次氯酸钠浸泡法脱除原水管壁淡水壳菜试验

倪杭娟，张秋勉，郭应达

(杭州萧山供水有限公司，浙江杭州 311203)

淡水壳菜(Limnopernafortune)，俗称江瓜子，英文名golden mussel，双壳纲，贻贝科[1]，群栖性动物。一般繁殖季节为2月—9月，繁殖门槛水温为16～17 ℃[2]。萧山区饮用水取自钱塘江，地处副热带季风气候区[3]，水体中的藻类和有机质丰富，为淡水壳菜的生长提供了良好的环境，淡水壳菜分布密度较大。它们附着在原水管壁，易在原水管壁形成牢固的贝壳层。在取水口原水管道施工时，可观测到3～5 cm的贝壳层。

淡水壳菜对制水厂的主要影响：(1)覆盖原水管道流量计电极，导致进厂原水计量偏离；(2)堵塞反应池前滤网，减少格栅过水能力[4]；(3)堵塞反应池排泥机水射器，使排泥机不能正常工作；(4)在淡水壳菜夏季繁殖茂盛期，原水腥臭味检出率明显提高[5]。

对于原水管道中淡水壳菜的防治，目前主要有物理清除、化学杀灭和生物法三类。物理法受管道承压强度和供排水条件等工程限制；生物法作用周期长，且对水质要求高，故化学药剂法使用最为普遍[6]。学者对常用的水处理试剂，包括强酸、强碱、氧化剂等，进行淡水壳菜足丝溶解试验，发现只有次氯酸钠具有溶解新、老足丝的能力[7]。故本次试验采用次氯酸钠溶液消杀管道中的淡水壳菜，削减壳体间黏附力，并结合一定的水流冲洗，从而使其从管壁脱除。

1 试验部分

1.1 试验器材

溶氧仪，YIS Pro20i；分光光度计，上海美谱达UV1800；浊度仪，HACH2300TL；量筒：1 L；秒表。

1.2 试验方法

从取水口滤网采集成团生长或个体较大的淡水壳菜，挑选壳体不受损的健康活体，体长在15～30 mm，装入玻璃瓶或可乐瓶中。多批次进行消杀试验，观察贻贝开口死亡、脱落需要的时间，以及整个脱除过程的水质状况。

第一阶段：采用不同浓度次氯酸钠溶液浸泡淡水壳菜活体，观察记录杀灭过程及水质状况。判断贝类死亡的标准为贝壳张开，内部组织松软无力露出，对外部刺激无反应。判断能否从管壁脱落的标准为壳肉分离、贝团松散。水质检测方法依据《生活饮用水卫生标准》(GB/T 5750—2006)相关方法。

具体流程：(1)从取水口集水井滤网取得淡水壳菜；(2)准备7个棕色瓶(避光环境)，每瓶各放入20颗淡水壳菜活体；(3)分别使用0、0.5、1.3、1.6、2.0、2.5、3.0 mg/L次氯酸钠溶液浸泡；(4)实验室静置观察；(5)记录死亡率及水质数据。

第二阶段：模拟管网杀灭环境，观察及检测水质状况。试验设计如下：准备2个1.25 L可乐瓶，放在长流水的水龙头下，在瓶身下部戳一些细孔。控制水龙头出水量，用1 L烧杯收集瓶中流出水量，并用秒表计时，保持瓶身流速约0.6 m/s，可乐瓶外部套黑色塑料袋。试验条件与主管网真实水力条件接近，试验水龙头处出水余氯(次氯酸钠浓度)一直保持在0.5～0.6 mg/L。同时，从瓶身下部戳的细孔处，定时取水，检测水质指标。具体设计如图1所示。

图1 动态模拟流动试验设计图Fig.1 Design of Dynamic Simulation Flow Experiment

1.3 试验结果与分析

1.3.1 封闭静态浸泡试验

第一阶段数据显示，7个浓度的浸泡溶液中，淡水壳菜在第4 d均已全部死亡。其中，3.0 mg/L次氯酸钠浸泡液中淡水壳菜的死亡速度最快，纯水浸泡液的死亡速度略慢，具体死亡率结果如图2所示。

图2 封闭静态浸泡试验淡水壳菜死亡率变化Fig.2 Mortality Rate of Limnoperna fortune in Closed Static Immersion Experiment

由图2可知：除纯水外，其余浓度的浸泡液中，淡水壳菜在第3 d的死亡率均达到了90%以上，其中，3.0 mg/L浸泡液中的死亡率为100%，0.5 mg/L浸泡液中的死亡率约90%。分析原因：(1)次氯酸钠浓度越高，足丝溶解越快；(2)密闭环境不利于生物呼吸，能够加速死亡。在生产上，0.5～3.0 mg/L浸泡液中淡水壳菜的死亡速度差距不大，考虑到高浓度消毒液对管壁的影响，选择0.5 mg/L为宜。试验还观测到：不同浓度情况下，淡水壳菜死亡后，贝团均没有松散脱落，至第7 d用玻璃棒搅拌亦不会掉落，第8 d部分壳肉分离，第10 d壳肉基本完全分离，贝团松散，刚刚达到从原水管壁脱落的要求。

考虑淡水壳菜死亡过程对水质的影响，观测记录0.5 mg/L浸泡过程的水质情况，如表1所示。

由表1可知：在淡水壳菜死亡过程中，水温为23.4～26.8 ℃，较平稳；氨氮增长很快；溶解氧逐渐消耗殆尽。淡水壳菜在死亡过程中会消耗溶解氧，释放氨氮到水中。伴随着整个过程，水质异味状况逐渐恶化至强酸臭，色度变为黑色，远超地表水Ⅲ类标准，不可作为原水使用。

在封闭静态浸泡试验中，淡水壳菜的死亡速度较快，但从死亡到脱落的时间较长，长达7 d左右，在这段时间内，浸泡水质逐渐恶化。在实际生产中，分段采用盲板封闭管道，采用供水管网中的自来水(余氯浓度为0.5 mg/L)抽入浸泡，然后再逐段将臭水抽排，统一作为污水处理。考虑到现实中很难找到合适的排放地点及处理难度大，该方案不易实施。

表1 封闭静态浸泡试验水质状况Tab.1 Water Quality in Closed Static Immersion Experiment

1.3.2 动态模拟流动试验

第二阶段动态模拟流动试验中，采用低浓度次氯酸钠溶液(试验水龙头出水)杀灭和冲洗淡水壳菜。根据烧杯取水量、瓶身横截面及秒表计时，流速约在0.5～0.7 mg/L，跟踪记录淡水壳菜死亡情况，如图3所示。

由图3可知：试验第3 d出现开口死亡现象，比封闭静态浸泡时的开口现象晚1 d出现，但到第4 d，也基本全部死亡；同时，在第4 d开始出现壳肉分离，第5 d贝团松散、壳肉基本完全分离，达到管壁脱落要求。检测瓶身上部出水，水质状况如表2所示。

表2 动态模拟流动试验水质状况Tab.2 Water Quality in Dynamic Simulation Flow Experiment

由表2可知：试验前3 d水样的浑浊度较高，原因为淡水壳菜团体表面杂质颗粒物较多，死亡过程中也会产生壳肉碎屑，在流动水体冲刷中，这些杂质逐渐被冲走，浑浊度稳步降低；余氯检出值在第3 d开始降低，表明死亡到壳肉分离阶段，生物腐质会消耗次氯酸钠，贝团彻底脱落后，余氯又开始上升，到第16 d，与龙头水余氯值一致，表明腐肉已冲洗干净，如图4所示。

1.3.3 静态与动态试验对比

由图5可知：在静态试验中，水质异嗅情况迅速恶化，第3 d嗅觉描述为腥臭，之后恶臭味越来越重；在动态试验中，水质在第3 d达到5级，嗅觉描述为腥味，第5 d之后，嗅味情况逐渐好转，逐渐趋近于无异嗅。

图5 封闭静态浸泡试验与动态模拟流动试验异嗅状况对比Fig.5 Comparison of Odor in Closed Static Immersion Experiment and Dynamic Simulation Flow Experiment

淡水壳菜在死亡过程中，对水质氨氮指标影响较大。由图6可知：在动态和静态试验中，前3 d均有增长，之后在静态浸泡水中，氨氮呈现指数级增长，最后远超污水综合排放标准(25 mg/L)；而在动态水样中，氨氮最高为4.58 mg/L，接近地表水Ⅴ类标准，并在第14 d下降至0.10 mg/L，小于地表水Ⅰ类标准。

图6 动态模拟流动试验与封闭静态浸泡试验氨氮对比Fig.6 Comparison of Ammonia Nitrogen in Closed Static Immersion Experiment and Dynamic Simulation Flow Experiment

综上，模拟供水管网的动态试验对水质的影响较小，前期出现水质波动，基本与地表水相接近，在一般的净水厂中，通过调整药剂投加，可以处理。在实际生产中，也不会出现周边群众难以接受的腥臭味，施工风险较低。

2 结论

(1)封闭静态浸泡试验中，淡水壳菜死亡速度快，但从死亡到脱落的时间较长，第10 d左右脱落。动态模拟流动试验中，死亡现象晚1 d出现，但贝团脱落速度明显加快，第5 d即松散脱落，脱落速度提升50%。表明，与封闭静态浸泡试验相比，动态模拟流动试验清除贝团的效果更好。

(2)淡水壳菜死亡过程对水质有较大的影响。特别是采用封闭静态浸泡试验时，氨氮超过污水排放标准，生产上施工风险极大；动态模拟流动试验中，水质波动在净水厂处理范围内，风险较低。

(3)采用余氯含量为0.5～0.6 mg/L的主管网水，以0.6 m/s或加大流速进行冲洗，可脱除淡水壳菜，最终出水可达到清洁用水要求。该方法施工难度低、水质风险小，在实际施工中推荐使用。