硫酸鋁、聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁對(duì)針桿藻的去除效果研究

三峽175m蓄水引起春季嘉陵江出口段的水位升高，流速、營(yíng)養(yǎng)鹽有所下降，藻類大量繁殖。嘉陵江出口段早春水華的優(yōu)勢(shì)藻種屬于硅藻門(mén)，約5—7d即可完成一個(gè)世代周期。特別是2011年4月，原水中的針桿藻屬急速增長(zhǎng)，達(dá)到了300×l04cell/L，覆蓋了凈水廠濾池表面，使濾池表面的針桿藻屬濃度達(dá)到1200×l04cell/L。當(dāng)原水中的針桿藻濃度達(dá)到30×l04cell/L以上時(shí)，將危害生產(chǎn)，濾砂變粘，濾料反沖洗的膨脹率降低；嚴(yán)重時(shí)，水廠的濾池反沖洗周期急劇縮短，從正常的24h縮短至0.6—2h，導(dǎo)致供水量下降30%以上，嚴(yán)重影響了供水安全。

出現(xiàn)針桿藻堵塞濾池現(xiàn)象后，水廠首先啟用前加氯，加大PAC投量以改善混凝，再削減濾層厚度，并進(jìn)行酸洗浸泡以保證沖洗強(qiáng)度，恢復(fù)其過(guò)濾能力，但收效并不明顯。即使沉淀池出水濁度控制在0.5NTU，濾池的正常運(yùn)行時(shí)間仍不超過(guò)2h。因此，為了有效去除針桿藻，筆者開(kāi)展了強(qiáng)化混凝試驗(yàn)研究，監(jiān)測(cè)原水中針桿藻的變化規(guī)律，研究使用不同凈水劑強(qiáng)化混凝對(duì)針桿藻的去除效果。

1材料一與方法

1.1凈水劑

使用的凈化劑主要包括：硫酸鋁（AS），Al2O3含量為15.6%；液體聚合硫酸鐵（PFS），含鐵量（以Fe3+計(jì)）為11%，鹽基度為8%~16%；固體聚合氯化鋁（pAC），Al2O3含量為29%，鹽基度為40%~90%。凈水劑的其他指標(biāo)均符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

1.2試驗(yàn)原水

試驗(yàn)原水取自C水廠，水溫為15℃，pH值為7.61，濁度為7.51NTU，溶解氧為9.50mg/L，CODMn、TP、TN分別為2.60、0.55、1.69mg/L，堿度為127mg/L，二氧化硅為4.60mg/L，硫酸鹽為65.90mg/L，針桿藻為160×l04cell/L。

1.3強(qiáng)化混凝的攪拌試驗(yàn)

采用ZR4-6混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)，參數(shù)設(shè)置：快攪1min，慢攪15min，靜止沉淀30min，GT值為26352。為減少因測(cè)試水樣體積小而引起的藻類測(cè)定誤差，在一次試驗(yàn)中將6個(gè)燒杯的加藥量參數(shù)設(shè)置為相同，并在同一位置取樣，然后合并到同一試管中測(cè)定。多次分別測(cè)定PAC與PFS聯(lián)用以及AS與PFS聯(lián)用條件下，混凝劑投加量對(duì)針桿藻去除效果的影響，試驗(yàn)中先投加AS或PAC，5min后再投加PFS。

1.4藻類的檢測(cè)

采用離心法檢測(cè)針桿藻：先用魯哥氏碘液固定水樣，然后用高速離心機(jī)在1600r/min轉(zhuǎn)速下離心濃縮15min，以確保水樣中的藻類沉降于離心瓶底部；將離心好的水樣通過(guò)虹吸方法棄去上清液，只留下10mL底物，然后將其置于自動(dòng)振搖機(jī)上振搖混勻，轉(zhuǎn)移到具塞比色管里，并定容到50mL；較后移液，在顯微鏡下進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1.5生產(chǎn)試驗(yàn)

根據(jù)混凝攪拌試驗(yàn)取得的較佳藥劑配置及投加量參數(shù)，在C水廠進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)。在反應(yīng)池前投加混凝劑，在線監(jiān)測(cè)沉淀池出水的pH值，如低于7.1則適度減少PFS的投量，保證出廠水的pH值在規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)檢測(cè)原水、沉淀出水中的針桿藻濃度以及出廠水中的鐵、鋁含量，沉淀池排泥控制在4h一次，做好記錄。

2結(jié)果與討論

2.1原水中針桿藻濃度的變化規(guī)律

C水廠原水中針桿藻濃度的變化情況見(jiàn)圖1。可知，原水中的針桿藻濃度可以在2d之內(nèi)達(dá)到較大值，暴發(fā)持續(xù)時(shí)間可達(dá)到11d以上，持續(xù)時(shí)間可能與水溫、硅酸鹽濃度以及原水流速等有關(guān)。

2.2PAC與PFS聯(lián)用對(duì)針桿藻的去除效果

混合投加PAC與PFS，不同投藥量下對(duì)針桿藻的去除效果見(jiàn)表1?？梢钥闯?，當(dāng)PFS投量不變時(shí)，單獨(dú)增加PAC投量，對(duì)pH值的改變不大，對(duì)改善針桿藻的去除效果不明顯。針桿藻膠體帶負(fù)電荷，脫穩(wěn)可能對(duì)其去除非常關(guān)鍵，高鹽基度的PAC具有較強(qiáng)的吸附架橋作用，但壓縮針桿藻雙電層的脫穩(wěn)效果不佳，因此對(duì)針桿藻的去除效果較差。

2.3AS與PFS聯(lián)用對(duì)針桿藻的去除效果

AS與PFS聯(lián)用時(shí)，不同投藥量下對(duì)針桿藻的去除效果見(jiàn)表2。

由表2可以看出，當(dāng)AS、PFS的投加量分別為20、30mg/L時(shí)，沉后水的針桿藻濃度降至30×l04cell/L以下，可有效改善濾池堵塞狀況，此時(shí)針桿藻膠體可以較好脫穩(wěn)，形成的礬花比較密實(shí)。由此表明，使用陽(yáng)離子混凝劑AS可強(qiáng)化對(duì)針桿藻膠體的脫穩(wěn)效果。由于原水濁度低，而鋁鹽混凝劑形成的絮體輕，沉淀較困難，因此考慮在AS后投加PFS，以形成沉淀性能較好的鐵絮體，強(qiáng)化沉淀效果。

2.4生產(chǎn)性試驗(yàn)效果

根據(jù)強(qiáng)化混凝的攪拌試驗(yàn)結(jié)果，在C水廠進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，在反應(yīng)池前投加AS約20mg/L，在反應(yīng)池中段投加PFS約30mg/L，對(duì)針桿藻的去除率可達(dá)到69%以上，具體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

采用AS與PFS聯(lián)用強(qiáng)化混凝的方案，可延長(zhǎng)濾池運(yùn)行周期至6h以上，有效改善對(duì)針桿藻的去除效果。該方法在A水廠與D水廠進(jìn)行應(yīng)用，也取得了相同的效果。

藻類在光合作用下通常會(huì)引起水中pH值的升高和溶解氧濃度的增加，但AS與PFS聯(lián)用后，pH值的降低幅度較大，達(dá)到0.7，混凝劑投加量應(yīng)保證pH值的降低在水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)。另外，復(fù)合投加傳統(tǒng)混凝劑，能夠在一定程度上取代預(yù)加氯的助凝脫濁功能，減少氧化劑投加量，以減少鹵代有機(jī)物的形成，提高供水水質(zhì)的化學(xué)安全性。

在生產(chǎn)試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原水針桿藻達(dá)到160×l04cell/L時(shí)，在未使用強(qiáng)化混凝措施的情況下，雙層濾料對(duì)針桿藻的過(guò)濾能力要比單層濾料強(qiáng)，單層砂濾池的反沖洗周期為2~3h，而煤砂雙層濾料濾池的反沖洗周期可提高到4~6h，可以延長(zhǎng)過(guò)濾周期2h以上。另外，在針桿藻突發(fā)增長(zhǎng)期間，不宜使用濾池回收水，同時(shí)水力循環(huán)澄清池因存在回流，對(duì)針桿藻的去除效果差，此時(shí)宜加大排泥量。實(shí)際生產(chǎn)中要關(guān)注出廠水的pH值、鐵、鋁等指標(biāo)，確保其值在規(guī)定的水質(zhì)安全范圍內(nèi)。

3結(jié)論

增加傳統(tǒng)凈水劑AS的投量可以強(qiáng)化對(duì)針桿藻的脫穩(wěn)效果，同時(shí)投加PFS可以提高沉淀效率，強(qiáng)化對(duì)針桿藻的去除效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，先投加20mg/L的AS，反應(yīng)5min后再投加30mg/L的PFS，可有效延長(zhǎng)濾池運(yùn)行周期至6h以上。另外，對(duì)于含高濃度針桿藻的原水，煤砂雙層濾料濾池的過(guò)濾周期要比普通單層砂濾池的延長(zhǎng)2h以上。