莲坂水厂综合除藻技术

2016-08-09谢小明

厦门科技 2016年1期

谢小明

莲坂水厂综合除藻技术

谢小明

前言

饮用水水源地富营养化导致的藻类滋生，已成为影响自来水水质安全的一个重要因素。水中藻类滋生超过一定数量时，特别是因过度繁殖形成水华，不但会产生恶臭，部分藻类产生的藻毒素也会严重危害人体健康。含藻源水进入自来水厂后，对制水工艺、药耗以及构筑物池壁都会产生不利影响，主要表现在：

1.藻类生长使水体溶氧量、有机物增加，矾花密度降低，沉淀去除率下降，需投加大量混凝剂和消毒剂，且藻类生长或死亡均会对水体释放毒素，严重时需增加活性炭吸附、二氧化氯前置消毒等工艺以消除影响。

2.藻类大量繁殖易堵塞滤池滤料层。当藻类数量大于2×106个/L时，滤料层会严重堵塞，缩短过滤周期，减少产水量，增加反冲洗水量和频次，并严重影响出水水质。

3.形成藻类滋生恶性循环。自来水厂混凝土池壁由于藻类生长的长期影响，池壁粗糙老化，反过来又给藻类、摇蚊、水垢和青苔的寄生提供良好的繁殖场所，既影响制水过程中的感官质量，又增加了清洗频率和工人劳动强度。

莲坂水厂除藻方法

厦门市莲坂水厂于1958年投入运行，设计处理水量5万吨/日，是厦门市早期重要的水厂之一。工艺为初期沉淀→折返混凝→斜板沉淀→双阀滤池→二氧化氯消毒（图1）。

图1莲坂水厂处理工艺流程示意图

莲坂水厂蓄水池可用池容为4.8×104m3，总容积约10 m3。早期莲坂水厂源水水质较好且制水量大，水力停留时间短，藻类污染不明显；近年来由于水源地富营养化现象加重，且源水出现部分时间停供，导致莲坂水厂制水量降至2-3万吨/日；夏季气温升高后，因蓄水池未及时清淤，蓄水池中藻类大幅增加，含量可达1.5×108个/L，表面pH值接近10，严重影响莲坂水厂的制水工艺及水质安全。经过不懈努力，莲坂水厂不改变现有工艺流程，不增加大型设备和处理构筑物，有效降低了藻类生长影响，实现了水质合格率100%，且长期保持低药耗和低能耗。其成功经验如下：

1.生物治理

向蓄水池内投放鱼苗和螺类。花鲢或白鲢每增加1Kg体重就能“消灭”40-50 kg蓝藻，鲤鱼和螺类能有效分解鲢鱼粪便，为莲坂水厂的生物链养殖治理藻类污染提供了便利条件。当藻类数量较少时，蓄水池中自然生长了一些鱼类、螺类等，形成生态链；当藻类数量慢慢增加，通过增加鲢鱼、芦台鲌鱼等食草鱼类和一定的鲤鱼、石螺投放，有效控制藻类生长。

2008年开始，二年一次进行春季投放花鲢和白鲢，冬季捕捞大的鱼（罗非鱼、花鲢和白鲢鱼）。首先投放鱼苗时应充分考虑鱼体大小。太小成活率较低，且易通过进水口、出水口游走，太大使用不了几年就得出库。因此，投放的鱼体大小宜在2指宽左右。其次，鲢鱼的放养密度也不宜太大，特别在水位较低时，生物体密度会成倍加大，易造成鱼类夜间缺氧甚至死亡。根据实践，其最佳的投放密度约为20-61g/m3。此外，由于鲢鱼具有逆流而上的习性，且耐缺氧能力极差，水厂工艺进水管口务必安装防护网，以避免进水时大量鲢鱼逆流钻进暗管无法回游而导致缺氧死亡。

该除藻方法效果明显，投资少，见效快，管理费用低廉，无有毒有害副产物产生，水中藻类数量显著下降，且水体腥味、饮水口感、处理难度和制水药耗（氯耗和矾耗）均有显著改善。

2.缩短蓄水池水力停留时间

经过实际研究发现，当前农业总产值中，种植业占据着十分重要的位置，几乎是其他产业的一半左右，这意味着种植业发展水平得到了显著提升，但还存在很明显的农业产业结构单一问题。也正是因为当前农村经济产业结构较为单一，种植业的比重较大，所以很容易对农业经济建设带来影响，如果产品的价格出现下降，那么农民也很容易出现经济损失[4]。

对莲坂水厂的2#蓄水池进行短流，并与1#蓄水池的进水口进行取样比对并分析DO数据（表1），可知：短流后的2#蓄水池的源水因停留时间短，藻类光合作用时间和数量相应降低，产生的氧气量也有所减少，出水DO含量比1#蓄水池显著降低。每年夏季来临，当池内pH不断升高，对制水产生一定影响时，则实施短流工艺，超越1#、2#蓄水池，能有效减轻制水的困难，该方法对低浊度水源水也极为有效，可实现更低矾耗制水，提高出水水质。

表1各进出水口取样数据（单位：mg/L）

3.蓄水池吸水口增加挡渣板

藻类生长受光照条件限制，基本只在水面至水面下50cm的区间内生长（见表2）从检测结果看（表2），蓄水池取水口处的pH值最高从9.8下降至7.1以下，与进水水质相同。另蓄水池吸水口由于进水量大，在吸水口水面易形成大漩涡，致使表面藻类被吸入。

表2吸水口垂直深度水样pH检测数据

因此，在蓄水池吸水口附近增设了往下悬挂的深度1.8m的不锈钢挡渣板，不仅可有效拦截漂浮在水面上的油脂、树枝和树叶等残渣和垃圾，且保障了蓄水池只吸取下层水。2013年投入使用后，吸水口附近水面几乎无漩涡，将藻类控制在吸水口以外区域，配合鱼类生态除藻可有效控制藻类进入后续处理环节。

4.定期进行蓄水池积泥清理

源水中含有较多有机物和营养物质，易沉积在蓄水池中，易造成水体富营养化滋生大量藻类。因此应定期进行蓄水池积泥清理，可以有效降低藻类大量生长风险，莲坂水厂清理周期为3-4年/次。

5.对滤池和斜板沉淀池进行遮阳网加盖

藻类生长需要阳光，破坏其光合作用是治理藻类污染的可行方法。为减少光合作用的发生，莲坂厂从2013年开始，将双层遮阳网固定在滤池、斜板沉淀池上隔挡阳光，成本低廉，不但实现了遮阳网的遮光作用，而且便于进行滤池、斜板沉淀的清洗，有效遏制滤池藻类生长。实践结果表明，在水质稳定的情况下，没铺设遮阳网的滤池藻类繁殖，水体成绿色，一般运行10天左右就要对其池壁进行一次冲洗，由于藻类的作用，泥、藻紧固的沾在池壁上，需要近2 h冲洗，且难以冲洗干净。而铺设遮阳网后，藻类生长极其稀少，几乎不需清洗（系统有自动反洗功能，可将积泥自动冲洗干净），使滤池池壁变得更加洁净、卫生，大幅减少员工劳动强度。

6.进行混凝前加氯

采用加氯方式杀灭部分藻类。前加氯能杀灭一定的藻类，并能去除水中的一部分异味。夏季时在蓄水池吸水口处投加适量氯气，适当增加矾投加量，并加强排泥，可有效解决水中少量藻类对制水工艺的影响。

莲坂水厂前加氯分为连续投加和间隙投加两种。当生产池池体内藻类较多影响沉淀、过滤和消毒时，可采用间隙投加。根据池体内藻类多少从每周到每月或数月一次，每次投加量为正常消毒的2-3倍。投加时间为进水到滤池出水的整个停留时间，后进行滤池反冲洗，将污染物反洗排放。连续投加主要是在进水藻类大幅增加，则可在进水处根据藻类数量进行连续投加，剂量一般为消毒剂量的1/3-1倍，能有效杀死藻类，再通过沉淀和过滤将其去除。第二种方法会增加一定的生产费用，并会产生一定的氯衍生物，因此需严格控制投加量。

7.运用活性炭吸附去除藻类及其代谢产物

活性炭的比表面积大，吸附能力强，可用于吸附去除水中分子量（或颗粒直径）较大的吸附质。活性炭表面具有微弱的极性，不仅可去除水中的非极性吸附质，还可去除极性吸附质，甚至某些微量金属离子及其化合物。粉末活性炭的粒径一般为10～50μm，颗粒小，比表面积大，吸附速度快，一般情况下可与混凝过程相结合。

莲坂水厂采用将活性炭混合在矾液中，再投加到源水中，活性炭可混合吸附水中的有机和无机杂质，同时可增加絮凝矾花的核心作用，提高悬浮颗粒的碰撞机会，可显著提高混凝工艺的处理效果，活性炭粒吸附后绝大部分在沉淀池中沉淀，经排泥系统排出，实现除藻和除异味、净化水质的作用。该工艺为应急工艺，应用于季节性水质恶化时的间歇处理，每年演练一次。

8.使用二氧化氯

2013年，莲坂水厂升级为二氧化氯消毒工艺。二氧化氯具有强氧化性，消毒能力强且衍生物少，兼具除藻、除锰、去异味的能力。通过设置投加点从取水点、单组沉淀池、滤前等，获得了大量数据，确定了最佳投放点和剂量。对控制水华，采用取水点连续投加方式，浓度根据水体pH值控制投加浓度在0.25-0.46 ppm之间，能有效杀灭藻类，降低土腥味，并确保亚氯酸盐和氯酸盐值不过高;对池体除藻和螺（藻和螺的生长会减少斜板过流孔的截面积，从而影响斜板沉淀效果和过流量），应采用单组沉淀池投加方式，投加的浓度在1-2ppm，夏季每月进行1-2次，每次在晚间进行4小时;对滤前投加能有效的改善滤沙的特性，宜采用每个滤池反洗前单独投加（二氧化氯泡腾片)，投加后停止过滤半小时以上，进行反冲洗，反洗时能明显看到水体变绿，并有较大的藻类腐败气味，滤池除藻取得理想效果。

9.各在线仪表使用，实现更精确投加控制

结合实际运行经验，在进水、滤前、滤后、出厂水安装流量、pH、浊度、温度（水温）、二氧化氯及亚氯酸盐等各在线仪表，识别各处水质的变化，多点反馈投加情况，自动修正矾液、二氧化氯投加量，从而实现工艺稳定和精确投加，为莲坂水厂除藻和水质稳定提供了重要支持。