岳舜琳（上海市自來(lái)水公司）
金維榮　孫建英（北京市自來(lái)水公司）
劉錫美（武漢市自來(lái)水公司）

　　湖泊水、水庫(kù)水受到生活污水和工業(yè)廢水的污染，導(dǎo)致藻類(lèi)繁殖，以湖泊水為水源的水廠易發(fā)生濾池阻塞，出水有土霉味、魚(yú)腥味。藻毒素的毒性可誘發(fā)消化道疾病、結(jié)膜炎、鼻炎、脾臟疾病及其他疾病，藻毒素致癌[1]。我國(guó)水處理工作者進(jìn)行了大量的試驗(yàn)工作和生產(chǎn)實(shí)踐，本文將對(duì)這些成果做簡(jiǎn)略的介紹和分析評(píng)價(jià)。

　　1 單項(xiàng)工藝湖泊水除藻

　　1.1　濾網(wǎng)除藻
　　1963年華東市政工程設(shè)計(jì)院與上海市自來(lái)水公司等進(jìn)行了此項(xiàng)試驗(yàn)研究[2]，以太湖水為水源，濾網(wǎng)濾速達(dá)21～56cm/h ，相應(yīng)水頭損失2～13cm，30次試驗(yàn)結(jié)果的平均值列如表1。
　　從表1可見(jiàn)濾網(wǎng)除藻效率顯著，除濁、除色、除耗氧量CODMn較差，混凝沉淀除藻不及濾網(wǎng)除藻。

　　1980～1981年湖南大學(xué)、撫順市建設(shè)局與自來(lái)水公司以大伙房水庫(kù)水為原水，進(jìn)行了除藻試驗(yàn)[3]，原水含藻平均203×103/L，在使用國(guó)產(chǎn)Ⅱ號(hào)網(wǎng)（經(jīng)100，緯700）時(shí)，微濾機(jī)產(chǎn)水量可達(dá)30.7～127.2m3/h/m2，藻類(lèi)去除率平均達(dá)61%，浮游動(dòng)物去除率可達(dá)99.7%，水頭損失5～15cm，微濾機(jī)沖洗水率1%，電耗每1000m3耗10kw/h。
　　1.2　直接過(guò)濾除藻試驗(yàn)
　　(1)常規(guī)濾池直接過(guò)濾
　　湖泊水由于濁度低，往往采用直接過(guò)濾，或微絮凝處理，因此有必要試驗(yàn)研究其除藻效果，中南設(shè)計(jì)院在進(jìn)行氣浮去除藻試驗(yàn)的同時(shí)，進(jìn)行了直接過(guò)濾除藻的研究[4]，試驗(yàn)在武漢東湖水廠生產(chǎn)設(shè)備上進(jìn)行，濾池的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)后面2.1（氣浮濾池除藻），試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

　　氣浮－過(guò)濾工藝不預(yù)加氯，氣浮表面負(fù)荷率為5.9m3/m2·h，濾池濾速為10.5m/h，投礬量為22mg/L，直接過(guò)濾工藝經(jīng)過(guò)預(yù)加氯，濾速為9.4m/h，從表2結(jié)果可見(jiàn)，預(yù)加氯不加礬的直接過(guò)濾效果不佳，這是因?yàn)樵孱?lèi)表面有分泌的粘液，藻類(lèi)不易在砂粒表面聚集的緣故。
　　(2)輻射流濾池直接過(guò)濾試驗(yàn)
　　武漢工業(yè)大學(xué)進(jìn)行過(guò)輻射流濾池直接過(guò)濾試驗(yàn)[5]，試驗(yàn)裝置見(jiàn)文獻(xiàn)[5]原水經(jīng)加礬，加助濾劑聚丙烯酰胺后，進(jìn)入旋流反應(yīng)池，反應(yīng)歷時(shí)5min，然后經(jīng)輻射流過(guò)濾器過(guò)濾，輻射過(guò)濾器平面呈扇形，圓心角為22 1/2度，圓心至濾床進(jìn)水表面半徑ro=400mm，濾床水平厚度800mm，垂直高度300mm。底部配水系統(tǒng)采用夾尼龍網(wǎng)的雙層穿孔板，孔板開(kāi)孔率為2%，采用均粒濾料，粒徑1.00～1.25mm，以一雙層濾料濾池作對(duì)比，雙層濾池采用φ1.25～2.00mm的煤，厚400mm，φ0.5～1.0mm的砂，厚400mm，試驗(yàn)結(jié)果如表3。

　　由于采用了聚合氯化鋁絮凝劑及聚丙烯酰胺助濾劑，除藻、除濁效果均較表2直接過(guò)濾為好，輻射流過(guò)濾是減速過(guò)濾，其凈水效果與豎向流相近而略優(yōu)。
　　(3)流化床接觸絮凝澄清池試驗(yàn)
　　武漢工業(yè)大學(xué)進(jìn)行的活性砂絮凝沉淀試驗(yàn)[6]，實(shí)質(zhì)上流化床接觸絮凝澄清（過(guò)濾）試驗(yàn)，其工作原理是上升水流中的微粒在微渦體運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中，依靠活性砂表面吸附的高分子絮凝劑，具有大的表面和吸附力，通過(guò)架橋與網(wǎng)捕作用，截留水中微粒，試驗(yàn)裝置見(jiàn)文獻(xiàn)[6]，試驗(yàn)成果見(jiàn)表4。

　　試驗(yàn)成果表明，懸砂濃度以12000mg/L為妥，液面上升速度以不大于3mm/s為妥，聚丙烯酰胺PAM投加量與投砂的重量比3:10000為宜，活性砂的成熟期1h，初期工作期8h、循環(huán)投砂期0.5h，后續(xù)工作期4h，該項(xiàng)設(shè)備經(jīng)加斜管后，在高負(fù)荷下有防止上升水流挾帶微粒的作用。
　　1.3　生物（接觸氧化）預(yù)處理除藻
　　1989～1991年中南設(shè)計(jì)院在武漢東湖水廠進(jìn)行了生物接觸氧化預(yù)處理除藻試驗(yàn)[7]，試驗(yàn)裝置參見(jiàn)文獻(xiàn)[7]。預(yù)處理池三級(jí)串聯(lián)，內(nèi)裝3m高峰窩填料，由空壓機(jī)供氣，氣水依次逆流、順流、逆流接觸。
　　試驗(yàn)期間原水含藻量為225×103個(gè)/L－21739×103個(gè)/L，表5為氣水比與除藻率的關(guān)系。

　　隱藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)藻類(lèi)易被氧化分解，去除率可達(dá)90%以上，但綠藻門(mén)中的柵裂藻不易氧化，去除率僅43.8%，硅藻由于硅殼難于完全分解，去除率僅為65.4%，氣水比對(duì)水中溶解氧、水循環(huán)、生物膜更新都有影響，從而影響藻類(lèi)的去除率，提高氣水比，有利于提高藻的去除率，水溫與藻類(lèi)負(fù)荷對(duì)除藻率的關(guān)系見(jiàn)圖1、圖2，試驗(yàn)中臭閾值測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。

　　藻負(fù)荷為單位體積填料每小時(shí)負(fù)擔(dān)藻類(lèi)的數(shù)量，水溫低于20℃時(shí)，除藻率隨藻負(fù)荷提高而下降，但幅度不大，如當(dāng)水溫為5.5～10℃時(shí)，藻負(fù)荷自200×107 個(gè)／m3·h，上升到1380×107 個(gè)／m3·h，提高了69倍，而藻的去除率僅從83%下降至67%，可見(jiàn)生物處理對(duì)藻的去除有較好的穩(wěn)定性。有資料說(shuō)明，生物處理除藻的同時(shí)，氨氮的去除率達(dá)80%～95%，除濁率為48%～80%，除色度率為30%～60%，COD去除率為18%～26%，臭閾值冬季去除率為60%～70%，Ames致突變率有所減弱[11]。

　　2 湖泊水除藻組合工藝

　　2.1　氣浮濾池除藻
　　中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)院與武漢市自來(lái)水公司以東湖水為原水進(jìn)行了氣浮濾池除藻試驗(yàn)[4]，試驗(yàn)在生產(chǎn)設(shè)備上進(jìn)行，所謂氣浮濾池是將氣浮池和濾池疊加，氣浮池在上，濾池在下形成的一種水處理池型。
　　夏秋季5～12月采用：預(yù)加氯－絮凝－氣浮－過(guò)濾－加氯組合工藝系統(tǒng)。
　　濾池濾料有效粒徑0.55～0.72mm，K801.73～2.36，濾層厚度600mm，濾速0.4～8.7m/h，試驗(yàn)結(jié)果的平均值如表7。
　　氣浮池結(jié)合濾池凈水，其除藻效果從表7來(lái)看是很好的，我國(guó)武漢、昆明、蘇州等城市都采用此種池型。武漢市東湖水廠采用氣浮濾池工藝多年，原水預(yù)加氯0.8～1.0mg/L，1992～1995年生產(chǎn)實(shí)測(cè)除藻效率如表8。
　　生產(chǎn)上除藻率數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)頗為接近，盡管原水含藻量增加了20倍。 　　　　　　　　　　　　　

　　2.2 活性炭濾池一常規(guī)處理設(shè)備組合工藝除藻
　　試驗(yàn)采用兩個(gè)人工水庫(kù)水源[8]。1985～1990年含藻量平均值分別為2183×103/L及1695×103/L，放射菌測(cè)得值平均分別為2583CFU/mL及2858CFU/mL，臭味閾(TON)分別為9.3及8.2，并測(cè)得第1個(gè)水庫(kù)水中含Geosmin4.6ng/L，2-MIB3.7ng/L。試驗(yàn)證明采用預(yù)加氯及常規(guī)水處理工藝，不能將TON降至標(biāo)準(zhǔn)要求(<4)，采用曝氣法，不僅耗用大量空氣，而且TON亦不能達(dá)標(biāo)。但加1.0mg/L O3，TON可以從12降至4，若用活性炭過(guò)濾，則效果較加O3為好，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出凈水廠的設(shè)計(jì)流程為：
　　預(yù)加氯－常規(guī)處理－GAC過(guò)濾－加氯－出廠
　　某水廠采用這一組合水處理工藝流程已10余年，每年12月至2月底原水不加氯，其余時(shí)間預(yù)加氯3.0～3.5mg/L，原水進(jìn)廠后，加聚合氯化鋁和三氯化鐵，以商品計(jì)分別為4mg/L和8mg/L，采用加速澄清池凈水，上升流速1mm/s，濾池采用煤砂雙層濾料，各厚400mm，濾速7.7m/h，活性炭濾池濾料厚度1500mm。濾速10m/h，1994～1995年兩年除藻效率見(jiàn)表9。

　　3 討論和結(jié)論

　　3.1　飲用水處理工藝尚缺少有關(guān)藻類(lèi)去除的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，考慮到瑞士蘇黎世Lengg水廠采用水質(zhì)深度處理工藝，除藻率高，出水水質(zhì)好這一情況，用以對(duì)比，衡量和評(píng)價(jià)前述各工藝除藻的效率優(yōu)劣應(yīng)是有益的。
　　以表9北京某水廠除藻率與之比較，兩者的原水含藻及除藻率基本相近，因此可以說(shuō)某水廠的水處理工藝是較為合適的，但以表8武漢東湖水廠與表10比較，由于東湖水廠水源含藻量較Lengg水廠水源含藻量大一個(gè)數(shù)量級(jí)，盡管各單項(xiàng)工藝除藻率尚可，但最終除藻率僅75.1%～82.8%，顯然是不夠的，還需進(jìn)一步予以處理。

　　3.2　從各個(gè)單項(xiàng)處理工藝來(lái)看，以不加礬直接過(guò)濾除藻效率為最低，僅31.5%；加礬絮凝沉淀除藻率也不高，40%～55%；而加有PAC及PAM的直接過(guò)濾則有較高的除藻率，77.7%～78%；而采用濾網(wǎng)過(guò)濾則為51%～75.5%，流化床接觸絮凝澄清的除藻率最高81.3%～86.3%，可見(jiàn)絮凝劑及高分子聚合物的作用。
　　3.3　生物處理除藻提供了除藻的單項(xiàng)新工藝，它同時(shí)具有去除CODMn，TOC，NH3-N，除濁以及去除部分致突變物的功能，后續(xù)處理又能降低加礬量，加氯量[10-11]，值得進(jìn)一步研究。
　　3.4　從去除藻毒素的角度出發(fā)，很有必要采用O3氧化甚至結(jié)合活性炭過(guò)濾，期望在對(duì)各個(gè)單項(xiàng)除藻工藝及組合工藝研究基礎(chǔ)上能找到更為理想的湖泊水處理工藝。
　　3.5　正確評(píng)價(jià)一個(gè)水廠的除藻水處理工藝目前還缺少一個(gè)與除藻有關(guān)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定，Janssens等[12]提出水廠除藻最終出水中的葉綠素－a的濃度要小于0.1μg/L，以防止管網(wǎng)中的生物繁殖；Oskam等則認(rèn)為最終出水中葉綠素－a的濃度達(dá)到0.3～0.5μg/L已經(jīng)足夠[12]。他們僅僅考慮了管網(wǎng)中的生物繁殖問(wèn)題，著者認(rèn)為確定除藻水廠的最終出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)還要考慮藻毒素問(wèn)題，這是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，只有認(rèn)真研究了藻毒素的毒性及其在水廠水處理過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化，解決了其分析方法以后才能解決這一問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)
1　王紅岳等.淡水藻類(lèi)污染及其毒性.上海環(huán)境科學(xué)，1995.8(14)38～41。
2　陳寶書(shū)等.微孔濾網(wǎng)除藻的試驗(yàn)研究.給水凈化學(xué)術(shù)會(huì)議論文，中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)市政工程委員會(huì)，1964 ,6。
3　湖南大學(xué)等.洪覺(jué)民執(zhí)筆.微濾機(jī)除藻試驗(yàn)總結(jié).1982,7。
4　中國(guó)給水排水中南設(shè)計(jì)院等.東湖水廠水處理測(cè)試報(bào)告.1984,8。
5 李鏡明等.輻射流濾池直接過(guò)濾處理含藻湖水的試驗(yàn)研究.給水排水,1992,1(75),5～8。
6　李鏡明等.高營(yíng)養(yǎng)化湖水絮凝新工藝的試驗(yàn)研究.給水排水，1993,1(105),14～16。
7　李家新等.高營(yíng)養(yǎng)化湖泊水源生物預(yù)處理研究.中國(guó)給水排水，1992,6(8),4～7。
8　Li Wanying,et al.“Researeh on Odour Origin and Treatment Technology for Resevoir Water”Water and Waste-water Treatment Proceedings of Intemational Conference,July 12～16 1994 Beijing,China VO1.1,P.170～180.
9　岳舜琳.瑞士蘇黎世浪格湖水廠凈化工藝效果.供水排水，1991,3.8～11。
10　岳舜琳.生物氧化在我國(guó)給水處理研究中的發(fā)展.中國(guó)化學(xué)會(huì)第三屆全國(guó)水處理化學(xué)討論會(huì)論文集，1995,11,P13～15。
11　張賜承.東湖水廠自來(lái)水中三鹵甲烷及對(duì)策研究.中國(guó)給水排水，1995,5(11)9～13。
12　Oskam G & et al.“Eutrophication and development of algae in surface Water-a threat for the fnture”.國(guó)際供水協(xié)會(huì)第20屆年會(huì)論文論文集，STECIAL SUBJECT,SS.8-1～8-10。

（本文載自《上海環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)編文集》1999年）