高分子富集+生物挂膜处理藻类污染水库水体

江家登

摘要:本文在对福州东区水厂高藻水的处理过程中，通过结合生产情况和国内外的先进技术，选择使用高分子富集+生物挂膜处理东厂藻类污染的原水，通过试验结果分析通过这个方法处理的水体可以保证出水水质的安全，在此基础上东区水厂增加试验项目，使用生物挂膜处理原水，结合生产运行情况，预计出使用这种方法，当藻类污染在什么级别的情况下还能够保证出水水质的安全。

关键词：高藻水，高分子富集，生物挂膜，气水比，藻毒素

福州市东区水厂原水性质为水库水体，水源的水质以浮游藻类污染和水质富营养化问题尤为突出。浮游藻类的大量繁殖可能引起水体藻毒素污染与藻类死亡后产生的二次臭味污染。随着原水水质不断恶化，东区水厂夏季藻类数量已经由2003年的103-4个/l上升到现在的106-7个/l。进年来，东区水厂原水出现大量藻类滋生现象，在水处理过程中还存在沉淀池中的藻类二次生长，对出厂水质造成了严重的影响。

为保证供水安全，东区水厂结合国内外的先进技术和生产经验，制定高分子富集+生物挂膜处理藻类污染水体的方案，通过试验希望实现在保障安全供水为前提条件下，兼顾技术的合理性、可行性，最低限度增加生产成本。

1.生产试验工艺流程图

2. 试验材料

2.1 原水水质

原水温度基本在为28℃，浊度段-为6—15NTU，藻类个数为5.9×106个/l－1.2×10７个/l。

2.2 化学药剂

PAC：混凝剂聚合氯化铝(AL2O3质量含量10%)，PAM：高分子助凝剂聚丙烯酰胺。

2.3生物材质

多孔聚酯。

2.4 仪器及设备

中试试验设备、显微镜、溶解氧测量仪。

2.5中试的设计

中试试验设备的设计：L×B×H=6m×1.2m×1.1m，进水量3t/h,停留时间2.5h。

填料悬挂方式：中试设备前半部分（3m内）进行合理悬挂，填料填充率为2%。

曝气方式：实验初期气水比选择1：1（试验中期再确定最合理的气水比），按要求对填料的填充区域进行沿程均匀曝气。

3．试验的实施

3.1挂膜试验启动

生物接触氧化反应器填料挂膜方法主要有动态自然挂膜法和人工挂膜法。动态自然挂膜法不需要引进接种污泥，不需向反应器内投加促进微生物生长的营养物质，只要让原水连续流经填料表面，这样原水中的微生物就能够在填料表面上富集生长并形成一定厚度的生物膜；人工挂膜法则需要引进接种污泥，并向反应器内投加促进微生物生长的营养物质，使微生物在填料上富集生长。

东区水厂投加的助凝剂ＰＡＭ对生物的生长有很大的促进作用，在试验过程中选择动态自然挂膜法。2010年8月27日进行生物挂膜试验，从沉淀池初级沉降后直接取水，通过悬挂填料的中式设备，然后观察填料上的变化情况，以观察膜的形成状况。填料的颜色是黑色的，挂膜初期的几天内，填料的外观不断发生变化，逐渐出现由泥黄色到黄褐色的变化，填料上的膜也逐渐增多，由点状分布到均匀分布。一周后对填料样品进行镜检，发现生物膜上的微生物数量较大，基本判定生物挂膜已经成功。为保证生物的稳定生长，增加几天的挂膜时间。

3.2挂膜试验后的连续性藻类去除试验

2010年9月8日进行首次取样试验，原水浊度：7.14NTU，气温：36℃，水温：28.3℃，PAC投率：19.3mg/l，PAM投率：0.12mg/l，原水藻类数量：1.2×10７个/l。

表一高分子富集后藻类的去除率及生物挂膜对剩余藻类的去除率

2010年9月14日—9月17日进行连续性试验，其气温34—35℃，水温：28℃，PAC投率：19.3mg/l，PAM投率：0.12mg/l，原水藻类数量基本在6×10６个/l。

表二连续性取样后的数据

数据分析：

1、从表一数据可以看出，当原水中藻类含量超过1.0×10７个/l时，高分子富集藻类的效果无法满足安全的出水效果，沉淀池出水藻类数量超过10６个/l。虽然国家对藻类个数没有明确的限值，但超过行业的标准，行业标准藻类数量应小于1.0×10６个/l。但是通过生物填料后藻类数量继续下降，膜后的藻类数量下降至2.5×10５个/l。

2、表二进行的试验中从9月14日—9月18日数据可以看出，东区水厂现阶段的原水的高藻期藻类数量基本维持在6.0×10６个/l，其数据对现有的东区水厂的原水具有一定的代表性。但藻类数量基本维持在6.0×10６个/l时候，其通过高分子富集后的出水藻类都到达或者接近行业标准，能够比较安全的处理藻类污染的问题。

3．试验中的9月19日的数据则代表夏季东区水厂藻类数量较低时候的情况，其藻类处理过程中使用高分子富集效果完全可以保证生产的安全性。

4.通过对不同阶层的藻类数量分析得出：以现有东区水厂的原水情况，在夏季增加高分子投率能够基本保证生产的安全性，但是在应对可能发生的藻类突发事件上，高分子的处理效果就表现出一定的局限性，随着原水水质的恶化单一的方法处理藻类问题已不能满足长期的安全生产需要，因此使用“生高分子富集+生物挂膜联合技术处理藻类污染水库水体”的方法在东区水厂现有的生产情况下比较经济、合理、有效。

3.3藻毒素指标的试验

在进行藻类去除试验中对有几个代表性的水质进行了藻毒素指标的检测，检测数据如下：

日

表三东区水厂不同藻类数量的藻毒素含量急去除情况

数据分析：

从东区水厂原水中含有不同数量级别藻类数据分析，其在高藻期时候的藻毒素含量都没有超过国家标准，其中主要由于东区水厂在夏季其藻类主要以硅藻及绿藻为主，蓝藻含量较低，因此藻毒素数量较少。

3.4气水比试验

在按照1：1气水比进行试验的过程中发现，在填料填充区域水体溶解氧含量基本保持在6.8—7.2mg/l,而东区水厂原水溶解氧基本保持在6.6—6.8mg/l,从溶解氧数据分析，在试验过程中的1：1气水比超过生物生长的使用标准，为保证以后可能合理地在生产上应用，对不同气水比进行了试验，寻找合理的气水比。

表 四 不同气水比下水体中溶解氧的溶度

数据分析：

通过气水比试验可以看出为保证生物正常生长，需要保证水体中的溶解氧溶度超过6.0mg/l,基本可以确定生物挂膜的气水比选择在0.7—0.8：1比较合适。

4.试验方法抗藻类污染的能力预计

4.1东区水厂使用高分子富集藻类生产情况

从2009年夏季开始，东区水厂使用高分子富集藻类，在夏季藻类数量较大时候，藻类去除率超过80%，而在藻类爆发期间藻类去除率可以達到90%，从生产经验可以看出藻类数量越高，藻类的去除率会相应上升，但是高分子富集藻类的数量有一定的限值，因此在藻类爆发期使用高分子富集藻类的单一方法无法保障出水水质的安全。

4.2生物挂膜处理东区水厂原水水体试验

2010年夏季东区水厂通过高分子富集+生物挂膜处理方法处理东厂夏季藻类污染水体，试验结果表明在东厂高藻期季节，通过两种除藻方法串联的情况下能够保证东区水厂出水水质安全。

在此前提下，2011年东厂使用生物挂膜处理原水藻类，分析其除藻效果。

2011年7月25日在中试设备进行重新挂膜试验。

2011年8月17—25日进行挂膜后的连续运行。

表 五 生物挂膜处理东厂原水的数据

数据分析：

使用生物挂膜直接处理东区水厂原水，藻类的去除率基本保持在80%左右。

4.3生物挂膜处理东厂原水结果分析试验的抗污染能力

从试验数据分析，在东厂高藻期时候，使用高分子单一处理方法可以去除藻类数量约90%，而使用生物挂膜单一方法处理东厂原水可以去除藻类数量约80%。通过试验分析，使用高分子富集+生物挂膜串联处理藻类污染的水体，同时考虑东厂的加氯系统（生产过程中分析滤后水加氯后水体在清水池中停留时间3小时，藻类去除率>50%）,使用串联方法东厂可以承受108个/l数量级的藻类污染。

5. 东区水厂的远期规划

东区水厂夏季藻类数量已经由2003年的103-4个/l上升到现在的106-7个/l。

其藻类基本以每年1.5—2倍的速度在持续增长，2010年夏季东区水厂藻类平均已经达到了5.0×106个/l，而2011年夏季藻类数量平均可能达到1.0×107个/l。当藻类数量达到1.0×107个/l时候，已经达到了东区水厂现有的处理极限，为保证应对可能出现的藻类污染继续恶化的问题，建议在东区水厂沉淀池中段（20—70m处）进行生物挂膜，保证合理、安全、经济的解决藻类污染问题。

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