藻類生長對水質和工藝運行的影響及措施探究

馮連珠

平頂山市平水水質檢測有限公司 河南 平頂山 467000

湖泊與水庫等封閉環境下水體富營養化成為水質變質的主要原因，現階段解決水質富營養化問題已經成為全球面臨的水污染問題。根據相關調查來看全球共有75%的封閉水體存在富營養化的缺陷。我國大量湖泊水體達到富營養化程度，著名的五大淡水湖中，太湖、洪澤湖與巢湖達到富營養化程度；鄱陽與洞庭湖營養水平維持，但是磷氮含量高，正朝著富營養化方向過渡。除此以外國內多個水庫和湖泊等地區都有富營養化趨勢，一旦富營養化現象出現，將會導致工藝面臨主動問題，為滿足民眾不斷增長的用水需求量， 新時期針對藻類影響的相關理論研究不斷涌現，為保證藻類水處理工藝影響降低到最小，本文對其進行論述。

1 藻類生長的危害

藻類是以在水中以浮游方式生活的物質，可進行光合作用的自養型微生物，個體大小懸殊，不同個體之間有一定的差異，最小直徑約有1～2微米，最大可達到60米以上，水中藻類物質繁多，所有的藻類都含有葉綠素a，藻類含有的色素主要有葉綠素、藻膽蛋白、胡蘿卜素、葉黃素。以綠藻門為例，顯微鏡下，藻類是帶有綠色有規則的小個體或者是群體，依賴水源。現實生活中藻類分布范圍廣，對環境幾乎沒有什么要求，具備很強的適應能力，即便水中含有的營養物質濃度較低、水中缺乏光照、處于低溫狀態下藻類也可以存在、生活。淡水中的藻類，主要是硅藻和金藻類，這種藻類主要出現在春天和秋天， 屬于狹冷性種。部分藍藻與綠藻僅僅在夏天高溫狀態下出現，硅藻與金藻類常常在山區貧瘠的營養湖泊中出現。

隨著社會經濟的發展，工農業用水量增加，工農業發展速度加快，而農村畜牧養殖、生活污水排放量不斷增加，水源中大量網箱養殖導致水庫營養鹽大量富集，導致水中含有大量氮磷物質，導致水體富營養化，這種富營養化水體是導致藻類泛濫的主要物質條件。每年5～10月份藻類生長十分旺盛，威脅到城市供水。因此大量藻類不僅僅會破壞水體生態環境的平衡與穩定，甚至直接影響到自來水的生產。同樣藻類也是水體中有機物的制造者，在整個水體生態系統中有舉足輕重的作用，但是生態系統中如果藻類大量繁殖，藻類暴發頻率增加，對生態環境、自來水治理都產生嚴重的負面影響。

2 藻類的影響

2.1 感官與投藥量的影響

在水中，如原水中含有藻類，在進入凈水廠之后，藻類會在裝水的構筑物處繁殖，比如附著在不銹鋼與混凝土上，這會在一定程度上影響現場環境，給人感官上來帶來影響，因此人們需要更頻繁的清洗建筑物，這個過程中需要消耗大量的人力、物力，甚至會導致水資源的浪費、消耗。

2.2 對構筑物池壁的影響

混凝土池壁受到藻類的影響深遠，比如虹吸濾池、澄清池就長期生長著藻類，這一部分地方有藻類生長的同時也會產生腐蝕現象。另外粗糙老化的池壁也為藻類的生長提供了場所。濾池運行和濾料也會受到藻類大量繁殖所帶來的影響，因此進入濾池的大量含藻類水會導致藻類物質大量繁殖，藻類物質不僅僅在池壁上大量生長、繁殖，同時也會在濾料上形成毛氈狀物質，進而影響到濾料板結，形成堵塞現象，濾料的效果無法發揮價值。藻類的影響下濾池過濾水也會產生巨大影響，過濾周期短，產水量更少，沖洗水量隨之增加，水質降低的現象也會隨之出現。含藻類水經過池壁，藻類在地基上生長，久而久之在藻類的化學作用和物理作用下產生腐蝕現象，尤其是在混凝土上面出現小坑，導致池壁粗糙與老化，給藻類物質寄生繁殖提供了場所，另外水垢和青苔附著生長，腐蝕池壁。

2.3 水質影響

水質會因為藻類大量繁殖而出現水質惡化的情況，這種情況會影響到水質的顏色、氣味、味道等各個方面，水會變臭、變苦，部分水質在藻類的影響下出現惡臭、魚腥味，水質顏色變差等等，難以滿足飲用水水質標準。現實生活中一旦水質出現問題，尤其是藻類在濾池中，導致水出現異味、發黃情況，因此用戶會根據水質情況進行投訴。另外水中藻類讓水質發生變化，而生長與死亡藻類都會改變水質質量，如水質強度、堿度、硬度、溶解氧等均受到影響，造成處理上的麻煩。藻類有機物增加，在處理工藝上就要使用消毒劑以及添加水處理劑。藻類中的硅藻與綠藻等細胞成層會形成粘質物，附著在混凝土表面形成潤滑層，難以沖洗干凈。這種現象既影響水工藝感官質量，職工走在池邊也不安全，增加刷洗頻率和工人的勞動強度。

3 水處理工藝中的應對措施

3.1 使用混凝土技術保護濾池

為應對藻類對水處理工藝的影響，因此使用控制反應PH條件或者是提高混凝劑使用量的方式。但是在水處理工藝中，大量使用混凝劑對后續處理工藝所帶來的影響相對深遠，而且混凝劑離子殘留也會造成對水質造成負面影響，會污染水質。因此凈化水廠需要通過新工藝來 提升工藝設備，通過新增措施來進行藻水處理，比如引進氯化鋁鐵、硫酸鋁等新型絮凝劑。在實際進行過程中需要針對性開展混凝土試驗，從而實現高效的混凝土。針對水質在不同時期產生的變化，需要優化混凝劑的投入，只有持續優化才可以保證藻類的去除量，從而降低水廠的運營成本，這可以起到對濾池的保護作用[1]。

3.2 滅殺藻類

在藻水處理工藝中，多使用加氯殺藻的方式，這種加氯方式在多反應池類開展，藻類能夠通過有機物在氧化水中滅殺，這種簡單、快速、有效的方式被科學合理的使用。二氧化氯殺藻也是現階段凈水廠中使用相對廣泛的技術，二氧化氯具備更強的殺菌能力，而二氧化氯殺藻類主要是基于氧化反應的實現，這一過程主要是產生對水質的處理，不會產生消毒副產物，對水質和用水安全所帶來的影響也比較小。但是實際使用中，工藝條件苛刻，不能使用在小型凈水廠中，而且實際的凈化成本相對高。

3.3 藻類防治

為降低藻類對水處理工藝所帶來的影響，凈水廠在凈化中需要的做好藻類的防治工藝，具體工作可圍繞以下幾個方面來順利開展，首先，凈水廠應該制定健全的運行管理規則，應該通過明確濾池運行規則、清理頻率等來保證沉淀、混凝土效果。其次，做好多藻類的徹底清理，在清水淡季凈水廠需要做好每年徹底排泥、構筑物清洗，濾池濾料也要安排專業人員來負責清洗。最后做好日常的清潔工作。凈水廠在日常的管理工作中，做好日常的清潔與管理，以日常管理來盡可能去除藻類，比如設置藻類打撈網、攔截網等，這種設施也受到新時期的重視，以此來降低含藻水對水源所造成的影響[2]。

3.4 遮蔽陽光

如果是露天沉淀池，則在濾池上遮蓋遮陽板，避免陽光直射讓藻類生長，這種抑制方式既安全又可以節省大量成本。

3.5 加助凝劑

比如HCA-1陽離子凈水劑可殺死含藻水內的藻類物質，屬于陽離子型高分子聚合物，屬于二甲基二烯丙基季銨鹽的聚合物，這種聚合物水溶性好且可完全溶解于水中，融化成溶液，處理水質質量可滿足生活飲用水處理標準劑。實際作用機理是借助聚合物本身的陽離子集團的和活性吸附基團，通過懸浮劑膠粒與含負電荷核物質讓電細發箍加強等作用下失穩而絮凝。由于有機分子的聚合物較高，因此架橋作用遠遠大于無機混凝劑強烈。根據毒性試驗證明可發現稀釋液體基本無毒，使用相對安全，同時高藻水中，大量藻類漂浮在池面上，水體中的PH值不斷上升，常規凈水凝劑效果差，凈化水質不高，如果大量藻類進入濾池就會增加濾池的負擔。藻類表面有負電荷，與陽離子接觸更容易，因此在反應池中加入HCA-1助凝劑可讓水中的受微生物絮凝成團，加速沉淀速度，有利于去除藻類物質[3]。

3.6 投加粉末活性劑

粉末活性劑為PAC，將這一部分物質連續加入到原水中，經過混合吸附水中的有機物與無機雜質之后，藻類粘附在絮體上的碳粒在沉淀池中隨著污泥排出，活性炭作為助凝劑可加速反應，加強藻類的去除速度，且可以去除異味，尤其是藻類繁殖季節可加強藻類的繁殖效率，在一定程度上增強過濾效果。

3.7 高錳酸鉀去除

高錳酸鉀是一種新型而高效的助凝劑，現有資料證明在一定范圍之內投入的高錳酸鉀，與除藻效率成正比。但是實際處理中對低濁度、低藻的原水處理效果不佳[4]。

4 使用案例

4.1 工程案例

某市供水以黃河水源為主，黃河水呈現高濁度，在經過水廠預沉作用后，進入水泵站打入到平原水庫，平原水庫總容量360萬立方米，有效庫容量為320萬立方米，冬季平均水深為1.8米，夏季水深為4米。平原水庫處水經過加壓泵站后，經過九公里的管道進入到二廠凈化處理。

4.2 藻類測定方式

4.2.1 水樣預處理

首先，取出特定時間內的水庫水樣1000mL，提前準備燒杯，同時在燒杯中加入15mL魯哥試劑，將其放置在常溫下，放置24h。

4.2.2 測定原理

魯哥試劑可充分殺死樣品中含有的藻類物質，經過24h的沉淀后，殺死的藻類沉淀在燒杯底部。選擇去掉上清液，取出50mL放在燒杯中，制作觀測樣本放在顯微鏡下觀察，記錄藻類數據。

測定器材：常用顯微鏡、不同規格的量筒、燒杯、吸管、洗耳球、虹吸管、濾紙。準備魯哥試劑。

4.2.3 藻類測定分析

在監測過程中水庫全年整體藻類濃度變化從九月份開始逐漸呈現上升趨勢，本次測量中，11月3日、11月23日這兩天藻類數量濃度持續增加，達到最高值。十一月末的藻類濃度持續下降，到12月中旬藻類濃度下降到1x105個以下，這個過程持續下降，直到二月份以后藻類濃度才逐步上升。在3月與4月曾出現兩次高峰，但是這高峰值明顯低于11月份的濃度峰值。可看出水庫藻類數量含量多，一升水中含有的藻類個數多達幾百萬個，水庫中藻類數量大，不同水深藻類濃度也不同。平原水庫藻類生長的旺盛期出現在水庫冰封前后。在藻類生長旺盛期，水庫藻類出現峰值，但是藻類種類單一。出現這種情況的原因一方面是水中藻類繁殖速度很快但是繁殖周期短，另一方面是藻類生長繁殖受到外界環境的影響，比如光照、水溫、水體濁度、風力等都會影響到藻類的繁殖與生長。部分藻類對溫度十分敏感，低溫下無法生長，導致藻類種屬單一。平原調蓄水庫全年監測后可了解到水庫藻類的種屬變化，其中藻類共有8門42種，藻類重量繁多，綠藻門和硅藻門全面都有，在水質較差的時候，金藻門 、黃藻門、藍藻門。水庫優勢藻隨著時間不斷變化，9～11月份綠藻中的小球藻占優勢；12月份至三月份小球藻數量減少，綠藻門的衣藻反而成為水庫的優勢藻。三月份衣藻占據總數的90%以上。到五月，星桿藻數量達到87.8%；六月份硅藻中的小環藻不斷增加，七月底成為優勢藻類，后快速消失，此時因遭的藻類數量增加，八月份出現的優勢藻是藍藻。本次研究可看出水庫的藻類出現階段為“綠藻——硅藻——藍藻”群落。群落中大部分藻類適合生長在中度營養型水體中，這種藻類適應性較廣，部分種屬在寒冷冬季繁殖。絕大部分藻類的數量很小，部分藻類對環境要求十分苛刻，因此只出現在某一段時間內。

4.3 藻類去除措施

（1）在藻類水處理中，可提高加氯量來保證實際氯化效果。根據前文所相敘述內容可知，可通過次氯酸鈉氧化作用來去除大部分藻類，藻類在爆發的時候，可以在輸送管道的頭部增加次氯酸鈉，在城鎮水廠余氯含有量為0.05～0.1 mg/L， 如果在水廠處理水中加入次氯酸鈉溶液量增加到15mL，澄清池口的余氯量應該為0.4mL～0.6mg/L,如果余氯＞0.6mg/L,說明凈化水使用物質超標，消毒副產物超標，有污染的風險。

（2）通過增加礬量來促進水體的混凝。原水藻類爆發都有時間點，因此當地水廠或者是相關部門應該做好記錄，應針對澄清池上升流速過快導致出水濁度的上高，來增加混凝劑的投入量，同時針對調高的澄清池攪拌機加快轉速，增加膠體顆粒網捕與卷掃的概率，能夠在很大程度上促進藻類在沉淀池內的沉淀。

（3）調整出水方向來提高沉淀的效果，在除殺藻類的時候，由于藻類比較輕，很容易上浮到出水部位總渠中，在出水環形槽內更容易出現“跑礬花”的現象，出現這種情況之后水廠應該采取封堵環形槽的方式，來提高澄清池的運行水位，讓水流從澄清池的清水區域流向外側，運用這種方式來解決“跑礬花”的現象。

（4）另外在水廠內增加沖洗次數，緩解濾池的堵塞現象。普通雙閥濾池在受到藻類堵塞之后，只能采取縮短過濾周期的情況進行提前反沖洗。根據堵塞嚴重情況來進行設備的清洗，同時使用漂粉精來浸泡去除藻類物質。

（5）在實際處理過程中減輕供水負荷，通過增加活性炭來促進絮凝劑的效果，能夠促進藻類與膠體的沉降，為減輕超負荷運行壓力，水廠應在藻類爆發期減少供水量，可解決藻類堵塞問題，保證供水的水質優良。

5 結束語

綜上，水中藻類種類數量繁多，藻類物質形狀不同、大小不同且特性不同，在水中存在藻類會干擾到水處理工藝的使用，會堵塞濾池導致水質變色以及有臭味。部分藻類有毒，影響到人們的身體健康。為讓現代水質處理工藝可充分發揮實際效果，因此在實際水質處理中，應該掌握藻類的季節變化規律，讓水廠可以及時調整水處理藥劑使用量、參數等各方面，從而抑制藻類的生長。筆者認為需要盡可能減少藻類生長產生的負面影響，保證水廠的供水質量。