藻類對凈水工藝的影響及應對措施 李柱1,2,高乃云2,王海亮3,孫遠軍4 (1.上海浦東新區自來水有限公司,上海201200；2.同濟大學污染控制與資源化研究國家 重點實驗室，上海200092;3.上

藻類對凈水工藝的影響及應對措施

李柱^1,2,高乃云²,王海亮³,孫遠軍⁴

(1.上海浦東新區自來水有限公司,上海201200；2.同濟大學污染控制與資源化研究國家

重點實驗室，上海200092;3.上海城投原水有限公司，上海200125;4.上海市環境科學研

究院，上海200030)

摘要：采用常規工藝的凈水廠對高藻原水的凈化存在較大難度。通過對原水水質的分析以及生產工藝調整，城鎮水廠克服了藻類對制水的影響，在成本略有增加的情況下，保證了供水水質。對某些凈水廠除藻生產實際經驗進行總結，可為類似水廠提供借鑒。

湖泊、水庫等封閉型水體的富營養化已日益成為一個全球性的水污染問題。據統計，全球約有75%的封閉水體存在富營養化問題，我國目前131個主要湖泊中，已達富營養化程度的湖泊有67個，占51.2%;在五大淡水湖中，太湖、洪澤湖、巢湖已達富營養程度，鄱陽湖、洞庭湖目前雖維持中營養水平，但磷、氮含量偏高，正處于向富營養過渡階段。而長江中下游湖區是我國當前湖泊富營養化問題最突出的地區，間接導致了上海地區水環境也日益嚴峻，給自來水的制取帶來了影響。

1 水廠概況

上海浦東新區自來水有限公司下屬城鎮水廠位于浦東新區川沙新鎮西側，分為東、中、西三個車間，設計制水總能力為14.5×10⁴ m³/d，實際供水能力約20×10⁴ m³/d，處于超負荷生產運行狀態，供水區域為120 km²，主要包含川沙、合慶、蔡路、唐鎮、王港鎮及張江鎮部分地區，服務人口約45萬人。該水廠于2012年9月切換使用青草沙原水，凈水工藝屬常規流程(見圖1)。

圖1 城鎮水廠工藝流程

2 原水水質

上海市自來水廠以前一直以黃浦江為主要飲用水源，長江為輔助水源，由于上海地處太湖流域下游，黃浦江上游水質不僅受到江蘇、浙江來水的影響，還受上海市大量生活污水和工業廢水污染，上海逐漸成為水質型缺水城市。因長江水質相對優于黃浦江，上海市投資建造了避咸蓄淡的青草沙水庫作為新水源。周超等從水庫的庫首、庫中、庫尾三個位置采樣分析，對常規理化指標、有機物、藻類和營養鹽四項指標監測結果表明，各項指標均與水中藻類生長有關系，因此藻類生長是影響水庫水質的重要因素，特別是在春季、夏季高溫季節，藻類的滋生影響到水庫的出水水質。

3 水廠取水水質

城鎮水廠自2012年9月開始原水切換至青草沙水庫，通過泵站加壓方式輸送，在藻類暴發季節，根據青草沙水庫水質情況，9月藍藻數量超過5.0×10⁷ 個/L。根據藻類的季節性特點，原水公司從頭部預加氯氧化和投加活性炭，原水進入城鎮水廠后進行檢測，仍存在葉綠素、藍藻數量較多的問題。城鎮水廠通過對原水pH值、溶解氧、電導率的分析得知， 2013年8、9、10月份屬于原水藻類暴發期，因為藻類的影響，在此期間pH值偏高、溶解氧與電導率呈明顯下降趨勢。

4 應對措施

城鎮水廠因長期處于超負荷運行狀態，而且屬于常規制水工藝，無預處理和深度處理流程，對原水中存在的藻類去除存在很大的難度。通過實踐摸索，及時采取了如下應對措施。

① 提高前加氯量，確保預氯化效果。通過次氯酸鈉氧化作用去除大部分藻類，藻類暴發時在輸送管道頭部投加了次氯酸鈉，至城鎮水廠余氯約0.05~0.1 mg/L，水廠前加次氯酸鈉液體量增至約15 mg/L，確保澄清池出口余氯為0.4~0.6 mg/L，若余氯>0.6 mg/L，則存在消毒副產物超標的風險。

② 提高加礬量，促進強化混凝。在原水藻類暴發期時澄清池因上升流速過快導致出水濁度升高，通過增加混凝劑的投加量,同時略調高澄清池攪拌機轉速，增加膠體顆粒網捕、卷掃的幾率，可以有效促進藻類在池內沉淀。

③ 調整出水方向，提高沉淀效果。因藻類較輕,易上浮進入出水總渠，在出水環形槽更容易“跑礬花”，水廠應急采取封堵環形槽，提高澄清池運行水位，讓水流從澄清池清水區外側流出的辦法來解決“跑礬花”難題。

④ 增加沖洗次數，緩解濾池堵塞。普通雙閥濾池在藻類堵塞的情況下只能縮短過濾周期，提前進行反沖洗，并視堵塞嚴重程度進行表面清理、漂粉精浸泡除藻等措施。

⑤ 減輕供水負荷，投加活性炭促進絮凝,有利于藻類、膠體的沉降。為減輕超負荷運行壓力，水廠增加了5.0×10⁴ m³/d的饋水泵房，在次年的藻類暴發期，減少供水量至19.0×10⁴ m³/d，藻類堵塞難題得以解決,供水水質優良。

5 供水水質

由于藻類的影響，導致了出廠水質中濁度、嗅和味、pH值、三氯甲烷、鋁等指標的變化，但城鎮水廠通過以上多種措施的應用，基本確保了供水水質仍維持在優良水平。圖2為2013年城鎮水廠出廠水濁度、氨氮、三氯甲烷檢測數據。

圖2 城鎮水廠出廠水指標檢測數據1

圖3為pH值、耗氧量、出廠總氯檢測值。

圖3 城鎮水廠出廠水指標檢測數據2

6 藻類導致生產成本增加

① 混凝劑有所增加，制水直接成本增加明顯。城鎮水廠目前使用的混凝劑是聚合氯化鋁（PAC），常規投加量約為32 mg/L。澄清池出水濁度控制在0.5 NTU，出廠水濁度約0.12 NTU，符合《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2006）中“渾濁度限值為1 NTU”的要求。2013年藻類暴發期間，因水廠使用機械攪拌澄清池，在超負荷運行條件下，清水區上升流速高達1.8 mm/s，礬花中因包裹著藻類而密度降低，更容易上浮，引起澄清池出水濁度升高，同時上升的礬花也會集聚在斜管上方，造成出水口堵塞，上升流速進一步增大，形成惡性循環，僅能通過增加混凝劑投加量強化混凝才有所好轉，8、9、10三個月混凝劑平均投加量比平時增加約30%，接近45 mg/L(見圖4)。由圖4可知，在藻類暴發期混凝劑消耗量明顯增加。

圖4 混凝劑、消毒劑投加量數據

② 消毒劑大幅增加，直接成本增加明顯。城鎮水廠目前使用的消毒劑為次氯酸鈉液體，常規投加量為25 mg/L。在藻類暴發季節，為確保預氯化效果，減少藻類對凈水的影響，根據經驗確定澄清池出水余氯控制在0.4~0.6 mg/L，從而導致消毒劑投加量增加約45%，達到35 mg/L。由圖4可知，消毒劑的投加量增加非常明顯。

③ 濾池反沖洗次數增加、自用水比例明顯提高。藻類代謝產生的有機物進入濾池后，造成堵塞濾池，城鎮水廠因超負荷運行，濾池采用雙層濾料，上層40 cm無煙煤、下層40 cm石英砂，濾速高達15 m/h，過濾周期為24 h。由于藻類代謝有機物的堵塞，過濾周期縮短到8 h，增加了2次反沖洗，在沖洗的同時，還需要對濾池表面的截留物進行清理，增加了大量的人力、物力消耗，沖洗水量估算約增加2.0×10⁴ m³/d。

7 結語

① 從生產實踐分析來看，傳統凈水廠去除藻類時，強化絮凝、降低處理負荷、增加反沖洗次數以防止濾池堵塞等均為有效措施，但成本增加明顯。

② 為進一步提升自來水水質，對于傳統型工藝有必要進行升級達標改造，增加預處理或深度處理設施，以解決因原水水質異常引起的生產問題。

（本文發表于《中國給水排水》雜志2015年第14期“運行與管理”欄目）

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來源：中國給水排水雜志 （中國百強期刊）