如何处理水体污染?及有效控制水华、蓝藻爆发?

【专家解说】：原水藻类控制和处理 给水企业对于水源水体藻类控制当前大多只能局部应急除藻根据科院治理滇池蓝藻水华污染经验控制藻类水华技术归纳6类即采用杀藻剂化学法采用动力藻类收获并使之与湖泊水体分离机械清除法调节营养盐输入、控制磷输入营养控制法通过机械混合或曝气破坏湖泊垂直分层曝气混合法通过增加湖水流量来缩减滞留时间等方式水动力学控制法及包括生物操纵法及微生物除藻技术内生物控制法等等 般来讲水库、湖泊应急控制藻类有下方法供选择: 3.1.1对流域面积大蓄水主基本上用于城市供水水库进水端加注混凝剂并增设混合和定絮凝设备使进入水库、湖泊水磷含量降0.05mg/L下甚至0.005 mg/L使水源处贫营养和接近贫营养状态控制藻类繁殖 3.1.2水库、湖泊藻类、藻毒素含量与水深和水层有大关系密云水库例微囊藻毒素-LR随水加深浓度逐渐降低(下图)因此充分利用藻类对阳光依赖性及水温影响通过对上下水层进行混合改变藻类生存环境条件达控制目 水深>5m水库装置曝气筒(或扬水筒)日本超过100水库和湖泊使用该装置实践显示平均水深超过10m控制藻类繁殖和嗅味有良好效;平均水深5~10m蓝藻繁殖及嗅味得控制能控制绿藻及硅藻特别硅藻明显繁殖;平均水深5m下没有控制效约每10万m3设置装置投资及成本相当低该方法依能从根本上排除营养成分对藻类刺激作用而且曝气增氧设备要求动力大、耗能高只对小水体比较有效;界层混合只深度透光区水深两倍上水体才有效而目前许多地区取水点或取水水源平均水深较浅 3.1.3 藻类繁殖季节投加硫酸铜控制其繁殖适宜投加量:蓝藻和硅藻0.12~1.00mg/L;绿藻0.10~1.50 mg/L其胶球藻(Coccomyca )2.5~3.00 mg/L;黄金藻类0.05~0.50 mg/L其锥囊藻(Dinobryon )2.50 mg/L 使用化学药剂除藻需要向水引入新化学成分有些仅对藻类有抑制性对其生物也存毒性治理微囊藻水华方法多用硫酸铜等药物清杀生产实践发现有时候并理想往往清杀之微囊藻水华照样大量出现此外现阶段清杀药物对藻类并无选择性杀死微囊藻水华同时也杀死了其藻类污染了水体实验表明硫酸铜毒性与多环境因子有关其毒性随水温提高而增加35℃上时容易导致鱼类死亡使用上存定安全隐患另外对大型和具有流动性水体来说使用杀藻剂工作量大费用较高效难保证;旦杀藻剂被分解或被稀释藻类快会大量繁殖形成恶性循环 3.1.4 饲养定鱼类和水草或者应用其生物制剂也有利于控制藻类 生物方法虽具有综合效益高效、广谱生物技术仍有待于开发尚能有效噬藻病毒、菌类等成功应用于天水体;放养大型菌类和水生植物由于采收与续处理困难推广存难度;采用放养鱼类防治水华因花白鲢只能摄食消化幼嫩微囊藻对细胞壁纤维和胶质均已老化微囊藻起作用 综合各种研究成水华防治方法多途径治理水藻类相当长时期内需要研究课题相对而言生物技术特别生物生态工程技术研究开发其内优越性能会呈现出良好发展态势广谱、高效噬藻菌、病毒仍研究方向蓝藻种介于藻类和细菌之间原生生物既有某些细菌特性又有叶绿素所藻类学家还蓝藻划藻类蓝藻没有细胞核极易受病毒和真菌攻击研制噬藻菌类和病毒提供了能;蓝藻有气泡结构具有上浮和避光作用针对多数蓝藻上午下沉晚间上浮习性采取有效措施控制蓝藻生长;培养优势菌类种群调节氮、磷比例也解决水华现象有效途径 对于藻类繁殖问题虽目前国内外已经进行了上述大量研究水源藻类控制和治理对于国内企业依相当困难课题由于目前分管体制等些原因使得给水企业只能更多精力放给水处理工艺上 3.2净水厂对原水藻类控制和处理 常规处理工艺对藻类和藻毒素有定去除效北京市第九水厂工艺例 滤池和活性炭对藻毒素均有较好去除效通过对比看出活性炭性能对处理效影响明显刚更换新炭期处理效明显优于二期处理效出水加氯消毒使得藻毒素浓度有显著增加说明了两问题:出水仍有相当数量藻类透过;二氯消毒会刺激藻类释放藻毒素或者藻体破裂导致藻毒素释放 因此当藻类进入净水厂较理想方式尽能提高前道工序去除率防止藻类透过主要处理措施有: 3.2.1 进厂水先用金属或合成纤维编织微滤机过滤微滤网般用500目即孔径40μm过滤滤速0.5~3.0m/min去处率与藻类大小有关同时随着水头损失增加去除率相应提高 日本有部分水厂用纤维编织长毛绒(毛长7~15cm)替代微滤网流速600~800m/d滤速越低去除率越高稍加混凝剂提高去除率据小岛贞男试验蓝藻去除率96%~99%硅藻70%~85%绿藻95%~98% 机械过滤避免化学法时因藻类死亡而释放更多出藻毒素或者其有机物质对已经存藻毒素等溶性物质没有去除效 3.2.2 生物预处理降低氨氮、降解有机物等同时也能定程度上降低藻毒素含量和嗅味程度(McGuire1999)对土味素物质几乎没有去除效(Lin et al.,2002) 水体细菌和其微生物对藻毒素有定降解作用也叫自净作用过程较复杂所需时间较长相对缓慢;实验室采用人工制造生物反应器能够迅速而有效去除藻毒素吕锡武等人采用序批式生物膜反应器对微囊藻毒素RR、YR和LR进行了生物降解试验研究结表明需氧生物处理对藻毒素降解远比厌氧生物处理有效研究还发现降解藻毒素细菌极其普通和大量存 3.2.3化学氧化法前加氯(或ClO2、O3)提高藻类常规工艺处理去除率能增加藻毒素含量 Brentonc.Nicholson等人通过试验发现氯气、次氯酸钙及次氯酸钠与水接触达30分钟除去水体大约95%微囊藻毒素YST和节球藻毒素另有些科学家通过实验发现氯气、高锰酸钾能使藻细胞裂解反而使水微囊藻毒素YST增加而使用石灰水或明矾则会使水微囊藻毒素YST增加因此石灰水和明矾能比灭藻剂或氯气更适合用于控制淡水蓝藻毒素Stefanj.Hoger等人通过实验研究发现利用臭氧氧化作用去除淡水藻毒素并且会导致藻细胞裂解利用臭氧来去除淡水藻毒素受藻毒素浓度及臭氧投加量、反应时间影响并需要保持水有定量臭氧残留才会有较好效现有些科学家正研究利用光学作用来去处淡水藻细胞及藻毒素:微囊藻毒素较容易地通过特定波长紫外光照射而去除其去除率和光线强度有关研究员二氧化钛放入注有微囊藻毒素蒸馏水水二氧化钛(0~5g/L)受紫外线照射会展开破坏毒素光催化氧化反应讲解藻毒素研究表明自水体同样适应 3.2.4物理吸附活性炭吸附过滤也有效去除定量藻毒素活性炭吸附法分粉末活性炭吸附和颗粒活性炭吸附其颗粒活性炭去除毒素效较好且用量较粉末活性炭要少另外采用微滤、超滤、纳滤等方法大部分藻毒素分子去除处理成本太高目前只有英美等发达国家些较大水厂使用种方法 3.2.5常规处理混凝沉淀有望去除藻类80%~90%从除藻效来看气浮要好于沉淀气浮对藻类去除效率与藻类表面性质有关某些种类藻类和气泡亲和力小易和气泡黏附北京市自来水集团第六水厂试验发现,气浮工艺对蓝藻和硅藻去除效较好绿藻去除效差 原水加泥或加注助凝剂同样有助于提高藻类去除率运行工艺选用合适混凝剂也有助于藻类更好去处例万水混凝剂厂和科院合作开发新型高效混凝剂除藻效要远远优于普通聚合氯化铝 另外研究发现利用超声波预处理原水强化混凝对藻类去除效达相同藻类去除效适当频率、功率下1s超声预处理强化混凝相比于单纯混凝沉淀节约三分之二混凝剂量般台超声波杀藻设备控制水域范围500~10000m3 超声波杀藻法比较有前途新技术也广泛地用应于水库、湖泊等水域藻类控制超声波藻细胞微气囊击破使藻细胞团破碎沉于水底被底泥微生物所分解目前该技术日本千波湖等地已有应用 3.2.6 直接过滤除藻 直接过滤除藻欧洲有较多应用而待滤水藻类过多会引起滤池堵塞把滤层改双层滤料上面放置15~25cm煤改善堵塞状况另外待滤水再加混凝剂(或助滤剂)提高滤池滤池去除率 般认常规处理过程硅藻水处理过程比较容易去除而去除绿藻般需要预氧化有数据显示应用澄清池工艺处理河水预加氯时其去除率约95%~98%无预氯化时其平均去除率85%预加氯会产生较多卤代有机物同时些藻类受预加氯刺激会产生致臭味物质因此也用其氧化剂臭氧、高锰酸钾或二氧化氯等 藻类和藻类分泌物藻毒素给净水处理带来诸多问题并没有模式化处理方案各供水企业应该根据各自条件进行必要试验权衡得失因地制宜选用