黃河水作為城市飲用水水源，已被50多個大中城市所采用。隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展，許多產(chǎn)業(yè)的排污量相應增加，作為污染物受納水體的黃河水富營養(yǎng)化程度在逐年增加。近年來，作為應用水水源的水庫經(jīng)常出現(xiàn)藻類爆發(fā)的現(xiàn)象。

    一、藻類生長旺盛期出現(xiàn)的各種水質參數(shù)變化

    圖1為某引黃水庫一年中藻類生長旺盛出現(xiàn)的規(guī)律。

    由上圖看出，藻類生長旺盛期發(fā)生在季節(jié)轉換的時候，如開春、夏秋之交和秋冬之交。這時，由于氣溫的變化，水深低于5米的水體容易形成大翻動，這一點可以從水廠的進廠水濁度體現(xiàn)出來。在水體翻動階段，該水庫進水廠的濁度由0.7-2NTU增加到5一7NTU。

    水體的大翻動使沉積在水庫底泥中的藻類及死藻上浮，這時，由于底泥處于厭氧狀態(tài)，腐殖質產(chǎn)生的氨氮含量高，在碳源、氨氮，磷含量足夠高的情況下，光合作用形成大量的藻類繁殖。

    圖1中2010年2月的藻類總數(shù)比前一年同期增大了5倍。主要原因是在20x9年6月水庫水位低于最低警戒線，部分庫底地面已經(jīng)裸露，致使底泥中碳酸鈣大量沉積，為來年的藻類提供了充足的無機碳源。

    1、藻類的爆發(fā)總是伴隨著水體中氨氮含量的升高(請見圖2)

    當氨氮含量處于平緩趨勢時，藻類和氨氮的量處于平衡狀態(tài)。

    2、藻類的爆發(fā)也總是伴隨著COD的增加(請見圖3)

    當COD出現(xiàn)拐點后，藻含量降低，COD和藻類的量達到了平衡

    3,藻類生長旺盛期pH值的變化也有一定的規(guī)律性(請見圖4)

    pH值代表了CO2的含量，CO2含量降低，pH值升高，CO2升高，pH值降低。由圖4看出，pH值的波動滯后于藻類的波動，隨著藻的增加而增加，隨著藻的降低而降低。說明藻類增加時，光合作用消耗CO2,藻類降低后，光合作用的降低使CO2增加，滯后期為1-- 2天。

    4、顯微鏡觀察

    通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，藻類生長旺盛期，該水庫的主要藻類為硅藻，還觀察到一些原生動物。

    二、水庫中藻類變化過程分析

    一般情況下，生物質量從外界加入到水庫，在水庫停留時間允許的情況下，會進一步生長繁殖，其變化過程的方程式為:

    方程式中，D=沖洗系數(shù)(d-1 )，進入水庫的系數(shù)受上游水體水質的影響，出水庫的系數(shù)與水體的停留時間有關。

    B=沉降系數(shù)(d-1 )，與藻類的形狀、水體的擾動及周圍氣泡的聚集程度有關。

    G=被捕食或寄生系數(shù)(d-1)，涉及到原生動物、細菌的降解等因素;針對微生物對藻類的降解來講，降解量的大小與溫度、N、P、COD及溶解氧的含量有關。

    u為藻類的生長率，與陽光、溫度及C、N、P等營養(yǎng)成分在水中的含量有關。

    該水庫2月份在天氣轉暖、冰面開始消融的影響下。水體的擾動性增強，底泥中的沉降物上浮到水中，為藻類的生長提供了足夠的N、P等養(yǎng)料，加之光合作用形成藻類的大量繁殖，生長率增加。這時，沉降(B)量降低，捕食系數(shù)G受低溫和溶解氧的影響，也處于低谷，其結果就是藻類的爆發(fā)。

    隨著氣溫的轉暖，水庫的冰雪融化，水庫的水體出現(xiàn)分層，大量沉淀(B)產(chǎn)生，水中溶解氧和水體溫度升高，微生物的活動性增強，使捕食系數(shù)G增加，同時，山于營養(yǎng)物質的減少，使藻類的增長率降低。這時，藻類形成降低的趨勢。由于藍綠藻在光和營養(yǎng)存在的情況下可在水平方向形成聚集，從而增加了其浮力，水質檢驗時會發(fā)現(xiàn)有藍綠藻數(shù)量升高的趨勢。

    三、各種化學除藻方法及其負面效應

    自太湖藍藻暴發(fā)之后，很多城市的水庫也或多或少地出現(xiàn)了藻類爆發(fā)現(xiàn)象的報道。許多除藻方法也相應出現(xiàn)，針對化學除藻方法，其利弊分析如下:

    1、高錳酸鉀

    藻類生長旺盛期，在該水庫投加了濃度在1.5mg/L范圍的高錳酸鉀，發(fā)現(xiàn)藻類的去處效果可達65%。但在藻類引起的水體嗅味方面，高錳酸鉀的去除效果不明顯。此外，投加高錳酸鉀還容易引起水體的色度和錳含量的增加，如果不和水廠工藝的活性炭聯(lián)用，勢必會增加水廠濾池的負荷，嚴重時容易造成部分濾料失去作用。

    2、氯化物

    氯化物能夠殺滅藻細胞。研究表明藻細胞生長量和分泌細胞外有機物是氯消毒過程廠中三鹵甲烷的前驅物質。用CI02預氧化，不會生成爪南甲烷或者生成量非常低，但C102的殺藻效果比氯低，而且不同藻類對氯和C102的抗性不一樣。綠藻、絲狀藻和微型藻(5一10m)用C102預氧化去除的效果就比其它藻類差。

    3、臭氧

    臭氧除藻的效果比較明顯，但會產(chǎn)生一些潛在的致癌性副產(chǎn)物，如醛類(甲醛為常見)、酸鹽。

    4、硫酸銅

    0.5一1.0mg/L的投加量能夠抑制藻類的生長，去除率可達70%一90%。但硫酸銅具有毒性，長時間使用會引起水庫退化。

    5、雙氧水

    雙氧水的殺菌效果可高達90%，比高錳酸鉀和硫酸銅要好，但對大顆粒、非溶解性有機物的氧化分解不起作用。

    四、物理除藻方法及其作用

    1、活性炭吸附

    大多水廠通常采用活性炭吸附法。此法操作起來比較簡單。在該水庫水廠的燒杯試驗中，投加10-20mg/L時的情況下，如果與后續(xù)工藝中的絮凝劑聯(lián)用，處理效果至少可達75%。

    筆者模擬絮凝前20分鐘投加粉末活性炭(PAC)，以聚合氯化鋁鐵(PAFC)作絮凝劑，做燒杯試驗，沉淀30分鐘后，取上清液，分析藻類的去除率。去除效果如表1。

    投加粉末活性炭時，要做到粉末活性碳與水體的允分混合，還需購買一套專用的活性炭投加裝置。整個系統(tǒng)加起來將增加很高的制水成本。

    2、水體的深度處理工藝

    通常水廠的水處理工藝為:原水一絮凝一沉淀一過濾一消毒一清水池一輸送。深度處理工藝是指原水先經(jīng)臭氧將大分子有機物分解，水體經(jīng)過濾之后再增加一套顆�；钚蕴繛V池，將水體中剩余的大顆粒有機物及異味吸

附，同時還可將水體中溶解性有機物降解。

    筆者在常州某小試試驗裝置了解到，采用這種深度處理工藝，出水的TOC含量幾乎為零。

    但深度處理的工藝改造費用非常大，一般水廠很難承擔。

    3、清除水庫的底泥

    無論是藻類爆發(fā)還是水質變差，其最主要的根源就是水體的富營養(yǎng)化。如果能夠將水庫的底泥清除，無疑是消除了水體的污染源。如果有能力清除底泥，那么此種方法為最佳。

    五、藻類的生物處理法
    通過對藻類爆發(fā)時各種水質參數(shù)的變化分析，可以看出，藻類的增長必然伴隨著氨氮、COD、無機碳(CO2，重碳酸鹽)、溫度、陽光的變化。廣州深華代理奧豪斯電化學儀器。也就是說，藻類只有在營養(yǎng)物質充分的情況下才能進行光合作用，將營養(yǎng)物質轉化為自身的生物量，才能實現(xiàn)自身的增長和繁殖。

    從水體中發(fā)現(xiàn)的原生動物及水體的富營養(yǎng)化角度來分析，水庫的底泥應該為活性污泥，即底泥中不僅存在著大量的藻類，還存在著很多能夠吸收氨氮和降解COD的微生物有機體。由于水底中已經(jīng)存在著足夠的碳源、氮源和磷，只要水中的溶解氧足夠，微生物就可以降解COD,減少氨氮含量，抑制藻類的生長和繁殖。充分發(fā)揮水體的自凈能力。

    這種水體的自凈現(xiàn)象可以從該水庫在冰層融化、藻類爆發(fā)，氣溫突降和連降大雪后，1一2天的時間內水庫輸送到水處理廠的水質出現(xiàn)的氨氮、COD降低體現(xiàn)出來。

    由于冰層的融化和藻類的爆發(fā)，光合作用使藻類產(chǎn)生了氧氣，使水體中的溶解氧升高;氣溫下降、連降大雪后，水庫冰層上覆蓋的雪層阻隔了光線進入水體，從而抑制了藻類的生長和繁殖。這時，底泥中的微生物利用水體中的溶解氧和底泥中的營養(yǎng)物質，降解了COD，將水體中的部分氨氮轉化成自身的生物量。這就是水體中氨氮和CAD減少的原因。這一過程的水質轉變非常快，1-2天之內就可以發(fā)生變化。

    增加水體中溶解氧的濃度有助于提高微生物對水中有機物的降解，從而抑制藻類的生長，提高水體的自凈能力:這種方法也就是水處理中所謂的曝氣。

    考慮到水庫的占地面積大，大規(guī)膜的生物曝氣不太可能。可以在水庫出水口附近的一定范圍內實現(xiàn)曝氣;曝氣區(qū)到水庫出水口的距離，可通過計算該段的水體流到出水口的時間(至少30分種)來確定，以確保活性污泥有足夠的時間沉降，保證凈化的水通過輸水管J流到水廠。

    曝氣方法還可以通過增加水體的擾動度來提高水體的溶解氧含量。

    這種通過加強水體的自凈能力脫除藻類的方法避免了投加化學品帶來的各種負面影響，同時加強了水體的自凈能力。所需設備僅僅是氣泵或鼓風機類的曝氣裝置，無論對水廠工藝設備還是對水庫或水質都沒有任何副作用。

    五、結論

    通過分析藻類生長旺盛的各種水質參數(shù)的變化，從各種除藻的方法中得出:在無法實現(xiàn)水庫底泥清除的情況下，利用水體的現(xiàn)有資源，采用生物處理方法，充分發(fā)揮水體的自凈能力為最佳的除藻方法。