北方水庫水季節性浮游生物抑制方法與實踐

楊紅海

（遼陽（中核）水務有限公司，遼寧 遼陽 111000）

目前，我國水庫水源水出現了不同程度的富營養化現象，且富營養化區域在逐年擴大[1-2]。以富營養化水體中藻類為食物，水體中劍水蚤得以滋生繁殖。劍水蚤是水中血吸蟲、裂頭蚴等致病生物的中間宿主[3-4]，肉眼可見物，具有一定的致病風險。黑龍江省哈爾濱市某縣級水廠的原水中曾經存在大量劍水蚤，因處理不當，配水管網中也有所檢出，影響水體感官。2004年吉林省舒蘭市曾在自來水中發現劍水蚤，及時關閉水源，進行處理[5]。2017年以來，遼寧省部分水庫水體中季節性出現劍水蚤等浮游生物。水中劍水蚤造成凈水廠運行中混凝藥劑投量增加、沉淀效果差、劍水蚤穿透濾池等問題出現，使得供水工程安全受到威脅，因此有效去除水中劍水蚤是北方水庫水源供水工程亟待解決的問題。

1 劍水蚤特性

劍水蚤屬于節肢動物門，甲殼綱，撓足亞綱。劍水蚤體壁是由5層薄厚不等的角質膜構成的堅硬甲殼。堅硬的甲殼可以抵抗水體壓力，從而劍水蚤表現出很強的游動性、不怕濾料觸碰，能夠穿透濾池。劍水蚤為兩性生殖方式，繁殖能力強，胚胎發育一般需2～5 d。其可以通過休眠狀態度過生活水域內干旱、冰凍等環境。溫度、光線、pH值、鹽度、溶解氧等影響其繁殖生長。

2 劍水蚤去除方法

2.1 預氧化法

氧化劑可以通過滲透或吸附直接破壞劍水蚤的體壁結構，進入體內破壞其細胞質，近而因破壞劍水蚤正常的遺傳和代謝而使其死亡。氧化劑的氧化能力及接觸時間是有效滅活劍水蚤的關鍵因素。

液氯具有較強的氧化能力，主要是HOCl通過滲透擴散進入細胞膜阻礙糖代謝所致。液氯與原水中的天然有機質具有較高的反應活性，其余氯能氧化劍水蚤。增加液氯用量可破壞劍水蚤的體壁，失活效果較高。

臭氧是強氧化劑，可以溶解細胞或破壞蛋白質從而達到滅活效果。臭氧氧化水中還原性物質的同時會自我分解，氧化接觸時間一般不超過15 min。臭氧氧化滅活劍水蚤時，由于劍水蚤的外殼較厚，15 min的短時間不足以被氧化破壞，滅活效果不理想。

氯胺氧化稍弱，接觸時間長，可持續氧化破壞劍水蚤的外壁，結合后續水處理工藝對劍水蚤的去除效果比較明顯，與此同時，水合NH3·H2O可以通過生物表面滲入體內，形成血氨中毒導致生物死亡。

高錳酸鉀的氧化能力較弱，考慮到水中色度的影響，高錳酸鉀的用量普遍較低，劍水蚤滅活效果較差。

2.2 強化混凝沉淀

劍水蚤經過預氧化后活性下降，絮凝沉淀工藝中，劍水蚤可被絮凝體自然包裹于沉積物中，在沉淀池底去除。選擇高分子混凝劑、加大投加量，可增加絮凝體的體積及密實度，從而有效提高蚤類的沉降效果。

2.3 過濾攔截

常規水處理工藝中，濾池中適宜濾料的有效攔截是去除劍水蚤的關鍵環節之一。濾料的種類和有效粒徑尺寸直接影響攔截劍水蚤的效果。適當減小濾料孔徑、調整濾池工作周期、反沖洗頻次及時間的有效控制可增加劍水蚤的穿透阻力，提高過濾攔截效果，抑制劍水蚤的濾池泄漏。

3 遼陽市凈水廠劍水蚤抑制工藝優化

遼陽市凈水廠原水取自大伙房水庫。大伙房水庫位于遼寧省東部山區，流域面積114 km2，最大庫容量2.18×1010m3。近幾年，大伙房水庫水體中總磷、高錳酸鉀指數等污染物因子呈上升趨勢，2019年春季水中出現劍水蚤繁殖。水廠絮凝池、沉淀池內均發現有一定數量的水蚤。

遼陽凈水廠采用常規給水處理工藝，即混凝、沉淀、過濾、消毒。為防止劍水蚤穿透濾池進入管網，水廠采用增加預氧化工藝，加強預氧化與常規凈水優化工藝協同作用。

3.1 氯氣預氧化

水廠采用氯氣預氧化，在穩壓井前原水管道設置氯氣投加點，通過水射器負壓引入氯氣，加氯機投加量程為20 kg·h-1，投加單耗為1.5 ～2.0 mg·L-1，保證濾后水余氯為0.05 mg·L-1。原水中劍水蚤形態見圖1，經氯氣氧化死亡后劍水蚤見圖2。

圖1 原水中劍水蚤形態

圖2 氧化死亡后劍水蚤

3.2 優化工藝運行

根據現有生產運行實際情況，調整工藝運行參數，混凝劑由原來4 mg·L-1增加至5 mg·L-1，懸浮填料曝氣由原來5 min增至8 min，縮短沉淀池排泥周期，由原來每天排泥1次增至3次，及時去除沉淀池底泥中裹挾的水生生物，防止劍水蚤在積泥區富集。通過刮沫機刮除漂浮在池體表面的水蚤尸體。在沉淀池出口，濾池進水渠處設置攔截紗網，防止未去除劍水蚤進入濾池，并對攔截紗網定期進行清理。改變濾池工作周期，過濾周期由48 h調整為24 h。絮凝池、沉淀池清洗由1年1次改為2次，濾池清洗由一年2次改為4次。

經預氧化及常規凈化工藝的協同優化，水廠濾后水中沒有檢出劍水蚤，清水池出水水質滿足國家《生活飲用水衛生標準》（GB5749—2006）。

4 結束語

水庫水中季節性出現劍水蚤增加了供水安全風險。投加氧化劑是一種有效去除劍水蚤的處理方式，氯氣對劍水蚤具有較好的滅活效果。利用預氧化處理滅活水中劍水蚤，可以充分發揮水處理工藝各單元的作用，有利于水廠的運行管理。氯氣預氧化與水處理工藝協同發揮作用，是快速解決劍水蚤問題的途徑之一。