北方水库水季节性浮游生物抑制方法与实践

2021-06-03杨红海

辽宁化工 2021年5期

杨红海

（辽阳（中核）水务有限公司，辽宁辽阳 111000）

目前，我国水库水源水出现了不同程度的富营养化现象，且富营养化区域在逐年扩大[1-2]。以富营养化水体中藻类为食物，水体中剑水蚤得以滋生繁殖。剑水蚤是水中血吸虫、裂头蚴等致病生物的中间宿主[3-4]，肉眼可见物，具有一定的致病风险。黑龙江省哈尔滨市某县级水厂的原水中曾经存在大量剑水蚤，因处理不当，配水管网中也有所检出，影响水体感官。2004年吉林省舒兰市曾在自来水中发现剑水蚤，及时关闭水源，进行处理[5]。2017年以来，辽宁省部分水库水体中季节性出现剑水蚤等浮游生物。水中剑水蚤造成净水厂运行中混凝药剂投量增加、沉淀效果差、剑水蚤穿透滤池等问题出现，使得供水工程安全受到威胁，因此有效去除水中剑水蚤是北方水库水源供水工程亟待解决的问题。

1 剑水蚤特性

剑水蚤属于节肢动物门，甲壳纲，挠足亚纲。剑水蚤体壁是由5层薄厚不等的角质膜构成的坚硬甲壳。坚硬的甲壳可以抵抗水体压力，从而剑水蚤表现出很强的游动性、不怕滤料触碰，能够穿透滤池。剑水蚤为两性生殖方式，繁殖能力强，胚胎发育一般需2～5 d。其可以通过休眠状态度过生活水域内干旱、冰冻等环境。温度、光线、pH值、盐度、溶解氧等影响其繁殖生长。

2 剑水蚤去除方法

2.1 预氧化法

氧化剂可以通过渗透或吸附直接破坏剑水蚤的体壁结构，进入体内破坏其细胞质，近而因破坏剑水蚤正常的遗传和代谢而使其死亡。氧化剂的氧化能力及接触时间是有效灭活剑水蚤的关键因素。

液氯具有较强的氧化能力，主要是HOCl通过渗透扩散进入细胞膜阻碍糖代谢所致。液氯与原水中的天然有机质具有较高的反应活性，其余氯能氧化剑水蚤。增加液氯用量可破坏剑水蚤的体壁，失活效果较高。

臭氧是强氧化剂，可以溶解细胞或破坏蛋白质从而达到灭活效果。臭氧氧化水中还原性物质的同时会自我分解，氧化接触时间一般不超过15 min。臭氧氧化灭活剑水蚤时，由于剑水蚤的外壳较厚，15 min的短时间不足以被氧化破坏，灭活效果不理想。

氯胺氧化稍弱，接触时间长，可持续氧化破坏剑水蚤的外壁，结合后续水处理工艺对剑水蚤的去除效果比较明显，与此同时，水合NH3·H2O可以通过生物表面渗入体内，形成血氨中毒导致生物死亡。

高锰酸钾的氧化能力较弱，考虑到水中色度的影响，高锰酸钾的用量普遍较低，剑水蚤灭活效果较差。

2.2 强化混凝沉淀

剑水蚤经过预氧化后活性下降，絮凝沉淀工艺中，剑水蚤可被絮凝体自然包裹于沉积物中，在沉淀池底去除。选择高分子混凝剂、加大投加量，可增加絮凝体的体积及密实度，从而有效提高蚤类的沉降效果。

2.3 过滤拦截

常规水处理工艺中，滤池中适宜滤料的有效拦截是去除剑水蚤的关键环节之一。滤料的种类和有效粒径尺寸直接影响拦截剑水蚤的效果。适当减小滤料孔径、调整滤池工作周期、反冲洗频次及时间的有效控制可增加剑水蚤的穿透阻力，提高过滤拦截效果，抑制剑水蚤的滤池泄漏。

3 辽阳市净水厂剑水蚤抑制工艺优化

辽阳市净水厂原水取自大伙房水库。大伙房水库位于辽宁省东部山区，流域面积114 km2，最大库容量2.18×1010m3。近几年，大伙房水库水体中总磷、高锰酸钾指数等污染物因子呈上升趋势，2019年春季水中出现剑水蚤繁殖。水厂絮凝池、沉淀池内均发现有一定数量的水蚤。

辽阳净水厂采用常规给水处理工艺，即混凝、沉淀、过滤、消毒。为防止剑水蚤穿透滤池进入管网，水厂采用增加预氧化工艺，加强预氧化与常规净水优化工艺协同作用。

3.1 氯气预氧化

水厂采用氯气预氧化，在稳压井前原水管道设置氯气投加点，通过水射器负压引入氯气，加氯机投加量程为20 kg·h-1，投加单耗为1.5 ～2.0 mg·L-1，保证滤后水余氯为0.05 mg·L-1。原水中剑水蚤形态见图1，经氯气氧化死亡后剑水蚤见图2。

图1 原水中剑水蚤形态

图2 氧化死亡后剑水蚤

3.2 优化工艺运行

根据现有生产运行实际情况，调整工艺运行参数，混凝剂由原来4 mg·L-1增加至5 mg·L-1，悬浮填料曝气由原来5 min增至8 min，缩短沉淀池排泥周期，由原来每天排泥1次增至3次，及时去除沉淀池底泥中裹挟的水生生物，防止剑水蚤在积泥区富集。通过刮沫机刮除漂浮在池体表面的水蚤尸体。在沉淀池出口，滤池进水渠处设置拦截纱网，防止未去除剑水蚤进入滤池，并对拦截纱网定期进行清理。改变滤池工作周期，过滤周期由48 h调整为24 h。絮凝池、沉淀池清洗由1年1次改为2次，滤池清洗由一年2次改为4次。

经预氧化及常规净化工艺的协同优化，水厂滤后水中没有检出剑水蚤，清水池出水水质满足国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）。