藻类生长对水质和工艺运行的影响及措施探究

冯连珠

平顶山市平水水质检测有限公司 河南 平顶山 467000

湖泊与水库等封闭环境下水体富营养化成为水质变质的主要原因，现阶段解决水质富营养化问题已经成为全球面临的水污染问题。根据相关调查来看全球共有75%的封闭水体存在富营养化的缺陷。我国大量湖泊水体达到富营养化程度，著名的五大淡水湖中，太湖、洪泽湖与巢湖达到富营养化程度；鄱阳与洞庭湖营养水平维持，但是磷氮含量高，正朝着富营养化方向过渡。除此以外国内多个水库和湖泊等地区都有富营养化趋势，一旦富营养化现象出现，将会导致工艺面临主动问题，为满足民众不断增长的用水需求量， 新时期针对藻类影响的相关理论研究不断涌现，为保证藻类水处理工艺影响降低到最小，本文对其进行论述。

1 藻类生长的危害

藻类是以在水中以浮游方式生活的物质，可进行光合作用的自养型微生物，个体大小悬殊，不同个体之间有一定的差异，最小直径约有1～2微米，最大可达到60米以上，水中藻类物质繁多，所有的藻类都含有叶绿素a，藻类含有的色素主要有叶绿素、藻胆蛋白、胡萝卜素、叶黄素。以绿藻门为例，显微镜下，藻类是带有绿色有规则的小个体或者是群体，依赖水源。现实生活中藻类分布范围广，对环境几乎没有什么要求，具备很强的适应能力，即便水中含有的营养物质浓度较低、水中缺乏光照、处于低温状态下藻类也可以存在、生活。淡水中的藻类，主要是硅藻和金藻类，这种藻类主要出现在春天和秋天， 属于狭冷性种。部分蓝藻与绿藻仅仅在夏天高温状态下出现，硅藻与金藻类常常在山区贫瘠的营养湖泊中出现。

随着社会经济的发展，工农业用水量增加，工农业发展速度加快，而农村畜牧养殖、生活污水排放量不断增加，水源中大量网箱养殖导致水库营养盐大量富集，导致水中含有大量氮磷物质，导致水体富营养化，这种富营养化水体是导致藻类泛滥的主要物质条件。每年5～10月份藻类生长十分旺盛，威胁到城市供水。因此大量藻类不仅仅会破坏水体生态环境的平衡与稳定，甚至直接影响到自来水的生产。同样藻类也是水体中有机物的制造者，在整个水体生态系统中有举足轻重的作用，但是生态系统中如果藻类大量繁殖，藻类暴发频率增加，对生态环境、自来水治理都产生严重的负面影响。

2 藻类的影响

2.1 感官与投药量的影响

在水中，如原水中含有藻类，在进入净水厂之后，藻类会在装水的构筑物处繁殖，比如附着在不锈钢与混凝土上，这会在一定程度上影响现场环境，给人感官上来带来影响，因此人们需要更频繁的清洗建筑物，这个过程中需要消耗大量的人力、物力，甚至会导致水资源的浪费、消耗。

2.2 对构筑物池壁的影响

混凝土池壁受到藻类的影响深远，比如虹吸滤池、澄清池就长期生长着藻类，这一部分地方有藻类生长的同时也会产生腐蚀现象。另外粗糙老化的池壁也为藻类的生长提供了场所。滤池运行和滤料也会受到藻类大量繁殖所带来的影响，因此进入滤池的大量含藻类水会导致藻类物质大量繁殖，藻类物质不仅仅在池壁上大量生长、繁殖，同时也会在滤料上形成毛毡状物质，进而影响到滤料板结，形成堵塞现象，滤料的效果无法发挥价值。藻类的影响下滤池过滤水也会产生巨大影响，过滤周期短，产水量更少，冲洗水量随之增加，水质降低的现象也会随之出现。含藻类水经过池壁，藻类在地基上生长，久而久之在藻类的化学作用和物理作用下产生腐蚀现象，尤其是在混凝土上面出现小坑，导致池壁粗糙与老化，给藻类物质寄生繁殖提供了场所，另外水垢和青苔附着生长，腐蚀池壁。

2.3 水质影响

水质会因为藻类大量繁殖而出现水质恶化的情况，这种情况会影响到水质的颜色、气味、味道等各个方面，水会变臭、变苦，部分水质在藻类的影响下出现恶臭、鱼腥味，水质颜色变差等等，难以满足饮用水水质标准。现实生活中一旦水质出现问题，尤其是藻类在滤池中，导致水出现异味、发黄情况，因此用户会根据水质情况进行投诉。另外水中藻类让水质发生变化，而生长与死亡藻类都会改变水质质量，如水质强度、碱度、硬度、溶解氧等均受到影响，造成处理上的麻烦。藻类有机物增加，在处理工艺上就要使用消毒剂以及添加水处理剂。藻类中的硅藻与绿藻等细胞成层会形成粘质物，附着在混凝土表面形成润滑层，难以冲洗干净。这种现象既影响水工艺感官质量，职工走在池边也不安全，增加刷洗频率和工人的劳动强度。

3 水处理工艺中的应对措施

3.1 使用混凝土技术保护滤池

为应对藻类对水处理工艺的影响，因此使用控制反应PH条件或者是提高混凝剂使用量的方式。但是在水处理工艺中，大量使用混凝剂对后续处理工艺所带来的影响相对深远，而且混凝剂离子残留也会造成对水质造成负面影响，会污染水质。因此净化水厂需要通过新工艺来 提升工艺设备，通过新增措施来进行藻水处理，比如引进氯化铝铁、硫酸铝等新型絮凝剂。在实际进行过程中需要针对性开展混凝土试验，从而实现高效的混凝土。针对水质在不同时期产生的变化，需要优化混凝剂的投入，只有持续优化才可以保证藻类的去除量，从而降低水厂的运营成本，这可以起到对滤池的保护作用[1]。

3.2 灭杀藻类

在藻水处理工艺中，多使用加氯杀藻的方式，这种加氯方式在多反应池类开展，藻类能够通过有机物在氧化水中灭杀，这种简单、快速、有效的方式被科学合理的使用。二氧化氯杀藻也是现阶段净水厂中使用相对广泛的技术，二氧化氯具备更强的杀菌能力，而二氧化氯杀藻类主要是基于氧化反应的实现，这一过程主要是产生对水质的处理，不会产生消毒副产物，对水质和用水安全所带来的影响也比较小。但是实际使用中，工艺条件苛刻，不能使用在小型净水厂中，而且实际的净化成本相对高。

3.3 藻类防治

为降低藻类对水处理工艺所带来的影响，净水厂在净化中需要的做好藻类的防治工艺，具体工作可围绕以下几个方面来顺利开展，首先，净水厂应该制定健全的运行管理规则，应该通过明确滤池运行规则、清理频率等来保证沉淀、混凝土效果。其次，做好多藻类的彻底清理，在清水淡季净水厂需要做好每年彻底排泥、构筑物清洗，滤池滤料也要安排专业人员来负责清洗。最后做好日常的清洁工作。净水厂在日常的管理工作中，做好日常的清洁与管理，以日常管理来尽可能去除藻类，比如设置藻类打捞网、拦截网等，这种设施也受到新时期的重视，以此来降低含藻水对水源所造成的影响[2]。

3.4 遮蔽阳光

如果是露天沉淀池，则在滤池上遮盖遮阳板，避免阳光直射让藻类生长，这种抑制方式既安全又可以节省大量成本。

3.5 加助凝剂

比如HCA-1阳离子净水剂可杀死含藻水内的藻类物质，属于阳离子型高分子聚合物，属于二甲基二烯丙基季铵盐的聚合物，这种聚合物水溶性好且可完全溶解于水中，融化成溶液，处理水质质量可满足生活饮用水处理标准剂。实际作用机理是借助聚合物本身的阳离子集团的和活性吸附基团，通过悬浮剂胶粒与含负电荷核物质让电细发箍加强等作用下失稳而絮凝。由于有机分子的聚合物较高，因此架桥作用远远大于无机混凝剂强烈。根据毒性试验证明可发现稀释液体基本无毒，使用相对安全，同时高藻水中，大量藻类漂浮在池面上，水体中的PH值不断上升，常规净水凝剂效果差，净化水质不高，如果大量藻类进入滤池就会增加滤池的负担。藻类表面有负电荷，与阳离子接触更容易，因此在反应池中加入HCA-1助凝剂可让水中的受微生物絮凝成团，加速沉淀速度，有利于去除藻类物质[3]。

3.6 投加粉末活性剂

粉末活性剂为PAC，将这一部分物质连续加入到原水中，经过混合吸附水中的有机物与无机杂质之后，藻类粘附在絮体上的碳粒在沉淀池中随着污泥排出，活性炭作为助凝剂可加速反应，加强藻类的去除速度，且可以去除异味，尤其是藻类繁殖季节可加强藻类的繁殖效率，在一定程度上增强过滤效果。

3.7 高锰酸钾去除

高锰酸钾是一种新型而高效的助凝剂，现有资料证明在一定范围之内投入的高锰酸钾，与除藻效率成正比。但是实际处理中对低浊度、低藻的原水处理效果不佳[4]。

4 使用案例

4.1 工程案例

某市供水以黄河水源为主，黄河水呈现高浊度，在经过水厂预沉作用后，进入水泵站打入到平原水库，平原水库总容量360万立方米，有效库容量为320万立方米，冬季平均水深为1.8米，夏季水深为4米。平原水库处水经过加压泵站后，经过九公里的管道进入到二厂净化处理。

4.2 藻类测定方式

4.2.1 水样预处理

首先，取出特定时间内的水库水样1000mL，提前准备烧杯，同时在烧杯中加入15mL鲁哥试剂，将其放置在常温下，放置24h。

4.2.2 测定原理

鲁哥试剂可充分杀死样品中含有的藻类物质，经过24h的沉淀后，杀死的藻类沉淀在烧杯底部。选择去掉上清液，取出50mL放在烧杯中，制作观测样本放在显微镜下观察，记录藻类数据。

测定器材：常用显微镜、不同规格的量筒、烧杯、吸管、洗耳球、虹吸管、滤纸。准备鲁哥试剂。

4.2.3 藻类测定分析

在监测过程中水库全年整体藻类浓度变化从九月份开始逐渐呈现上升趋势，本次测量中，11月3日、11月23日这两天藻类数量浓度持续增加，达到最高值。十一月末的藻类浓度持续下降，到12月中旬藻类浓度下降到1x105个以下，这个过程持续下降，直到二月份以后藻类浓度才逐步上升。在3月与4月曾出现两次高峰，但是这高峰值明显低于11月份的浓度峰值。可看出水库藻类数量含量多，一升水中含有的藻类个数多达几百万个，水库中藻类数量大，不同水深藻类浓度也不同。平原水库藻类生长的旺盛期出现在水库冰封前后。在藻类生长旺盛期，水库藻类出现峰值，但是藻类种类单一。出现这种情况的原因一方面是水中藻类繁殖速度很快但是繁殖周期短，另一方面是藻类生长繁殖受到外界环境的影响，比如光照、水温、水体浊度、风力等都会影响到藻类的繁殖与生长。部分藻类对温度十分敏感，低温下无法生长，导致藻类种属单一。平原调蓄水库全年监测后可了解到水库藻类的种属变化，其中藻类共有8门42种，藻类重量繁多，绿藻门和硅藻门全面都有，在水质较差的时候，金藻门 、黄藻门、蓝藻门。水库优势藻随着时间不断变化，9～11月份绿藻中的小球藻占优势；12月份至三月份小球藻数量减少，绿藻门的衣藻反而成为水库的优势藻。三月份衣藻占据总数的90%以上。到五月，星杆藻数量达到87.8%；六月份硅藻中的小环藻不断增加，七月底成为优势藻类，后快速消失，此时因遭的藻类数量增加，八月份出现的优势藻是蓝藻。本次研究可看出水库的藻类出现阶段为“绿藻——硅藻——蓝藻”群落。群落中大部分藻类适合生长在中度营养型水体中，这种藻类适应性较广，部分种属在寒冷冬季繁殖。绝大部分藻类的数量很小，部分藻类对环境要求十分苛刻，因此只出现在某一段时间内。

4.3 藻类去除措施

（1）在藻类水处理中，可提高加氯量来保证实际氯化效果。根据前文所相叙述内容可知，可通过次氯酸钠氧化作用来去除大部分藻类，藻类在爆发的时候，可以在输送管道的头部增加次氯酸钠，在城镇水厂余氯含有量为0.05～0.1 mg/L， 如果在水厂处理水中加入次氯酸钠溶液量增加到15mL，澄清池口的余氯量应该为0.4mL～0.6mg/L,如果余氯＞0.6mg/L,说明净化水使用物质超标，消毒副产物超标，有污染的风险。

（2）通过增加矾量来促进水体的混凝。原水藻类爆发都有时间点，因此当地水厂或者是相关部门应该做好记录，应针对澄清池上升流速过快导致出水浊度的上高，来增加混凝剂的投入量，同时针对调高的澄清池搅拌机加快转速，增加胶体颗粒网捕与卷扫的概率，能够在很大程度上促进藻类在沉淀池内的沉淀。

（3）调整出水方向来提高沉淀的效果，在除杀藻类的时候，由于藻类比较轻，很容易上浮到出水部位总渠中，在出水环形槽内更容易出现“跑矾花”的现象，出现这种情况之后水厂应该采取封堵环形槽的方式，来提高澄清池的运行水位，让水流从澄清池的清水区域流向外侧，运用这种方式来解决“跑矾花”的现象。

（4）另外在水厂内增加冲洗次数，缓解滤池的堵塞现象。普通双阀滤池在受到藻类堵塞之后，只能采取缩短过滤周期的情况进行提前反冲洗。根据堵塞严重情况来进行设备的清洗，同时使用漂粉精来浸泡去除藻类物质。

（5）在实际处理过程中减轻供水负荷，通过增加活性炭来促进絮凝剂的效果，能够促进藻类与胶体的沉降，为减轻超负荷运行压力，水厂应在藻类爆发期减少供水量，可解决藻类堵塞问题，保证供水的水质优良。

5 结束语

综上，水中藻类种类数量繁多，藻类物质形状不同、大小不同且特性不同，在水中存在藻类会干扰到水处理工艺的使用，会堵塞滤池导致水质变色以及有臭味。部分藻类有毒，影响到人们的身体健康。为让现代水质处理工艺可充分发挥实际效果，因此在实际水质处理中，应该掌握藻类的季节变化规律，让水厂可以及时调整水处理药剂使用量、参数等各方面，从而抑制藻类的生长。笔者认为需要尽可能减少藻类生长产生的负面影响，保证水厂的供水质量。