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汉江水华问题及高藻原水处理方法

来 源:中华水网   发布时间:2011-02-24 移动版

一、背景资料

  2000年3月汉江发生继1992年2月,1998年2月之后的第三次水华。3月8~9日,湖北省环境监测中心对汉江中下游江段进行监测,结果发现,硅藻和绿藻为主要种类,二者均占总数的40%左右,蓝藻、裸藻、甲藻和隐藻均有出现,合计约占20%,多数藻类属中污型。水华本是指在静止的湖泊或死水中,因藻类大量繁殖,骤然呈几何级数增长,水体颜色加深的一种生物现象,出现在国内内河流域极为罕见。汉江水华的原因在于时值枯水期,江水流速减缓,沿江城市排放的中氮、磷等污染营养成分相对增高,加上光照、气温大幅回升,导致水体中藻类疯长。另据武汉大学夏军教授及其领导的课题组研究发现,南水北调中线工程实施后,汉江中下游多年平均径流量将减少1/3,加上全球气候变暖,汉江中下游排放量不断增加,汉江武汉段水质恶化的因素在宏观上将逐渐增强。

  汉江武汉段水体是武汉市的重要饮用水源。武汉市自来水公司的10座水厂中,就有宗关、白鹤嘴、琴断口、国棉4座水厂从汉江取水,负责汉口、汉阳等地的供水任务,日供水量164万立方米,占全市总供水量的56%。在汉江"水华"期间,公司汉江各水厂所采用的净水工艺对高藻水源水的处理无特效,为保证出厂水水质符合国家生活饮用水水质标准,不得不采取紧急预防措施,加大成本投入即增大投氯量、投矾量、厂自用水量,缩短滤池运行周期。由此增加的成本费用92年为160万元,98年增加到280万元,2000年又有提高。即使如此,由于处理过程中大量藻的死亡,使自来水中带有"腥味",水质投诉电话有所增加。

  为了有效的预防可能越来越频繁的"水华"事件,控制制水成本,满足用户的用水要求,有必要找到一种切实可行、经济可靠的高藻水源水处理方法。为此特将国内目前出现的除藻技术作如下比较分析,以供参考

二、原水除藻单项工艺

㈠ 试剂法

⒈ 预氧化作用

⑴ 氯预氧化

  氯消毒经济、有效、使用方便,应用历史最久,是目前国内采用最广泛的预氧化剂。采用氯预氧化可以明显提高对原水浊度和藻类的去除率,但有研究表明,由于原水中含有较多的腐殖质类天然有机物,而氯预氧化所需要的投加量较高,因而使用氯预氧化可能会在一定程度上导致消毒副产物(如三氯甲烷)浓度的增加,影响出厂水水质。

⑵ 臭氧预氧化

  臭氧氧化和消毒同样历史悠久,欧洲国家使用较多。在常用氧化剂中,臭氧是氧化能力最强的。在一定的浓度下,臭氧可以将相当多的有机物和无机还原性物质彻底氧化分解;在较低浓度下,也可以将大分子有机物氧化为小分子有机物,起到预氧化的作用。对于藻类的去除也有比较好的作用效果。

  臭氧极不稳定,分解是放出新生态氧:O3 = O2 + [O] 新生态氧具有强氧化能力,对顽强的微生物如病菌、芽孢等也有强大的杀伤力。臭氧的消毒能力之所以强,除氧化能力强以外,还可能由于渗入细胞壁能力强,亦可能由于臭氧破坏细菌有机体链状结构而导致细菌死亡。对藻类形态观察发现,臭氧对藻类具有较大的破坏作用。显微镜下经常可以见到氧化后断裂的残藻片段以及失去细胞质的空细胞壁,而对臭氧预氧化后未经过其它处理的水样检测发现,藻类数量仍然减少了30%~50%。

  臭氧化技术目前在国内应用还不多,尚存在一些有待解决的问题。首先是经济问题,臭氧复杂,投资大,耗电量大,且需要边生产边使用,不能储存。其次,据近年来关于臭氧消毒和去除有机物可能产生的潜在危害的研究表明:A.含有有机物的水经过臭氧处理后,有可能将致突变物质或THMs的前驱物如腐殖酸等大分子有机物分解成小分子中间产物,而在这些中间产物中,也可能存在致突变物质,除非臭氧投量高到足以使全部有机物无机化(从费用上考虑是不现实的)。因而,若在臭氧化后再加氯化(臭氧在水中不稳定,容易消失,不能在管网中继续保持杀菌能力,故臭氧化后,通常还需加少量氯以维持水中一定的量),水中THMs也许仍会产生甚至更多。B.在臭氧投量有限的情况下,不可能去除水中氨氮,因而水中有机氮含量高时,臭氧则把有机氮氧化成氨氮,致使水中的氨氮含量反而增高。C. 在臭氧的氧化作用下,有相当数量的藻类细胞的物理形态被破坏,细胞质外泄,甚至相当多的藻类整个藻体全被分解而引起藻类数量的减少。因而,如果使用臭氧预氧化,可能会增加水中溶解性有机物的含量,在有毒藻类存在时,可能会增加水中的藻毒素含量,引起水质的二次污染。

  实际使用中,常把臭氧与能够去除溶解性有机物的后续工艺如活性炭吸附等结合使用,来解决上述问题,其主要目的不在于消毒,而在于去除水中有机物。因为经臭氧化后,大分子有机物被臭氧分解成小分子中间产物,而这些中间产物易被活性炭吸附或活性炭表面生物所降解,其后再加氯消毒,就无THMs产生的危险。

⑶ 二氧化氯预氧化

  二氧化氯的氧化性比氯气强,剩余量更稳定,并能有效地控制水的色度、嗅味等。此外,二氧化氯的化学反应不同于氯,它与三氯甲烷(THMs)前驱物几乎不发生氯代反应,从而氯的消毒副产物可得到有效控制。国际上将二氧化氯列为饮用水AI级安全消毒剂。

  一般来说,二氧化氯用作预氧化剂的剂量是预氯化的所需剂量的30%~50%,研究表明[5],当其投加量达到0.2mg/L时,对藻类有较好的杀灭效果,但对氨氮和亚硝酸盐的氧化效果不明显。对有机物和色度也几乎没有去除效果。二氧化氯能有效地控制藻类的生长以及因此而产生的异味。有研究认为其机理在于:二氧化氯能破坏藻类叶绿素中的吡咯环,使叶绿素失活,导致藻类无法进行新陈代谢而死亡。二氧化氯与藻类及其分泌物反应生成无嗅无味无毒的物质,并能够成功地控制霉味、鱼腥味以及防线菌带来的异味。有利于提高水厂出水品质,满足用户色、味、口感等要求。

  但有研究认为,二氧化氯用于水源水的预氧化,对后续的混凝效果有一定的不利影响。同时,当以二氧化氯作为预氧化时,若用臭氧消毒就会增加臭氧的消耗,因二者会互相反应产生额外消耗。所以,不能采用以二氧化氯作预氧化,以臭氧为消毒的处理工艺。

  另外,据有关研究表明,稳定性二氧化氯预氧化对藻类和浊度都有较好的强化去除效果。所以,实际生产中最好采用现场制备二氧化氯。

  考虑到二氧化氯的运行成本比氯气高,可采用滤前投加ClO2除藻除嗅,而滤后仍可投加氯气保持残留,即达到了有效除藻除嗅杀菌的目的,保持量,有能有效的控制THMs的生成。这种利用已有的氯气作原料生成二氧化氯来控制和除去来自地表水中的藻类和嗅味,减少THMs的方法适用于采用氯消毒工艺的老厂改造。 转载请注明出处: https://www.chndk.com/view-7458-1.html

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