如何處理水體污染?及有效控制水華、藍藻爆發(fā)?

【專家解說】：原水藻類控制和處理 給水企業(yè)對于水源水體藻類控制當前大多只能局部應急除藻根據(jù)科院治理滇池藍藻水華污染經(jīng)驗控制藻類水華技術歸納6類即采用殺藻劑化學法采用動力藻類收獲并使之與湖泊水體分離機械清除法調(diào)節(jié)營養(yǎng)鹽輸入、控制磷輸入營養(yǎng)控制法通過機械混合或曝氣破壞湖泊垂直分層曝氣混合法通過增加湖水流量來縮減滯留時間等方式水動力學控制法及包括生物操縱法及微生物除藻技術內(nèi)生物控制法等等 般來講水庫、湖泊應急控制藻類有下方法供選擇: 3.1.1對流域面積大蓄水主基本上用于城市供水水庫進水端加注混凝劑并增設混合和定絮凝設備使進入水庫、湖泊水磷含量降0.05mg/L下甚至0.005 mg/L使水源處貧營養(yǎng)和接近貧營養(yǎng)狀態(tài)控制藻類繁殖 3.1.2水庫、湖泊藻類、藻毒素含量與水深和水層有大關系密云水庫例微囊藻毒素-LR隨水加深濃度逐漸降低(下圖)因此充分利用藻類對陽光依賴性及水溫影響通過對上下水層進行混合改變藻類生存環(huán)境條件達控制目 水深>5m水庫裝置曝氣筒(或揚水筒)日本超過100水庫和湖泊使用該裝置實踐顯示平均水深超過10m控制藻類繁殖和嗅味有良好效;平均水深5~10m藍藻繁殖及嗅味得控制能控制綠藻及硅藻特別硅藻明顯繁殖;平均水深5m下沒有控制效約每10萬m3設置裝置投資及成本相當?shù)驮摲椒ㄒ滥軓母旧吓懦隣I養(yǎng)成分對藻類刺激作用而且曝氣增氧設備要求動力大、耗能高只對小水體比較有效;界層混合只深度透光區(qū)水深兩倍上水體才有效而目前許多地區(qū)取水點或取水水源平均水深較淺 3.1.3 藻類繁殖季節(jié)投加硫酸銅控制其繁殖適宜投加量:藍藻和硅藻0.12~1.00mg/L;綠藻0.10~1.50 mg/L其膠球藻(Coccomyca )2.5~3.00 mg/L;黃金藻類0.05~0.50 mg/L其錐囊藻(Dinobryon )2.50 mg/L 使用化學藥劑除藻需要向水引入新化學成分有些僅對藻類有抑制性對其生物也存毒性治理微囊藻水華方法多用硫酸銅等藥物清殺生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)有時候并理想往往清殺之微囊藻水華照樣大量出現(xiàn)此外現(xiàn)階段清殺藥物對藻類并無選擇性殺死微囊藻水華同時也殺死了其藻類污染了水體實驗表明硫酸銅毒性與多環(huán)境因子有關其毒性隨水溫提高而增加35℃上時容易導致魚類死亡使用上存定安全隱患另外對大型和具有流動性水體來說使用殺藻劑工作量大費用較高效難保證;旦殺藻劑被分解或被稀釋藻類快會大量繁殖形成惡性循環(huán) 3.1.4 飼養(yǎng)定魚類和水草或者應用其生物制劑也有利于控制藻類 生物方法雖具有綜合效益高效、廣譜生物技術仍有待于開發(fā)尚能有效噬藻病毒、菌類等成功應用于天水體;放養(yǎng)大型菌類和水生植物由于采收與續(xù)處理困難推廣存難度;采用放養(yǎng)魚類防治水華因花白鰱只能攝食消化幼嫩微囊藻對細胞壁纖維和膠質均已老化微囊藻起作用 綜合各種研究成水華防治方法多途徑治理水藻類相當長時期內(nèi)需要研究課題相對而言生物技術特別生物生態(tài)工程技術研究開發(fā)其內(nèi)優(yōu)越性能會呈現(xiàn)出良好發(fā)展態(tài)勢廣譜、高效噬藻菌、病毒仍研究方向藍藻種介于藻類和細菌之間原生生物既有某些細菌特性又有葉綠素所藻類學家還藍藻劃藻類藍藻沒有細胞核極易受病毒和真菌攻擊研制噬藻菌類和病毒提供了能;藍藻有氣泡結構具有上浮和避光作用針對多數(shù)藍藻上午下沉晚間上浮習性采取有效措施控制藍藻生長;培養(yǎng)優(yōu)勢菌類種群調(diào)節(jié)氮、磷比例也解決水華現(xiàn)象有效途徑 對于藻類繁殖問題雖目前國內(nèi)外已經(jīng)進行了上述大量研究水源藻類控制和治理對于國內(nèi)企業(yè)依相當困難課題由于目前分管體制等些原因使得給水企業(yè)只能更多精力放給水處理工藝上 3.2凈水廠對原水藻類控制和處理 常規(guī)處理工藝對藻類和藻毒素有定去除效北京市第九水廠工藝例 濾池和活性炭對藻毒素均有較好去除效通過對比看出活性炭性能對處理效影響明顯剛更換新炭期處理效明顯優(yōu)于二期處理效出水加氯消毒使得藻毒素濃度有顯著增加說明了兩問題:出水仍有相當數(shù)量藻類透過;二氯消毒會刺激藻類釋放藻毒素或者藻體破裂導致藻毒素釋放 因此當藻類進入凈水廠較理想方式盡能提高前道工序去除率防止藻類透過主要處理措施有: 3.2.1 進廠水先用金屬或合成纖維編織微濾機過濾微濾網(wǎng)般用500目即孔徑40μm過濾濾速0.5~3.0m/min去處率與藻類大小有關同時隨著水頭損失增加去除率相應提高 日本有部分水廠用纖維編織長毛絨(毛長7~15cm)替代微濾網(wǎng)流速600~800m/d濾速越低去除率越高稍加混凝劑提高去除率據(jù)小島貞男試驗藍藻去除率96%~99%硅藻70%~85%綠藻95%~98% 機械過濾避免化學法時因藻類死亡而釋放更多出藻毒素或者其有機物質對已經(jīng)存藻毒素等溶性物質沒有去除效 3.2.2 生物預處理降低氨氮、降解有機物等同時也能定程度上降低藻毒素含量和嗅味程度(McGuire1999)對土味素物質幾乎沒有去除效(Lin et al.,2002) 水體細菌和其微生物對藻毒素有定降解作用也叫自凈作用過程較復雜所需時間較長相對緩慢;實驗室采用人工制造生物反應器能夠迅速而有效去除藻毒素呂錫武等人采用序批式生物膜反應器對微囊藻毒素RR、YR和LR進行了生物降解試驗研究結表明需氧生物處理對藻毒素降解遠比厭氧生物處理有效研究還發(fā)現(xiàn)降解藻毒素細菌極其普通和大量存 3.2.3化學氧化法前加氯(或ClO2、O3)提高藻類常規(guī)工藝處理去除率能增加藻毒素含量 Brentonc.Nicholson等人通過試驗發(fā)現(xiàn)氯氣、次氯酸鈣及次氯酸鈉與水接觸達30分鐘除去水體大約95%微囊藻毒素YST和節(jié)球藻毒素另有些科學家通過實驗發(fā)現(xiàn)氯氣、高錳酸鉀能使藻細胞裂解反而使水微囊藻毒素YST增加而使用石灰水或明礬則會使水微囊藻毒素YST增加因此石灰水和明礬能比滅藻劑或氯氣更適合用于控制淡水藍藻毒素Stefanj.Hoger等人通過實驗研究發(fā)現(xiàn)利用臭氧氧化作用去除淡水藻毒素并且會導致藻細胞裂解利用臭氧來去除淡水藻毒素受藻毒素濃度及臭氧投加量、反應時間影響并需要保持水有定量臭氧殘留才會有較好效現(xiàn)有些科學家正研究利用光學作用來去處淡水藻細胞及藻毒素:微囊藻毒素較容易地通過特定波長紫外光照射而去除其去除率和光線強度有關研究員二氧化鈦放入注有微囊藻毒素蒸餾水水二氧化鈦(0~5g/L)受紫外線照射會展開破壞毒素光催化氧化反應講解藻毒素研究表明自水體同樣適應 3.2.4物理吸附活性炭吸附過濾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顆粒活性炭吸附其顆?；钚蕴咳コ舅匦л^好且用量較粉末活性炭要少另外采用微濾、超濾、納濾等方法大部分藻毒素分子去除處理成本太高目前只有英美等發(fā)達國家些較大水廠使用種方法 3.2.5常規(guī)處理混凝沉淀有望去除藻類80%~90%從除藻效來看氣浮要好于沉淀氣浮對藻類去除效率與藻類表面性質有關某些種類藻類和氣泡親和力小易和氣泡黏附北京市自來水集團第六水廠試驗發(fā)現(xiàn),氣浮工藝對藍藻和硅藻去除效較好綠藻去除效差 原水加泥或加注助凝劑同樣有助于提高藻類去除率運行工藝選用合適混凝劑也有助于藻類更好去處例萬水混凝劑廠和科院合作開發(fā)新型高效混凝劑除藻效要遠遠優(yōu)于普通聚合氯化鋁 另外研究發(fā)現(xiàn)利用超聲波預處理原水強化混凝對藻類去除效達相同藻類去除效適當頻率、功率下1s超聲預處理強化混凝相比于單純混凝沉淀節(jié)約三分之二混凝劑量般臺超聲波殺藻設備控制水域范圍500~10000m3 超聲波殺藻法比較有前途新技術也廣泛地用應于水庫、湖泊等水域藻類控制超聲波藻細胞微氣囊擊破使藻細胞團破碎沉于水底被底泥微生物所分解目前該技術日本千波湖等地已有應用 3.2.6 直接過濾除藻 直接過濾除藻歐洲有較多應用而待濾水藻類過多會引起濾池堵塞把濾層改雙層濾料上面放置15~25cm煤改善堵塞狀況另外待濾水再加混凝劑(或助濾劑)提高濾池濾池去除率 般認常規(guī)處理過程硅藻水處理過程比較容易去除而去除綠藻般需要預氧化有數(shù)據(jù)顯示應用澄清池工藝處理河水預加氯時其去除率約95%~98%無預氯化時其平均去除率85%預加氯會產(chǎn)生較多鹵代有機物同時些藻類受預加氯刺激會產(chǎn)生致臭味物質因此也用其氧化劑臭氧、高錳酸鉀或二氧化氯等 藻類和藻類分泌物藻毒素給凈水處理帶來諸多問題并沒有模式化處理方案各供水企業(yè)應該根據(jù)各自條件進行必要試驗權衡得失因地制宜選用