含藻水的处理技术研究进展

2022-09-11

由于藻类及其产生的藻毒素对人类有较大的潜在危害, 应对其进行控制、消除。根据原水水质情况的不同, 藻类的去除方法一般可分为:物理方法、化学方法和生物方法。

1 物理方法

物理方法就是利用某些设备、器材在水体中设置特定的安全隔离区, 分离出藻类或者利用机械装置灭杀、驱散藻类。

1.1 微滤机过滤除藻

微滤是一种简单的物理过滤方法, 它采用滤网去除水中直径大于或等于滤网孔径的浮游生物和藻类。该方法对于藻类的去除优于混凝沉淀, 但对于浊度、色度及COD的去除率远低于混凝沉淀。因此, 微滤机除藻适用于低浊度高藻度的湖泊水的处理。

1.2 气浮除藻

藻类密度较小、絮凝体不易沉淀, 采用气浮法可以克服这一困难。利用气浮使絮凝体浮升至水面, 去除的速度要比沉淀去除快很多。该方法对于高藻水的除藻效果显著, 但其也存在弊端;浮渣难以处理、气浮池附近臭味重、操作的环境差。为了保证气浮的效果, 在气浮前需要预加氯, 但这会降低饮用水的安全性, 同时浊度较高时, 会影响后续处理工艺效果。

1.3 活性炭吸附

通过活性炭吸附可以取得很好的藻类和藻毒素的去除效果。如果按100mg/L投加活性炭时, 可以将水中的藻毒素降至很低。但是如果投加小剂量的活性炭, 由于水中的有机物会影响活性炭的吸附性能, 所以去除效果不佳;且活性炭的解吸附较困难, 从而使得活性炭除藻的处理成本大大提高。

1.4 电解杀藻

周群英等人[1]进行了微电解杀藻研究, 结果表明, 采用SC杀藻器进行微电解杀灭湖泊中藻类, 当进水流量为1m3/h, 电流密度为 (5.9~8.9) m A/cm2时, 杀藻效果极好, 明显破坏藻类细胞中叶绿体的结构, 使藻类完全丧失光合作用的能力。即使在阳光充足的条件下, 呼吸作用远大于光合作用, 溶解氧急剧下降, 其下降率均可达到92%。

2 化学方法

化学方法是利用化学药品或矿物质抑制、杀死和去除藻类的方法。按其作用机理, 可分为化学药品直接灭杀法、强化混凝沉淀法和天然矿物絮凝法。

2.1 化学药品直接灭杀法

通过投加化学药品直接杀死藻细胞它可以破坏某些藻类的细胞壁、细胞膜及细胞质, 从而达到杀灭活体藻细胞的目的。目前应用最广泛的杀藻剂是硫酸铜, 其控制藻类生长的浓度一般须大于0.1mg/L。研究表明, 使用硫酸铜会破坏藻细胞, 使细胞内大部分藻毒素释放于水体中, 故经硫酸铜处理后的水不能立即作为饮用水水源。为提高硫酸铜的功效, 减少其毒害作用, 尹澄清等研究发现, 采用铁盐、铝盐作为增效剂, 0.2mg/L~0.3mg/L的铜离子就可抑制微囊藻的生长。

水厂除藻一般会采用氧化剂, 常用的氧化剂有液氯、臭氧、二氧化氯等。液氯能有效杀灭藻类, 当液氯浓度在1mg/L~2mg/L时, 经过30min, 藻毒素去除率可达到90%以上。但预氯化使水中消毒副产物增加, 这对人体健康不利;同时, 加氯氧化后, 对某些藻类去除率有一定限制, 如对水中的颤藻去除效果不理想。化学药剂法不用改变现有水厂的工艺流程, 不需增加大型设备和构筑物, 应用较为灵活, 使用成本较低, 但可能使水中增加了新的对健康不利的化学物质。

2.2 强化混凝沉淀除藻

强化混凝是指在常规混凝过程中, 在保证浊度去除效果的前提下, 通过提高混凝剂的投加量, 来实现提高消毒副产物前驱物的去除率。提高混凝剂的投加量, 沉淀池污泥含量升高, 导致絮体形成受到一定影响, 絮体分离效果变差, 沉后水浊度升高, 影响后续工艺的出水质量, 且水的腐蚀性增强, 残余铝含量升高, 增大运行成本。因此, 采用强化混凝除藻时, 应综合考虑, 使水中颗粒去除最优化、运行成本最优化、实际操作最优化、污泥产量最优化等。

2.3 天然矿物絮凝法

粘土矿物被认为是治理赤潮的天然絮凝剂, 来源丰富、成本低、无污染。80年代初, 日本进行了大规模的现场实验, 实验表明, 粘土矿物对藻细胞的凝聚作用与其种类、结构和表面性质等因素有关, 其中蒙脱土的凝聚作用最强。但我国研究者俞志明通过实验研究发现, 高岭土吸附赤潮能力强于蒙脱土。推论其原因有:一是粘土颗粒的形状 (高岭土是管状体系, 蒙脱土是球性) 影响絮凝效果;二是高岭土颗粒表面负电荷低, 降低了粘土颗粒与藻细胞的静电作用 (斥力) 。