硫酸铝、聚合硫酸铁和聚合氯化铝对针杆藻的去除效果研究

三峡175m蓄水引起春季嘉陵江出口段的水位升高，流速、营养盐有所下降，藻类大量繁殖。嘉陵江出口段早春水华的优势藻种属于硅藻门，约5—7d即可完成一个世代周期。特别是2011年4月，原水中的针杆藻属急速增长，达到了300×l04cell/L，覆盖了净水厂滤池表面，使滤池表面的针杆藻属浓度达到1200×l04cell/L。当原水中的针杆藻浓度达到30×l04cell/L以上时，将危害生产，滤砂变粘，滤料反冲洗的膨胀率降低；严重时，水厂的滤池反冲洗周期急剧缩短，从正常的24h缩短至0.6—2h，导致供水量下降30%以上，严重影响了供水安全。

出现针杆藻堵塞滤池现象后，水厂首先启用前加氯，加大PAC投量以改善混凝，再削减滤层厚度，并进行酸洗浸泡以保证冲洗强度，恢复其过滤能力，但收效并不明显。即使沉淀池出水浊度控制在0.5NTU，滤池的正常运行时间仍不超过2h。因此，为了有效去除针杆藻，笔者开展了强化混凝试验研究，监测原水中针杆藻的变化规律，研究使用不同净水剂强化混凝对针杆藻的去除效果。

1材料一与方法

1.1净水剂

使用的净化剂主要包括：硫酸铝（AS），Al2O3含量为15.6%；液体聚合硫酸铁（PFS），含铁量（以Fe3+计）为11%，盐基度为8%~16%；固体聚合氯化铝（pAC），Al2O3含量为29%，盐基度为40%~90%。净水剂的其他指标均符合国家现行标准。

1.2试验原水

试验原水取自C水厂，水温为15℃，pH值为7.61，浊度为7.51NTU，溶解氧为9.50mg/L，CODMn、TP、TN分别为2.60、0.55、1.69mg/L，碱度为127mg/L，二氧化硅为4.60mg/L，硫酸盐为65.90mg/L，针杆藻为160×l04cell/L。

1.3强化混凝的搅拌试验

采用ZR4-6混凝试验搅拌机，参数设置：快搅1min，慢搅15min，静止沉淀30min，GT值为26352。为减少因测试水样体积小而引起的藻类测定误差，在一次试验中将6个烧杯的加药量参数设置为相同，并在同一位置取样，然后合并到同一试管中测定。多次分别测定PAC与PFS联用以及AS与PFS联用条件下，混凝剂投加量对针杆藻去除效果的影响，试验中先投加AS或PAC，5min后再投加PFS。

1.4藻类的检测

采用离心法检测针杆藻：先用鲁哥氏碘液固定水样，然后用高速离心机在1600r/min转速下离心浓缩15min，以确保水样中的藻类沉降于离心瓶底部；将离心好的水样通过虹吸方法弃去上清液，只留下10mL底物，然后将其置于自动振摇机上振摇混匀，转移到具塞比色管里，并定容到50mL；较后移液，在显微镜下进行计数。

1.5生产试验

根据混凝搅拌试验取得的较佳药剂配置及投加量参数，在C水厂进行生产试验。在反应池前投加混凝剂，在线监测沉淀池出水的pH值，如低于7.1则适度减少PFS的投量，保证出厂水的pH值在规定范围内，同时检测原水、沉淀出水中的针杆藻浓度以及出厂水中的铁、铝含量，沉淀池排泥控制在4h一次，做好记录。

2结果与讨论

2.1原水中针杆藻浓度的变化规律

C水厂原水中针杆藻浓度的变化情况见图1。可知，原水中的针杆藻浓度可以在2d之内达到较大值，暴发持续时间可达到11d以上，持续时间可能与水温、硅酸盐浓度以及原水流速等有关。

2.2PAC与PFS联用对针杆藻的去除效果

混合投加PAC与PFS，不同投药量下对针杆藻的去除效果见表1。可以看出，当PFS投量不变时，单独增加PAC投量，对pH值的改变不大，对改善针杆藻的去除效果不明显。针杆藻胶体带负电荷，脱稳可能对其去除非常关键，高盐基度的PAC具有较强的吸附架桥作用，但压缩针杆藻双电层的脱稳效果不佳，因此对针杆藻的去除效果较差。

2.3AS与PFS联用对针杆藻的去除效果

AS与PFS联用时，不同投药量下对针杆藻的去除效果见表2。

由表2可以看出，当AS、PFS的投加量分别为20、30mg/L时，沉后水的针杆藻浓度降至30×l04cell/L以下，可有效改善滤池堵塞状况，此时针杆藻胶体可以较好脱稳，形成的矾花比较密实。由此表明，使用阳离子混凝剂AS可强化对针杆藻胶体的脱稳效果。由于原水浊度低，而铝盐混凝剂形成的絮体轻，沉淀较困难，因此考虑在AS后投加PFS，以形成沉淀性能较好的铁絮体，强化沉淀效果。

2.4生产性试验效果

根据强化混凝的搅拌试验结果，在C水厂进行生产试验，在反应池前投加AS约20mg/L，在反应池中段投加PFS约30mg/L，对针杆藻的去除率可达到69%以上，具体监测数据见表3。

采用AS与PFS联用强化混凝的方案，可延长滤池运行周期至6h以上，有效改善对针杆藻的去除效果。该方法在A水厂与D水厂进行应用，也取得了相同的效果。

藻类在光合作用下通常会引起水中pH值的升高和溶解氧浓度的增加，但AS与PFS联用后，pH值的降低幅度较大，达到0.7，混凝剂投加量应保证pH值的降低在水质标准规定范围内。另外，复合投加传统混凝剂，能够在一定程度上取代预加氯的助凝脱浊功能，减少氧化剂投加量，以减少卤代有机物的形成，提高供水水质的化学安全性。

在生产试验中还发现，当原水针杆藻达到160×l04cell/L时，在未使用强化混凝措施的情况下，双层滤料对针杆藻的过滤能力要比单层滤料强，单层砂滤池的反冲洗周期为2~3h，而煤砂双层滤料滤池的反冲洗周期可提高到4~6h，可以延长过滤周期2h以上。另外，在针杆藻突发增长期间，不宜使用滤池回收水，同时水力循环澄清池因存在回流，对针杆藻的去除效果差，此时宜加大排泥量。实际生产中要关注出厂水的pH值、铁、铝等指标，确保其值在规定的水质安全范围内。

3结论

增加传统净水剂AS的投量可以强化对针杆藻的脱稳效果，同时投加PFS可以提高沉淀效率，强化对针杆藻的去除效果。在实际生产中，先投加20mg/L的AS，反应5min后再投加30mg/L的PFS，可有效延长滤池运行周期至6h以上。另外，对于含高浓度针杆藻的原水，煤砂双层滤料滤池的过滤周期要比普通单层砂滤池的延长2h以上。