化工论文：浅谈自来水厂除藻和藻毒素的处理

　　摘要：随着人口的增加、工农业的迅速发展以及人们对环境问题缺乏认识和管理，富营养化污染日益严重，藻类、藻毒素和嗅味去除研究成为热点。本文对常规水除藻和藻毒素工艺做了一些简单的分析。
　　关键词：自来水厂论文，处理论文
　　由于自然因素和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。从给水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。城市水厂净水处理的目的就是去除原水中这些会给人类健康和工业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使净化后的水能满足生活饮用及工业生产的需要。自来水总公司水厂采用常规水处理工艺，它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程论文。
　　随着人口的增加、工农业的迅速发展以及人们对环境问题缺乏认识和管理，富营养化污染日益严重，藻类、藻毒素和嗅味去除研究成为热点。国内外各相关领域已研究出各种物理、化学、生物等处理方法。其中水处理工艺对藻类及其胞内藻毒素去除有预过滤、强化混凝、气浮等。对细胞外溶解性藻毒素及嗅味物质去除有生物预处理、活性炭吸附、膜滤、臭氧，紫外线等高级氧化工艺。世界范围内的水体藻类的频繁爆发就是其中之一，特别是在富营养湖泊和水库中，较低的浊度、水体分层和夏秋季节适合的温度为藻类的生长提供了适合条件。淡水中藻类的大量的繁殖会形成水华，此时水体pH值、色度升高并有明显的嗅味，这些嗅味物质是藻类代谢产物，一般是土味素（Geosmin）和2-甲基异冰片（MIB）等，严重影响水的感官性能。高藻水在处理过程中除会消耗大量的混凝剂和堵塞滤池减少出水外，其分泌物大多为消毒副产物的前致物，还产生对包括人类在内的有机体有毒副作用的藻毒素。藻毒素是一种十分复杂的有机物，他们的化学结构和毒性有很大的区别，主要可分为三类：神经毒素（neurotoxins）主要包括鱼腥藻毒素-α（anatoxin-α）、鱼腥藻毒素-α(s)(anatoxin-α(s))、石房蛤毒素（saxitoxin）、新石房蛤毒素（neosaxitoxin）和隙沟藻毒素（gonyautoxin）等；肝毒素（hepatotoxin）包括微囊藻毒素（microcystin）、节球藻毒素（nodularin）和生物碱类筒胞藻毒素（cylindrospermopsin）；皮肤毒素包括aplysiatoxin、debromoaplysiatoxin-α和lyngbyatoxin-α等；还有位于细胞壁外层的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）内毒素。研究表明淡水藻中产生毒素最多的是蓝藻，它是绝大多数富营养化水体中的优势藻类。而微囊藻毒素又是蓝藻水华污染中出现频率最高、产量最大、危害最严重的藻毒素，它不仅会导致急慢性肝中毒，即使暴露在低浓度下，长期也有致癌的危险。这将对常规水处理工艺提出严峻的挑战，各个国家的水处理专家研究并提出了各种应对措施。
　　1藻细胞及胞内毒素的去除论文
　　在藻类高发时期，胞内毒素占总藻毒素比例可高达90%以上，所以去除藻细胞防止毒素释放是水处理过程中的首要环节，主要有预过滤、强化混凝和气浮等工艺。
　　1.1强化混凝
　　常规给水处理工艺中混凝是以水源未受到污染条件下以去除浊度为单一目的，强化混凝是指针对受污染水源污染特征，通过修正常规混凝方式或改变混凝条件，改善混凝剂以增强水中污染物质去除效果。研究表明藻类一般带较高的负电荷(-30mv)，由于不易形成良好的絮体而混凝困难；高藻水的pH一般在8.0以上，不利于混凝过程中增加正电荷的数量和形成聚合物。强化混凝沉淀工艺是去除水中藻类细胞的最有效的方法之一，它可以有效的去除藻细胞，但对细胞外溶解性藻毒素去除效果较差。
　　1.2气浮论文
　　气浮主要是用于去除两种类型的颗粒物：低浊度水在低温混凝过程中形成的极细絮体和藻类等密度接近于水的颗粒物所构成的絮体。如果靠沉淀池去除这两种絮体不止要求停留时间长、设备庞大，而且出水水质往往也很差。研究表明其他条件不变情况下采用气浮工艺出水浊度、COD和UV254比沉淀工艺都要低。因此对藻类高发地区水厂可以考虑增加备用气浮池。此外气浮工艺污泥密度比一般沉淀大10倍以上，可以大幅度减少污泥的处理的空间和面积；同时气浮工艺污泥在水中的停留时间很短，控制的好可以杜绝死亡藻类的藻毒素释放问题。
　　虽然藻细胞能够在上述的方法下得以较好地去除，但是在实际应用中应注意及时排放和隔离各处理构筑物内的含藻污泥，以免藻类的上浮和藻毒素的释放。
　　2．溶解性藻毒素的去除
　　上述的各种方法可以有效去除大部分藻类和胞内藻毒素，但是由于藻类是处于一个不断生长和死亡的过程，所以自然水体中还含有大量的藻细胞死亡后释放出来的毒素；藻细胞从取水头部到各个处理构筑物过程中受各种水力剪切、冲刷和挤压作用后容易造成破裂；此外水厂的预氧化过程也会造成细胞破裂释放毒素，通常称为溶解性藻毒素。微囊藻毒素是蓝藻水华污染中出现频率最高、产量最大、危害最严重的藻毒素，它的结构很复杂，至今发现了其70多种衍生体，表1列出了几种常见微囊藻毒素的性质。研究表明常规的混凝和沉淀去除有机物的分子量范围主要为大于6000u，而微囊藻毒素的分子量在1000u左右。我国颁布的《地表水环境质量标准》和《城市供水水质标准》均把饮用水水源地和城市供水中微囊藻毒素MC-LR的限值设为1μg/L，吴和岩等对上海市四个水厂原水中微囊藻毒素LR的调查表明：有两个水厂出现过浓度大于1μg/L的情况，出现次数占调查总次数的15%，所以应该寻求有效藻毒素的去除方法，水处理工艺主要存在生物预处理，活性炭吸附，臭氧、纳滤膜处理等工艺。
　　研究表明：硫酸铝混凝沉淀+砂滤+活性炭过滤+氯消毒工艺；臭氧预氧化+混凝+砂滤+氯化工艺出水中藻毒素去除率可达90%。此外对已经建好的传统处理工艺还可以作如下改造：高锰酸钾预氧化强化混凝（严重时可以同时投加粉末活性炭）+气浮+砂滤（或颗粒活性碳过滤）+氯消毒；如果要求出水水质更好，对于新建设的水厂可以采用在国内逐渐兴起的臭氧活性炭工艺：生物预处理+混凝沉淀+砂滤+臭氧+颗粒活性炭过滤（此后还可接膜处理）；或者在常规工艺前加微滤膜也是可以选择的处理工艺之一。还可以在水厂进水处设置调节池或调节水库，藻类高发期在调节水库中设置专船用来藻类打捞或投加适量杀藻剂和混凝剂对藻进行预处理，美国许多水厂就是采用该方法进行高藻水的预处理。上述组合工艺充分利用了各种方法的优势，可为以后的水处理工艺提供一定的参考。
　　在实际应用中处理水质指标的多样性，要根据实际条件权衡技术、经济等各方面的影响确定适当的工艺和工况。
　　水中的大量藻类是影响饮用水质量的主要因素,因此提高藻类去除率,将有效提高水质。就目前情况看,可采取以下方法提高藻类去除率:
　　①严格水厂基础管理,不断完善和提高管理水平,掌握藻类的变化规律，在现有条件下保证工艺处于良好运行状态,特别是要保证气浮池处于最佳运行状态,因为数据表明气浮池是目前除藻效率最高的环节,只有气浮池运行状态良好,才能有效的去除藻类,利于后续工艺的进行。
　　②改造现有滤池,采用微絮凝过滤。微絮凝过滤投资省,加药量少,试验数据表明微絮凝过滤对藻类去除率在88%以上,是一种经济有效的方法。改造现有滤池,采用微絮凝过滤，在滤池过滤前进行二次混凝的投加，不但可以提高滤池的去浊率，还可以提高藻类的去除率。