋液體基本無毒，使用相對安全，同時高藻水中，大量藻類漂浮在池面上，水體中的PH值不斷上升，常規(guī)凈水凝劑效果差，凈化水質(zhì)不高，如果大量藻類進(jìn)入濾池就會增加濾池的負(fù)擔(dān)。藻類表面有負(fù)電荷，與陽離子接觸更容易，因此在反應(yīng)池中加入HCA-1助凝劑可讓水中的受微生物絮凝成團(tuán)，加速沉淀速度，有利于去除藻類物質(zhì)[3]。

3.6 投加粉末活性劑

粉末活性劑為PAC，將這一部分物質(zhì)連續(xù)加入到原水中，經(jīng)過混合吸附水中的有機(jī)物與無機(jī)雜質(zhì)之后，藻類粘附在絮體上的碳粒在沉淀池中隨著污泥排出，活性炭作為助凝劑可加速反應(yīng)，加強(qiáng)藻類的去除速度，且可以去除異味，尤其是藻類繁殖季節(jié)可加強(qiáng)藻類的繁殖效率，在一定程度上增強(qiáng)過濾效果。

3.7 高錳酸鉀去除

高錳酸鉀是一種新型而高效的助凝劑，現(xiàn)有資料證明在一定范圍之內(nèi)投入的高錳酸鉀，與除藻效率成正比。但是實際處理中對低濁度、低藻的原水處理效果不佳[4]。

4 使用案例

4.1 工程案例

某市供水以黃河水源為主，黃河水呈現(xiàn)高濁度，在經(jīng)過水廠預(yù)沉作用后，進(jìn)入水泵站打入到平原水庫，平原水庫總?cè)萘?60萬立方米，有效庫容量為320萬立方米，冬季平均水深為1.8米，夏季水深為4米。平原水庫處水經(jīng)過加壓泵站后，經(jīng)過九公里的管道進(jìn)入到二廠凈化處理。

4.2 藻類測定方式

4.2.1 水樣預(yù)處理

首先，取出特定時間內(nèi)的水庫水樣1000mL，提前準(zhǔn)備燒杯，同時在燒杯中加入15mL魯哥試劑，將其放置在常溫下，放置24h。

4.2.2 測定原理

魯哥試劑可充分殺死樣品中含有的藻類物質(zhì)，經(jīng)過24h的沉淀后，殺死的藻類沉淀在燒杯底部。選擇去掉上清液，取出50mL放在燒杯中，制作觀測樣本放在顯微鏡下觀察，記錄藻類數(shù)據(jù)。

測定器材：常用顯微鏡、不同規(guī)格的量筒、燒杯、吸管、洗耳球、虹吸管、濾紙。準(zhǔn)備魯哥試劑。

4.2.3 藻類測定分析

在監(jiān)測過程中水庫全年整體藻類濃度變化從九月份開始逐漸呈現(xiàn)上升趨勢，本次測量中，11月3日、11月23日這兩天藻類數(shù)量濃度持續(xù)增加，達(dá)到最高值。十一月末的藻類濃度持續(xù)下降，到12月中旬藻類濃度下降到1x105個以下，這個過程持續(xù)下降，直到二月份以后藻類濃度才逐步上升。在3月與4月曾出現(xiàn)兩次高峰，但是這高峰值明顯低于11月份的濃度峰值。可看出水庫藻類數(shù)量含量多，一升水中含有的藻類個數(shù)多達(dá)幾百萬個，水庫中藻類數(shù)量大，不同水深藻類濃度也不同。平原水庫藻類生長的旺盛期出現(xiàn)在水庫冰封前后。在藻類生長旺盛期，水庫藻類出現(xiàn)峰值，但是藻類種類單一。出現(xiàn)這種情況的原因一方面是水中藻類繁殖速度很快但是繁殖周期短，另一方面是藻類生長繁殖受到外界環(huán)境的影響，比如光照、水溫、水體濁度、風(fēng)力等都會影響到藻類的繁殖與生長。部分藻類對溫度十分敏感，低溫下無法生長，導(dǎo)致藻類種屬單一。平原調(diào)蓄水庫全年監(jiān)測后可了解到水庫藻類的種屬變化，其中藻類共有8門42種，藻類重量繁多，綠藻門和硅藻門全面都有，在水質(zhì)較差的時候，金藻門 、黃藻門、藍(lán)藻門。水庫優(yōu)勢藻隨著時間不斷變化，9～11月份綠藻中的小球藻占優(yōu)勢；12月份至三月份小球藻數(shù)量減少，綠藻門的衣藻反而成為水庫的優(yōu)勢藻。三月份衣藻占據(jù)總數(shù)的90%以上。到五月，星桿藻數(shù)量達(dá)到87.8%；六月份硅藻中的小環(huán)藻不斷增加，七月底成為優(yōu)勢藻類，后快速消失，此時因遭的藻類數(shù)量增加，八月份出現(xiàn)的優(yōu)勢藻是藍(lán)藻。本次研究可看出水庫的藻類出現(xiàn)階段為“綠藻——硅藻——藍(lán)藻”群落。群落中大部分藻類適合生長在中度營養(yǎng)型水體中，這種藻類適應(yīng)性較廣，部分種屬在寒冷冬季繁殖。絕大部分藻類的數(shù)量很小，部分藻類對環(huán)境要求十分苛刻，因此只出現(xiàn)在某一段時間內(nèi)。

4.3 藻類去除措施

（1）在藻類水處理中，可提高加氯量來保證實際氯化效果。根據(jù)前文所相敘述內(nèi)容可知，可通過次氯酸鈉氧化作用來去除大部分藻類，藻類在爆發(fā)的時候，可以在輸送管道的頭部增加次氯酸鈉，在城鎮(zhèn)水廠余氯含有量為0.05～0.1 mg/L， 如果在水廠處理水中加入次氯酸鈉溶液量增加到15mL，澄清池口的余氯量應(yīng)該為0.4mL～0.6mg/L,如果余氯＞0.6mg/L,說明凈化水使用物質(zhì)超標(biāo)，消毒副產(chǎn)物超標(biāo)，有污染的風(fēng)險。

（2）通過增加礬量來促進(jìn)水體的混凝。原水藻類爆發(fā)都有時間點，因此當(dāng)?shù)厮畯S或者是相關(guān)部門應(yīng)該做好記錄，應(yīng)針對澄清池上升流速過快導(dǎo)致出水濁度的上高，來增加混凝劑的投入量，同時針對調(diào)高的澄清池攪拌機(jī)加快轉(zhuǎn)速，增加膠體顆粒網(wǎng)捕與卷掃的概率，能夠在很大程度上促進(jìn)藻類在沉淀池內(nèi)的沉淀。

（3）調(diào)整出水方向來提高沉淀的效果，在除殺藻類的時候，由于藻類比較輕，很容易上浮到出水部位總渠中，在出水環(huán)形槽內(nèi)更容易出現(xiàn)“跑礬花”的現(xiàn)象，出現(xiàn)這種情況之后水廠應(yīng)該采取封堵環(huán)形槽的方式，來提高澄清池的運(yùn)行水位，讓水流從澄清池的清水區(qū)域流向外側(cè)，運(yùn)用這種方式來解決“跑礬花”的現(xiàn)象。

（4）另外在水廠內(nèi)增加沖洗次數(shù)，緩解濾池的堵塞現(xiàn)象。普通雙閥濾池在受到藻類堵塞之后，只能采取縮短過濾周期的情況進(jìn)行提前反沖洗。根據(jù)堵塞嚴(yán)重情況來進(jìn)行設(shè)備的清洗，同時使用漂粉精來浸泡去除藻類物質(zhì)。

（5）在實際處理過程中減輕供水負(fù)荷，通過增加活性炭來促進(jìn)絮凝劑的效果，能夠促進(jìn)藻類與膠體的沉降，為減輕超負(fù)荷運(yùn)行壓力，水廠應(yīng)在藻類爆發(fā)期減少供水量，可解決藻類堵塞問題，保證供水的水質(zhì)優(yōu)良。

5 結(jié)束語

綜上，水中藻類種類數(shù)量繁多，藻類物質(zhì)形狀不同、大小不同且特性不同，在水中存在藻類會干擾到水處理工藝的使用，會堵塞濾池導(dǎo)致水質(zhì)變色以及有臭味。部分藻類有毒，影響到人們的身體健康。為讓現(xiàn)代水質(zhì)處理工藝可充分發(fā)揮實際效果，因此在實際水質(zhì)處理中，應(yīng)該掌握藻類的季節(jié)變化規(guī)律，讓水廠可以及時調(diào)整水處理藥劑使用量、參數(shù)等各方面，從而抑制藻類的生長。筆者認(rèn)為需要盡可能減少藻類生長產(chǎn)生的負(fù)面影響，保證水廠的供水質(zhì)量。