藻类爆发的具体的直接原因如下:
(1)水体有机质含量过高,特别是水体中氮、磷的浓度过高;
(2)水温高达25-35℃、光线过强时,即达到了蓝藻生长的最佳环境,所以一般在夏季的 7、8 月份是蓝藻暴发的季节;
(3)水体长时间处于氮磷比例失衡的状态,但目前导致蓝藻爆发的氮磷比例众说纷纭,但是可以肯定的是—氮磷输入的持续降低是有效地对蓝藻暴发长期控制与管理的必要条件;
(4)水体的pH值过高,利于蓝藻的生长和繁殖;
(5)养殖品种搭配比例不合理,主要是滤食性鱼类的数量过少,无法平衡水体有益藻类的生长。
应急处理

随州水务集团先觉庙水厂总设计供水总规模 8 万 m³/d,即水厂最大产水量为 3333 m³/h,24小时自动运行。水厂进水管网为DN1600,进厂区后变为DN1000进水主管网,由三通分为两个走向,分别对应一期二期制水单元。
水厂在每年7~9月份藻类爆发严重。本着对水质严格要求的原则,水司领导高瞻远瞩,认为先觉庙水厂需要未雨绸缪做好水厂水质应急体系的建设及技术应用,保障水质安全和居民用水需求。
于2023年3月份藻类爆发,引起水质突变,对制水工艺加大了难度,因藻类爆发水质恶化、危害水中物乃至人类的健康与发展,水质应急问题关乎民生问题,水厂领导高度重视,自水厂藻类爆发后,水厂领导积极寻找解决方案,我司技术人员在前往现场勘查、小试后,结合水厂常规制水工艺给出预氧化除藻方案。由于水厂中常用的氧化剂有氯、臭氧、高锰酸钾、二氧化氯等,预氯化应用最多,但由于产生的氯消毒副产物具有致畸、致癌、致突变的能力,对氯的使用越来越慎重。臭氧、二氧化氯均对藻类有较好的去除效果,但其造价较高、不便于操作,同时也会产生溴酸盐、亚氯酸盐和氯酸盐等一些对人体有害的物质。研究表明对藻细胞的灭活速率依次为臭氧>次氯酸钠>高锰酸钾,但是臭氧与次氯酸钠在氧化过程中比高锰酸钾更容易引起藻细胞破裂及细胞内有机质的释放,因此我司的预氧化方案为增设高锰酸钾预氧化智能化加药设备。
水厂在通过我司方案后,增设了高锰酸钾预氧化智能化加药设备为应急藻类爆发。
10月份水厂再次遇到藻类爆发,我司技术人员在水厂做高锰酸钾及活性炭小试实验,PAC+KMnO4实验,藻类去除率在 52.72%~57.57%,而 PAC+KMnO4+活性炭实验,藻类 去除率在 27.29%~58.27%,从数据上看,加活性炭后,对藻类没有明显的积极作用,由于实验的偶然性和检测的不确定性,数据显示效果反而更差。
10 月 24 日上午,水厂根据小试结果,启动正式的高锰酸钾投加设备,上午约 11:30 开始投加高锰酸钾,高锰酸钾投加量为约0.25ppm,投加时,滤前水中藻类数据为1075,滤后水藻类数据为269,17:00 再次检测发现,滤前水藻类数据为889,滤后水为228。分析数据发现,投加前后滤前水藻类减少17.3%,滤后水藻类减少15.24%,这是因为水厂原水藻类本身数值较低,有一些非常细小的藻类不论如何处理,仍然无法有效沉淀过滤,因此无法做到出水藻类数据为0,但通过高锰酸钾杀藻沉淀,仍然进一步减少了15.24%的出水藻类,与原水相比,去除率高达76%,在低基数的前提上分析,此次效果达到预期。先觉庙水厂目前水质较好,藻类基本在500~900之间,出厂水在100~300之间,本身没有达到需要特殊处理的地步,本次启动高锰酸钾投加设备是为了在达标的基础上进一步提升出水水质,也为后期出现藻类超标事件做预演排练。
水厂在控藻除藻方面应该注重提升各单元处理技术,在提高各处理单元的水净化效能的同时开发高效除藻的新工艺、深度处理工艺及联合工艺等,以保证安全卫生的供水。
藻类爆发的危害

富营养化藻型水体的显著特征是浮游藻类过渡繁衍。近年来“藻灾”的频繁爆发,带来的危害主要表现如下。
(1)有些藻类散发腥臭异味,影响人们生活的同时大大降低了水质质量;
(2)藻类悬浮或漂浮在水面,形成一层“绿色浮渣”,使水质变得浑浊,透明度明显降低,水体感官性能大大下降;
(3)水中溶解氧急剧下降,长期处于厌氧状态致使鱼类等水生生物死亡;
(4)水体景观得到破坏,水生生态系统受到严重影响;
(5)藻类的出现影响水厂的正常运行,pH值升高,比重小难于下沉,使得投药量增加,且藻类常粘附在滤料表面堵塞滤池,缩短过滤周期;
(6)有些藻类及其代谢产物是消毒副产物的前体物,经过消毒后会生成“三致”物质,严重影响了饮用水的卫生安全;
(7)如果水厂出水中有藻类残余,管网中的水会产生后絮凝而造成二次污染;
(8)许多蓝绿藻可产生一系列毒素:神经毒素会损害神经系统,肝毒素会导致腹泻、呕吐、肝肾等器官的损害并能引发肝癌,皮肤毒素及其它毒素也都极大的威胁着人类的健康。
水厂控藻除藻技术

1.预氧化
预氧化主要是利用强氧化剂灭杀藻细胞或使细胞破损,从而达到去除的目的。水厂中常用的氧化剂有氯、臭氧、高锰酸钾、二氧化氯等。预氯化应用最多,但由于产生的氯消毒副产物具有致畸、致癌、致突变的能力,对氯的使用越来越慎重。臭氧、二氧化氯均对藻类有较好的去除效果,但其造价较高、不便于操作,同时也会产生溴酸盐、亚氯酸盐和氯酸盐等一些对人体有害的物质。
2. 混凝沉淀
藻细胞是一种亲水性带有负电的有机体,由于藻类必须在ξ电位=0时才能脱稳,这就要较高的混凝剂投加量才能获得处理效果。用于除藻的混凝剂常见的有:高锰酸盐复合药剂、三氯化铁、明矾、聚合氯化铝铁等,均取得了一定的去除水中藻类的效果。强化混凝沉淀能够有效提高除藻效率,改善出水水质。目前常用的强化混凝方法和措施主要有:在投加常规混凝剂的同时,调节水中的pH值,投加活性硅酸、有机高分子助凝剂等药剂,或加入粘土、活性炭、石灰乳等辅助物,以及施加电场、磁场、电离辐射、超声波、紫外辐射等非药剂处理方法。高锰酸钾预氧化强化混凝对高藻的水源水有良好的去除效果,明显优于单独混凝沉淀。
3. 膜滤法除藻
膜滤法是指以不同孔径级别的选择性透过膜为分离介质,以压力差或浓度差作为驱动,从而使不同组分选择性地透过膜,实现分离或提纯的技术方法。目前广泛应用于除藻技术的主要指微滤和超滤低压膜滤。微滤主要是利用滤网或微滤机的一种物理过滤方法,在国外已广泛应用,研究表明其藻类和浮游动物的去除率分别达到61%和99.7%。
4. 直接过滤
当湖泊水浊度较低时,可采用直接过滤处理。原水情况、过滤条件、运行参数、滤池设计等条件不同,都会影响直接过滤除藻的效率。由于高藻水容易引起滤池堵塞和穿透滤床等问题,因此在采用直接过滤除藻之前有必要投加灭藻剂或助滤剂,加强滤池本身的内部结构并采用相应措施改善微絮体表面性能,从而进一步提高直接过滤的除藻效率。
5. 气浮除藻
气浮除藻由于藻类细胞密度小,表面带有负电荷等特性,造成含有藻细胞的絮凝体不易下沉。气浮技术可以使藻细胞和絮凝体粘结气泡上浮于水面,因此近年来溶气气浮法除藻得到了发展, 气浮除藻工艺可对藻类有较好的去除效果,同时不破坏藻细胞从而避免了藻毒素的释放,若采用预臭氧化和气浮联用工艺能进一步提高除藻效率。气浮法除藻原水适应性强,停留时间短,节约混凝剂等方面都有比较大的优势,但气浮池排出的藻渣有机浓度高是有待解决的问题。
6. 联合处理工艺
联合处理工艺处在富营养化状态下的水体中所含的藻类及污染物具有多样性、复杂性、暴发性等特点。水厂仅靠单体处理单元不能有效去除突发的藻类,为了提高处理效能,需要将各处理单元有机联合,实现优势互补综合处理的效果。常见的组合工艺如下。
(1)原水→生物处理→混凝沉淀→过滤→GAC吸附→消毒。
(2)原水→预臭氧化一生物处理→混凝沉淀/气浮→过滤→GAC吸附→消毒。
(3)原水→预加氯→絮凝→气浮→过滤→加氯。
(4)原水→预加氯→混凝沉淀→GAC过滤→加氯。
(5)原水→混凝沉淀→生物陶粒→砂滤→活性炭吸附。
(6)原水→气浮→生物陶粒→膜组合工艺处理。
(7)原水→加粉末活性炭→加高锰酸钾→加混凝剂→混凝沉淀→微滤膜。
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公司拥有丰富的产品线,自主研发生产并填补国家空白的专利产品涡轮动态管道混合器、智能化管道过滤器,公司以“科技之光,照亮水司高品质供水”为核心理念,“水厂技术改造”和“管道健康卫士”为两个基本点,帮助水厂实现制水新技术、新工艺的应用与实践,用丰富的管道健康评估、管道修复的经验帮助水司做好管道健康保障工作。
力祯环保一直在积极探索优化水厂工艺与水质,开展扩容增量、节能降耗、水质应急处理、漏损控制、管道健康评估等新技术,助力解决水司痛点难点问题,提升水司效益。
参考:张翀,赵亮,张莹,赵庆良《藻类爆发危害及其控制技术研究进展》2015年6月 节选
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