采矿塌陷区水源水藻类处理研究

赵 云， 张 珲， 丁 强， 赵明雷

(徐州首创水务有限责任公司，江苏徐州221000)

原水中的藻类过量生长会释放出臭味和土霉味类物质，同时影响净水剂的混凝效果，仅采用常规工艺处理对其去除效率较低，存在出水含臭味、浊度高、消毒副产物超标的水质风险。某水厂以采矿塌陷区水为水源水，周边生活污水、农渔牧污水的排入导致水体富营养化，引起藻类过度生长，使水厂混凝沉降效果降低，造成滤池堵塞，缩短滤池运行周期，且藻类释放的致嗅类物质难以通过常规处理工艺去除。对此，笔者采用不同的预处理方法进行试验，以期优选出适于去除采矿塌陷区水源中藻类的方法。

1.1 试验装置

混凝搅拌机(8R4-6)、紫外可见分光光度计(T6 普析通用)、pH计(PHS-3C 雷磁)、台式浊度仪(HACH 21100N)、电子天平(BSA22AS-CW)、电子显微镜、藻类专用取样器。

聚合氯化铝(Al2O3含量10%)、硫酸铝、粉末活性炭；
盐酸、氟化钾、高锰酸钾，均为分析纯。

1.2 试验水质

某采矿塌陷区水源水的水质见表1。

表1 原水水质Tab.1 Quality of raw water

1.3 试验方案

以采矿塌陷区水源水为研究对象，分别采用投加聚合氯化铝、次氯酸钠、高锰酸钾+粉末活性炭等方法，搅拌试验后取样直接测定浊度和藻类数量。

2.1 单独聚合氯化铝

从图1可以看出，聚合氯化铝的絮凝效果受原水pH影响较大，当pH值超过9.0时，絮凝效果不佳且存在铝超标的风险。试验结果表明，随着聚合氯化铝投加量的增大，形成的矾花均细小且不下沉，对藻类和浊度的去除效果较差。当聚合氯化铝投加量达到100 mg/L时，沉淀后水样浊度为16.9 NTU，藻类为1 242×104个/L。

图1 聚合氯化铝投加量对处理效果的影响Fig.1 Influence of polyaluminium chloride dosage on treatment effect

2.2 次氯酸钠与聚合氯化铝联用

化学预氧化是水处理中常用的强化常规处理含藻水的工艺[1-2]，次氯酸钠是一种强氧化剂，水解形成次氯酸后进一步分解形成新生态氧[O]，[O]的极强氧化性使藻细胞内的蛋白质变性，从而使藻细胞死亡。试验研究了不同浓度次氯酸钠对藻类的去除效果，结果见图2。

图2 次氯酸钠浓度对处理效果的影响Fig.2 Influence of sodium hypochlorite concentration on treatment effect

次氯酸钠预氧化对藻类的去除效果较明显，投加量为3 mg/L时的藻类去除率达到96.5%，但是搅拌试验中形成的矾花细小，对浊度的去除率不高。当聚合氯化铝投加量为80 mg/L、次氯酸钠投加量为3 mg/L时，处理后水样浊度为7.9 NTU。

2.3 高锰酸钾、活性炭和聚合氯化铝联用

高锰酸钾具有较强的氧化性，可以氧化藻细胞内的叶绿素(一般为叶绿素a)，使藻类因新陈代谢终止、合成蛋白质中断而死亡[3]。此外，高锰酸钾还具有助凝作用，可提高絮凝效果。粉末活性炭能够吸附有机物，还原水中剩余的高锰酸钾，高锰酸钾和粉末活性炭吸附联用技术为目前应对臭和味的常用方法[4-6]。

当聚合氯化铝投加量为80 mg/L，粉末活性炭投加量为20 mg/L时，随着高锰酸钾投加量的增大，搅拌试验中矾花较大且沉降效果较好。从图3可以看出，当高锰酸钾投加量为2.4 mg/L时，藻类去除率达87.8%，出水浊度为1.9 NTU，但反应后的水样呈微红色。

图3 粉末活性炭与高锰酸钾联用对藻类的处理效果Fig.3 Treatment effect of powdered active carbon combined with potassium permanganate on algae

当水源水出现藻类污染时，仅提高聚合氯化铝投加量对藻类的去除效果较差。采用次氯酸钠可有效除藻，但不能消除藻类产生的臭味，且在预氯化过程中氯与原水中较高浓度的有机物作用会生成一系列对人体危害较大的卤代有机副产物。采用粉末活性炭、高锰酸钾与聚合氯化铝联合处理的除藻、降浊效果明显，投加80 mg/L 聚合氯化铝+20 mg/L粉末活性炭+2.4 mg/L高锰酸钾时，藻类去除率为87.8%，浊度去除率为91.5%。