出　　自 ：《 凈水技術 》 1999 年 第 1 期
發表時間： ： 1999 － 3

王學云 高乃云 (同濟大學)

摘要： 本文主要綜合介紹了水中藻類產生嗅味的種類以及目前藻類去除和控制的方法。

關鍵詞： 藻類 二氧化氯 除藻

1. 引言

　　嗅味藻類是低級植物，具有葉綠素，有光合作用的機能。藻類的細胞結構 ( 除藍藻外 ) 是在細胞內含有細胞核膜，將細胞核與細胞質明顯分開。藍藻微小，細胞結構簡單，沒有核膜，與細菌相似。水中的藻類在大小、結構上有很大差異，小的藻類肉眼看不見，要在顯微鏡下才可見。大的藻類如我們吃的海帶。生長在太平洋東岸寒流中的巨藻可達 100 -400 米 。
　　 給水系統中的大部分藻類都是普通的，常見的是單細胞菌落型和絲狀綠藻和蘭綠藻、硅藻和鞭毛藻。它們可以存在于水中，在水中浮游，有些是著生藻類 ( 附著別的雜質上生長 ) 。在給水系統中，許多藻類，特別是著生藻類會產生令人不愉快的異嗅和異味，已經引起人們的重視。例如，座落于太湖邊上的某石油療養院的小型自來水廠，直接取用太湖水為水源，供應療養院用水。其工藝流程主要采用機械加速澄清池和無閥濾池。每逢夏季，機械加速澄清池表面往往積累了厚厚一層附著在泥土上的藻類，出水中充滿了魚腥味，給人一種極其不愉快的感覺。實踐證明，自來水廠的常規處理方法難以去除藻類所產生的異嗅和異味。目前，研究除藻問題已是給水處理發展中必不可少的課題。

2 ．水中的藻類與嗅昧

2.1 活藻

　　活藻可產生許多揮發性的和非揮發性的有機物質。這些有機物或者是簡單的光合作用的產物，或者是由較簡單的化合物合成為較復雜的化合物，變成異養有機物 ( 如細菌和真菌 ) 的食物。給水系統中，這種細胞外的產物會引起異嗅和異味。而且藻的細胞外物質分解是另外一個潛在的引起嗅味的源泉。大部分產生嗅味的有機化合物是活藻釋放的，包括小分子量和大分子量物質。

2.2 死藻

　　死藻可以通過兩個途徑引起異嗅和異味。其一，死亡藻類 ( 特別是無纖維素細胞壁藻類 ) 細胞的解體，使得細胞內物質進入水中，釋放出嗅味化合物；其二，死藻可作為放線菌等細菌的食物，放線菌可產生嗅味化合物。據有關資料報道口腐爛的藍綠藻可以產生各種各樣的嗅昧硫化物，包括甲烷硫醇、異丁硫醇、 n —丁基硫醇、二甲基硫醚＼三硫酸二甲月旨。活藻會釋放代謝物。當藻腐爛時，藻的產物就會釋放出來。許多產物會引起嗅味，特別是藍綠藻產生的酚類化合物。但不是所有的產物都會引起嗅味， Slater 和 Block(1983年 ) 通過對某河水的評價指出，藍綠藻產生揮發性化合物，其中許多會引起嗅味。

2.3 藻類產生的嗅味的類型和藻類的代謝物。

綜上所述，水中各種不同類型的藻類會產生不同的異嗅和異味，造成水臭。如果我們把藻類產生的異嗅和異味作為一個系統，這個系統用函數 Ф(x) 來表示，系統要素變量為 X1 ， X2 ， X3 ， K4 ，它們之間的關系可用式 (1) 來表示Ф(Xi)=F(X1 ， X2 ， X3 ， X4) (1)式中： X1 一魚腥味； XI 一霉味和泥土味； X3 一青，草味； K4 一芳香味。

系統中各要素變量的具體特性如下：
a ．魚腥味——魚腥味是由有色鞭毛藻和硅藻產生的，實踐證明，當魚腥味明顯存在 時，往往意味著有機物的大量存在。b ，，霉昧和泥土味——有人認為這兩種味道月：青草味和霉味的變異和混合的氣味。實際上：．產生泥土氣味的有兩種化合物，甲基—異冰片 (2-methylisobomed) 和土臭素 (geosmin)o 這兩種化合物，即使濃度很低，只有幾 n 妒 1 ，也能聞到。它們抗化學氧化性能很強，氯氣和高錳酸鉀都不能消除這些氣味。
c ．青草味——這種氣味是由綠藻產生的最常見的嗅味，特別是在有機物大量存在時，能夠明顯地聞到青草味。據報道，某些藍綠藻，偶見硅藻和有色鞭毛藻也會產生這種嗅味。
d ．芳香味——芳香味包括水果＼蔬菜、調料氣味和令人討厭的味道，如大蒜味等。這些嗅味主要是由一些有色鞭毛藻和硅藻產生的。Palmer 認為，腐敗的氣味常常是由過多的藍綠藻或綠藻引起，腐爛的藻群也會產生這種氣味。Seppovaara 指出，根據他本人所做的研究工作得到的數據表明，特別的嗅味是由各種類型的藻產生的。例如，氯酚、三碘甲烷和藥味的復合嗅味由藻類代謝物的氯化和副產物的分解作用產生，產生氣味代謝物的藻類的臨界濃度見表置。

3 ．藻類的去除

3.1 ，傳統的除藻法

　　對含藻水處理的傳統方法是用硫酸銅、預氯化殺藻，用氣浮法除藻。含藻量少和處理水量不大時，可用硫酸銅。由于硫酸銅價格貴，又具有毒性，一般在游泳池水處理中常有使用。原水中加氯，可殺死藻類，并可防止藻類堵塞輸水管和濾池。但原水中若藻類含量大，勢必加氯量增加，會導致出廠水中的氯仿和四氯化碳含量增加。氣浮除藻，效果較佳。藻類不易沉淀，則利用‘氣浮工藝使其上浮而去除。氣浮處理中利用通入水中的大量微小氣泡，使氣泡粘附在藻類上，即可快速上浮，使固液分離。據某水廠測定，該廠的氣浮工藝除藻率可達 60 ％以上。
　　 據考察，美國許多水廠附近設有調節水庫，庫水中含有藻類，常采用三種方法除藻：
(1) 當藻類含量較高時，每天用專用船向水庫中投加 CuS04 溶液，其投加量為 0.5 －0.7mg/L ；
(2) 當藻類含量不高時，在進入水廠的原水中投加 K 2 MnO 4 ；
(3) 當藻類含量低時，在進入水廠的原水中加氯。

3.2 二氧化氯除藻

　　1995 年，美國費城以二氧化氯替代硫酸銅作為水庫水的除藻劑。近年來，隨著人們對 ClO 2 的深入研究，認為二氧化氯可作為一種有效的除藻劑。二氧化氯除藻的機理是，藻類的葉綠素中的吡咯環與苯環非常類似，二氧化氯對苯環具有一定的親和性，能使苯環發生變化而使其無臭無味，二氧化氯也同樣能作用于吡咯環，氧化葉綠素，使其新陳代謝終止，使得蛋白質的合成中斷，導致藻類死亡，而且二氧化氯和藻類的反應極快，能夠有效地控制霉味、魚腥味等。

3.3 臭氧和活性炭處理

　　日本福間町水廠由于水庫較小、較淺，藻類容易繁殖，有時有異味，該廠僅在水位低、藻類多、氣味大時增加臭氧和活性炭處理設備，使藻類得以控制。北京田村山水廠水源來自密云、懷柔及官廳水庫，經常規處理后，出水水質達不到要求。當增加了臭氧—活性炭深度處理后，獲得了滿意的處理效果口向反應沉淀池的適當位置投加粉末活性炭 (PAC) ，作為助凝劑，可以強化反應沉淀池對藻類的去除，特別是在藻類繁殖的季節，用此方法可以作為一個應急的措施。活性炭去除泥土氣味特別有效，且最常用的是 PAC 。1995 年 5 月，美國芝加哥的供水部門在異嗅和異味季節到來之前，就開始投加大約 2.4 mg/LPAC ，到七月中旬，當水中開始出現甲基—異冰片 (MIB) 時， PAC 的投加量逐漸增加到最大值 11 mg ／ L ，異嗅和異味最大的季節過后， PAC 的投加量隨 MIB 濃度的減小而減少，減到 1.2mg/L 時，再投加一個月，并對 MIB 進行持續監測，直到濃度降到 5ng/L 。

3.4 慢濾池過濾

　　瑞典的斯德哥爾摩水廠，快濾池的濾后水至慢濾池 ( 單池面積為 500 -2400m2 ，濾速僅為快濾池的 1 ／ 30 ，砂層厚度為 1m ) ，水中大部分殘留的極微小的藻類被截留在慢濾池濾層表面或里面。

3.5 微濾機過濾

　　德國的 Slipplingen 水廠，在原水加藥之前，用微濾機將原水中所含大部分藻類等顆粒物質除去。

3.6 生物濾池

　　以色列人的生物濾池用麥桿作為基質 ( 一個 1m3 的 PVC 池，裝有 50Ke 麥桿 ) ，可去除 75 甲。的藻生物量。生物濾池是生物除藻的一種。生物除藻主要利用生物膜上的微生物對藻類的絮凝和吸附作用，把藻類從水中分離出來。藻類一部分被沉降，一部分被微生物氧化，還有的被原生動物所吞噬。

3.7 投加更多的 Fe 3 或 A1 3

　　據報道，由藻類產生的有機物對絮凝和過濾有影響，其原因是藻類細胞外有機物中的酸性物質與絮凝劑 ( 鐵鹽或鋁鹽 ) 水解產物之間反應形成表面絡合物。而這一有機物表面絡合物的形成，需要酸性有機物有一個特殊的結構， FeOOH 的周邊 =Me — OH 基團能與 OH ·離子鍵聯。這樣，在空缺區域有 OH — 和 COOH — 基團的有機分子就可作為水合 A1203 的配位體。當 pH<5 時，離解平衡的芳香族有機物在鄰位擁有 OH — 和 COOH — 基團；當 pH>5 時，質子化有機物就形成表面絡合物，對絮凝有較強的干擾作用，有機物缺乏羧基時則不會對絮凝產生干擾。當上述有機物濃度為 1.5 — 2mg/L 時，其對絮凝的影響程度與鐵鹽投量有關，如果有機物濃度增加，鐵鹽投量減少，絮凝立刻受到干擾；當鐵鹽投量為 3mg ／ L 時，溶解性有機碳大于 1.5mg ／ L 時，濾后水濁度和殘留鐵濃度均有所增高；溶解性有機碳大于 2.1mg ／ L 時，礬花即刻穿透濾池；溶解性有機碳濃度達 5mg ／ L 時，濾池極易堵塞。
　　 因此，投加更多的 Fe 3 ＋ 或 A1 3 ＋ 鹽，以增加這些金屬離子的水解絡合物的數量可在一定程度上補償由于表面絡合物的形成對顆粒脫穩和聚集的影響。綠藻細胞外有機物濃度與鐵鹽投量的關系見圖 l ，鐵與溶解性有機碳 (DOC) 之比為 3 ：1 ，其它藻類也有類似的結果。

4 ．藻類控制

　　以水庫和湖泊水作為水源的自來水廠，往往會碰到藻類帶來的困惑。如上海月浦水廠從蓄水庫取水，每年的三月下旬四月初，庫中水溫上層熱，下層冷，藻類繁殖很快。由于藻類難以沉淀，造成濾池堵塞 ( 僅能過濾 2-3 小時 ) 。該廠采取有效措施：一是減少原水在水庫中的停留時間，提高水庫的換水率，使藻類來不及生長，同時使水庫中雜質來不及沉淀，保持渾濁狀態，太陽光難以射人，藻類的光合作用困難。二是向水庫中投加漂白粉，用藥劑控制。實際上向含藻原水中投加泥漿也可以控制藻類藻殖。