湘江长沙段饮用水源水除藻工艺研究

段玮娟

（湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

近年来随着工农业生产飞速发展，湘江流域废、污水的排放量急剧增加，湘江的污染日趋严重。藻类水华时有发生，尤其在2008年10月下旬与2010年9月中下旬藻类水华暴发严重，阻塞水处理厂的滤池，导致自来水出厂水压、水量下降，造成市区大量小区停水，且江水藻类数量达到一定程度时，源水很容易出现腥味，严重影响人们生活。藻类的过度生长已经成为湘江流域水源水面临的共同问题，研究合理有效的除藻方法是饮用水安全的迫切需求。

1 湘江流域长沙段饮用水源水藻类特征及其影响因子

湘江长沙段浮游藻类主要由硅藻、绿藻、隐藻构成，藻类密度每年有两个明显的高峰，一个在3～4月，另一个在10～11月，藻类数量达到最高而后迅速下降。藻类生长受氮磷污染、温度、pH值影响最为严重，湘江长沙段水质pH值为7.78～7.89，属中性到微碱性，适合多种藻类生长。长沙夏季的充足光照为绿藻的生长提供了非常有利的条件。湘江长沙段水源水中总氮的浓度较高，总氮平均（1.48～3.64）mg/L、总氮严重超标，为藻类的大量繁殖提供了较为充足的营养。

2 三种不同类型的组合除藻工艺处理湘江水的研究

2.1 组合除藻工艺Ⅰ型处理湘江水的研究

（1）实验装置和运行条件。

本实验采用常规处理、臭氧生物活性炭深度处理为组合除藻工艺I型，实验用水为某自来水厂进厂水，实验工艺流程和各单元的运行参数分别如图1和表1。实验研究时期为2011年2月16～23日。实验用水的温度为（8～12）oC，pH约为 7.75。 活性炭滤池内装有已经连续运行1年的生物活性炭。本实验中臭氧投加量为1 mg/L，混凝剂采用的是聚合氯化铝，投加量约为33 mg/L。整个工艺运行过程中的进水流量为1 m3/h。

图1 处理湘江水的全流程组合除藻工艺I型流程图

表1 组合除藻工艺I型各单元的运行参数

（2）组合除藻工艺I型对藻类的去除。

图2反映了组合除藻工艺I型对藻类的典型去除情况。可以看出组合除藻工艺I型各单元都能有效降低水中的藻类，特别是经常规工艺处理后，水中的藻类含量大大降低，而臭氧活性炭工艺能进一步降低水中的藻类。由图2数据计算得知，在本实验研究期间，原水总藻为354万个/L时，常规工艺对总藻的去除率高达87.3%；臭氧生物活性炭深度处理工艺对总藻的去除率约为35.5%。此外，由图2中数据还可得知，整个组合工艺对总藻的去除效果很好，总去除率约为91.8%。因此整个组合工艺能十分有效地去除水中的藻类。

图2 组合除藻工艺I型对藻类的去除

图3反映了组合除藻工艺I型对叶绿素a的去除情况。可以看出组合除藻工艺I型各单元都能有效降低水中的叶绿素a的含量。由图3数据计算得知，在本实验研究期间，原水叶绿素a含量为3.78 μg/L时，常规工艺的去除率高达94%；臭氧生物活性炭深度处理工艺对叶绿素a的去除率约为40%。此外，由图3中数据还可得知，整个组合工艺对叶绿素a的总去除率约为97%。

图3 组合除藻工艺I型对叶绿素a的去除

2.2 组合除藻工艺II型处理湘江水的研究

（1）实验装置和运行条件。

本实验采用臭氧氧化、常规混凝沉淀处理及生物活性炭深度处理为组合除藻工艺II型，实验用水为某自来水厂进厂水，实验工艺流程和各单元的运行参数分别如图4和表2所示。本实验研究时期为2011年 2月 28日～3月 15日。 水温为（9～15）oC，原水pH约为7.8。活性炭滤池内装有已经连续运行1年的生物活性炭。实验期间，臭氧投加量约为1mg/L，混凝剂用的是聚合氯化铝，投加量约为30 mg/L。整个工艺运行期间的进水流量为1 m3/h。

图4 处理湘江水的全流程组合除藻工艺II型流程图

表2组合除藻工艺II型各单元运行参数

（2）组合除藻工艺II型对藻类的去除。

图5反映了组合除藻工艺II型对藻类的典型去除情况。可以看出组合工艺各单元都能有效降低水中的藻类，特别是经臭氧预氧化和常规工艺处理后，水中的藻类含量大大降低。由图数据计算得知，在本实验研究期间，原水总藻为411万个/L时，臭氧氧化对总藻的去除率约为39.2%；常规工艺对总藻的去除率高达82.4%；而生物活性炭滤池处理工艺对总藻的去除率约为18%。此外，由图5中数据还可得知，整个组合工艺对总藻的去除效果很好，总去除率约为91.2%。因此整个组合工艺能十分有效地去除水中的藻类。

图5 组合除藻工艺II型对藻类的去除

图6反映了组合除藻工艺II型对叶绿素a的去除情况。组合工艺各单元都能有效降低水中的叶绿素a的含量。由图6的数据计算得知，在本实验研究期间，原水叶绿素a含量为4.01 μg/L时，臭氧氧化对叶绿素a的去除率约为 32%；常规工艺的去除率高达80%；而生物活性炭滤池处理工艺对总藻的去除率约为20%。由图6中数据还可得知，整个组合工艺对叶绿素a的去除效果很好，总去除率为96.5%。

2.3 组合除藻工艺III型处理湘江水的研究

（1）实验装置和运行条件。

图6 组合除藻工艺II型对叶绿素a的去除

本实验采用陶粒滤池生物预处理、常规处理及活性炭深度处理为组合除藻工艺III型，实验用水为某自来水厂进厂水，实验工艺流程和各单元的工艺运行参数分别如图7和表3所示。

图7 处理湘江水的全流程组合除藻工艺III型流程图

表3 组合除藻工艺III型各单元运行参数

本实验期间的水温为（9～17）oC，实验期间用水pH约为7.8。在本实验开始之前生物滤池内和活性炭滤池内生物膜已经挂膜成熟并经历了约3个月的连续运行。本试验研究时期为2011年3月20日至2011年4月14日，深度处理工艺仅是生物活性碳过滤工艺。本试验研究期间，所用混凝剂为聚合氯化铝，投加量较低，仅为5mg/L。整个工艺运行期间的进水流量为1m3/h。各生物处理单元出水溶解氧浓度均高于5mg/L。

（2）组合除藻工艺III型对藻类的去除。

图8反映了组合除藻工艺III型对藻类的典型去除情况。由图8数据计算得知，在本实验研究期间，原水总藻为498万个/L时，陶粒生物滤池对总藻的去除率为34.5%；常规混凝沉淀处理工艺对总藻的去除率约为48.5%，而活性碳处理对总藻的去除率约为54.8%。此外，由图8中数据还可得知，整个组合工艺对总藻的去除效果没前面工艺的去除率好，总去除率约为84.7%。

图8 组合除藻工艺III型各单元对藻类的去除

图9反映了组合除藻工艺III型对叶绿素a的去除情况。可以看出组合除藻工艺III型各单元都能有效降低水中的叶绿素a的含量。由图3.3数据计算得知，在本实验研究期间，原水叶绿素a含量为4.74 μg/L时，陶粒生物滤池的去除率为20.5%；常规混凝沉淀处理工艺对叶绿素a的去除率约为65.8%，活性碳处理对叶绿素a的去除率约为75.2%。此外，由图9中数据还可得知，整个组合工艺对叶绿素a的总去除率约为93.2%。

图9 组合除藻工艺III型各单元对叶绿素a的去除

3 结论

在实验条件下，三种组合除藻工艺均具有一定的除藻效果。常规处理、臭氧活性炭深度处理组合除藻工艺I型对藻类的去除率为91.8%；臭氧氧化、常规处理及生物活性炭深度处理组合除藻工艺II型对藻类的去除率为91.2%；陶粒生物滤池预处理、常规处理及活性炭深度处理组合除藻工艺III型对藻类的去除率为84.7%。此三种组合除藻工艺，为将来可能兴建的以湘江为水源水的安全供水工程或已有自来水厂的改造提供参考。

1梁文艳，曲久辉.饮用水处理中藻类去除方法的研究进展[J].应用与环境生物学报，2004，10（4）：502-506.

2余冉，吕锡武，稻森悠.生物接触氧化预处理水中藻类及其毒素[J].中国给水排水，2002，18（12）：9-12.

3胡鸿钧，魏印心.中国淡水藻类：系统，分类及生态[M].北京：科学出版社，2006.