饮用水中藻类去除技术研究现状与展望

CITYANDTOWNWATERSUPPLY·研究与探讨·70城镇供水NO.32014饮用水中藻类去除技术研究现状与展望张延风王志勇卢磊（西安市自来水有限公司，陕西西安710054）摘要：参考27篇文献，对饮用水中藻类与藻毒素去除技术从物理、化学、生物及其他方法进行具体论述，系统分析了各种技术的去除效果和局限性，并对饮用水中藻类及藻毒素去除技术进行了展望。关键词：饮用水；藻类；除藻技术；进展；引言随着社会经济发展，生产、生活产生的大量氮、磷等营养元素进入水体，使城市供水中大部分水源水体遭受不同程度的污染，导致水体富营养化。而富营养化最明显的特征就是藻类的过度繁殖，从而使湖泊生态和水功能受到阻碍和破坏，严重的甚至发生水华。给城市供水工程和水质带来很大影响[1]。近年来，藻类污染已成为一个全球性的问题。藻类对水质造成的不良后果主要表现是散发恶臭气味、产生毒素和消毒副产物的前体物；某些藻类在一定的环境条件下产生藻毒素，直接危害人体及生物健康[2～7]；藻类对水处理工艺造成的不良后果主要表现是堵塞滤池、药耗增加。藻类过度生长已经成为我国饮用水处理面临的共同难题。而研究合理有效的藻类去除方法，是饮用水安全净化的迫切需求。文章对国内外目前所采用的给水除藻技术从物理、化学、生物及其他方法等进行具体论述，系统分析了各种技术的去除效果和局限性，并对饮用水中藻类及藻毒素去除技术进行了展望。1国内外藻类去除技术研究现状1.1物理法除藻藻类受温度、光照、水的运动等诸因素的影响，具有不同的生存条件，可以利用不同的方法予以去除，物理法主要是通过机械筛滤、强制截留的手段将藻类物质从水中去除。用机械方法可在短期内快速有效地去除湖水中的藻类。并对于有商业价值的藻类，机械方法可以收获藻类，可得到较好的经济效益。但该法往往需要耗费大量的劳力和能量，而且随着藻类的生长，需要不断地收获（指收获有商业价值的藻类）。对于低浊高藻的湖泊水可用微滤机除藻，直接过滤条件不同，除藻效率大不一样。藻类密度一般较小，其絮体不易沉淀，气浮法是利用藻类这一特点，依据微气泡黏附于絮粒，以实现絮粒的强制性上浮，达到固液分离。我国昆明、苏州、无锡、武汉等城市均采用气浮除藻。美国wachusett水库的实验表明，pH值为6.5、铝盐投加量10mg/L时，气浮池的除藻效率可达90%以上[8]。气浮法的主要问题是藻渣难以处理，气浮池附近臭味重，操作环境差。1.2化学除藻化学方法是通过化学氧化剂和某些盐类去除藻类。目前，国内外普遍采用预氧化、絮凝、抑制、杀藻和综合等方法进行化学除藻。预氯、臭氧、高锰酸钾、过氧化氢、二氧化氯等常用于水处理预氧化工艺除藻。使其及藻毒素易于在后续水处理工艺去除。当液氯在1~2mg/L或次氯酸钙2.5~16mg/L时，经过30min反应藻毒素去除率可达90%以上[8]。但是预加氯过程中氯与原水中较高浓度的有机物作用会生成一系列对人体有害的卤代有机物，如三卤甲烷等致癌物质，对人体健康不利[9]。投加高锰酸钾可以有效提高藻类的去除率，对碱性水的除藻效果优于中性或酸性水。一般投加量为1~3mg/L、接触时间大于1~2h[10]。但也有投加量为10mg/L、接触时间为10~15min的特殊情况(为了延长接触时间，可在引水管中投药)。但是，随着高锰酸钾投加量的增加，出水浊度也会随之增高。而且，高锰酸钾具有较重的颜色，投加后容易使水的色度增加甚至超标。另外，还要注意锰是否会超标。还可通过投加絮凝剂改善混凝沉淀效果从而提高了藻类去除率。石颖等[11]采用高锰酸钾复合药剂DOI:10.14143/j.cnki.czgs.2014.03.020CITYANDTOWNWATERSUPPLY·研究与探讨·城镇供水NO.3201471PPC聚合铝可有效地提高水中藻类的去除率。与高锰酸钾、氯气除藻作用相比较，相同投量的PPC的沉后除藻率比预氧化提高14%，滤后除藻率提高3.9%，还可以显著降低滤后水的UV254的值，滤后藻类去除率可达到97%。同时有效地降低了作为饮用水水源处理后可能生成的卤代有机物(THM)致癌物的前驱物质生成量。1.3生物除藻与抑藻生物法一般是利用生物之间的相互竞争关系来抑制藻类生长，如在富营养化水体中种植的大型水生植物能够通过克制效应，控制藻类繁殖。生物法不会破坏当地水体生态系统，并能有效去除藻毒素[12-14]。1.3.1模拟人工湿地除藻该法在日本、韩国应用较多，日本建设省利用种植多种水生植物吸收水中的氮、磷类营养元素和藻类物质的原理在霞蒲湖边建立了占地3400m2的实验性人工湿地净化湖水。经5年运行实践，取得了良好效果，即使在湖水水华高发期，也能有效消除蓝藻，每平方米人工湿地每天可去除水华2.0kg(以98%含水率计)，全年平均除氮能力为196g/(m2.d)，还可去除水中4