2.1 混凝劑強(qiáng)化法

常規(guī)的硫酸鐵、三氯化鐵、硫酸鋁等混凝劑對于高藻水的處理效果不佳，為了提高混凝除藻效率，可從混凝劑的角度來強(qiáng)化混凝。強(qiáng)化方法可分為三種：

(1)增加混凝劑投加量，即增加水中反離子的濃度，使藻細(xì)胞脫穩(wěn)，并在絮體的吸附作用下從水中沉降。但是這種方法不但會(huì)導(dǎo)致水處理成本的增加，而且可能會(huì)因混凝劑殘余離子濃度的增加而危害人類健康，如鋁超標(biāo)而導(dǎo)致的阿爾茨海默病等健康風(fēng)險(xiǎn)。

(2)添加助凝劑、開發(fā)新型高分子混凝劑(如投加藻原酸鈉、活性硅膠)、采用新型有機(jī)混凝劑聚二甲基二烯丙基氯化銨和新型無機(jī)混凝劑聚硅硫酸鋁等方法，均可強(qiáng)化除藻效果。

(3)使用改性混凝劑，如改性粘土，彌補(bǔ)傳統(tǒng)混凝劑除藻效率不高、沉降性能較差等不足。Anderson曾提出粘土是最有前景的絮凝除藻材料，后來陸續(xù)報(bào)道了許多關(guān)于使用不同方法對粘土進(jìn)行改性的研究，進(jìn)一步證實(shí)了改性粘土在除藻方面的優(yōu)良性能。

2.2 預(yù)氧化法

在水廠除藻中一般使用氧化劑進(jìn)行高藻水的預(yù)處理，通過滅活藻細(xì)胞達(dá)到提高混凝除藻效果的目的。通過向高藻水中投加化學(xué)藥劑將藻細(xì)胞直接殺死，目前常用的氧化劑有氯、二氧化氯、臭氧、KMnO4等，它們與常規(guī)水處理工藝配合是強(qiáng)化混凝、解決高藻水源藻類問題的有效途徑之一。這些氧化劑可以破壞藻細(xì)胞的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和胞內(nèi)物質(zhì)，從而殺死甚至解體藻細(xì)胞。

氯是水處理中應(yīng)用最為廣泛的預(yù)氧化劑，在工程實(shí)際中，一般是以次氯酸鈉或氯氣的形式投加到水體中。在常規(guī)的水處理pH范圍內(nèi)，氯主要以具有較高氧化能力的次氯酸的形態(tài)存在于水體中，通過氧化、加成及親電取代等反應(yīng)達(dá)到氧化污染物的目的。對于藻細(xì)胞濃度為2×104 cells/mL的水樣，經(jīng)初始投量為1 mg/L的氯預(yù)氧化，可將聚合氯化鋁混凝除藻的效率提高10%。但是，現(xiàn)有的預(yù)氯化強(qiáng)化混凝除藻機(jī)制都是通過破壞、殺死甚至解體藻細(xì)胞的途徑來達(dá)到強(qiáng)化混凝除藻的目的。這一機(jī)制下的預(yù)氯化強(qiáng)化除藻方法會(huì)造成IOM(胞內(nèi)有機(jī)物)釋放，進(jìn)而導(dǎo)致氯化DBPs濃度增加等飲用水安全問題，危害人體健康。

二氧化氯氧化藻細(xì)胞的速度極快，具有顯著的殺藻效果，而且有效地控制DBPs和異臭味，但是其成本和生產(chǎn)要求高，使用過程中還會(huì)產(chǎn)生亞氯酸鹽和氯酸鹽等對人體有害的物質(zhì)。

臭氧作為一種優(yōu)良的強(qiáng)氧化劑，能夠在殺藻的同時(shí)氧化去除部分有機(jī)物，其能夠與有機(jī)物中的-C=C-反應(yīng)，降低有機(jī)物分子量，使有機(jī)物的芳香性消失，使極性和可生化性增強(qiáng)。臭氧預(yù)氧化可將三氯化鐵混凝除藻的效率提高10%~15%，將氣浮除藻的效率從75%提高至93%。但是臭氧一般不易貯存且發(fā)生裝置較為昂貴，因此設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用都很高。

KMnO4在水處理過程中可以同時(shí)發(fā)揮氧化、消毒和微絮凝的作用。與臭氧相比，它不但價(jià)格低而且生產(chǎn)使用方便。KMnO4對混凝除藻效果的強(qiáng)化作用十分顯著，當(dāng)鋁鹽混凝劑的投量為0~40 mg/L時(shí)，使用1.7 mg/L的KMnO4預(yù)氧化可以將藻細(xì)胞去除率提高10%~30%。但是，由于KMnO4的水溶液呈紫色，使用不當(dāng)容易造成出水色度和錳離子濃度超標(biāo)的問題。

2.3 氣浮除藻

氣浮除藻是通過微小氣泡與藻絮體的結(jié)合使絮體跟隨氣泡上浮從而達(dá)到固液分離的一種物理除藻方法。氣浮技術(shù)主要分為電解凝聚氣浮、生物及化學(xué)氣浮、分散空氣氣浮和溶解空氣氣浮。其中溶解空氣氣浮包括壓力溶氣氣浮和真空溶氣氣浮兩種，水廠中一般采用的是壓力溶氣氣浮，這種方法能夠穩(wěn)定產(chǎn)生10~100 μm的微氣泡。

氣浮過程中的分離效率高度依賴于藻細(xì)胞與氣泡之間的碰撞和粘附效率。與藻細(xì)胞類似，氣泡也是帶負(fù)電荷的，這可能是由于氣液界面處不對稱偶極子的存在造成的。藻細(xì)胞和氣泡所帶的同性電荷不利于它們之間的碰撞和粘附，從而抑制氣浮除藻的效率。已有研究提出通過引入表面活性劑來促進(jìn)氣泡對藻細(xì)胞的粘附作用，然而這種方法仍無法實(shí)現(xiàn)更高的藻細(xì)胞去除效率。相反，通過聚合物的架橋作用可以實(shí)現(xiàn)藻細(xì)胞的有效去除，但卻會(huì)導(dǎo)致處理后水體中高濃度聚合物的存在，這是因?yàn)榫酆衔锊蝗菀渍掣降綒馀萆显斐傻?。因此，壓力溶氣氣浮除藻的方法需要進(jìn)一步的優(yōu)化，以避免藻類爆發(fā)期間各種水處理問題的發(fā)生。

研究報(bào)道，混凝過程的引入可以增大顆粒粒徑進(jìn)而強(qiáng)化氣浮除藻效果;相比沉淀工藝，氣浮使絮體上浮至水面而去除的速度要比沉淀工藝快的多，尤其是對于高藻水的除藻效果顯著。同濟(jì)大學(xué)胡澄澄等通過中試研究對比了混凝/沉淀和混凝/氣浮兩種工藝單元處理太湖原水的效果，直接證明了混凝/氣浮工藝比混凝/沉淀工藝更能有效地去除藻類。然而，氣浮除藻的效率高度依賴于混凝劑投加量和混凝過程中形成含藻絮體的能力。由于藻細(xì)胞低密度、高運(yùn)動(dòng)性、形態(tài)多樣的特點(diǎn)和AOM的干擾導(dǎo)致傳統(tǒng)的鋁鹽混凝過程難以實(shí)現(xiàn)藻的高效混凝，并且所需增加的混凝劑投量無法在化學(xué)計(jì)量的基礎(chǔ)上預(yù)估，最終導(dǎo)致無效氣浮。無效氣浮可引發(fā)一系列的問題，例如出水濁度高、縮短濾池運(yùn)行周期和出水中含藻毒素等。因此，氣浮之前混凝過程的進(jìn)一步優(yōu)化對避免藻類爆發(fā)期間出現(xiàn)上述問題具有關(guān)鍵的作用。

2.4 超聲除藻

超聲除藻是利用超聲波引發(fā)質(zhì)點(diǎn)高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過物理作用使得藻細(xì)胞受損、破裂;同時(shí)產(chǎn)生的超聲空化作用會(huì)破壞藻類蛋白活性，通過抑制光合作用減緩藻類生長;另外，水分子在高壓高溫的空化泡中能產(chǎn)生羥基自由基，通過與胞內(nèi)有機(jī)物接觸進(jìn)行熱解反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對藻類的滅活和分解。

超聲除藻的主要優(yōu)勢在于可以快速去除藻類，而且不需要額外藥劑，安全無害;操作技術(shù)和控制方法簡單容易，可以使用自動(dòng)化控制手段，節(jié)約成本。這種方法的主要缺點(diǎn)是超聲波在傳播的過程中頻率會(huì)迅速降低，限制了使用的場景;同時(shí)限于治理成本，超聲除藻的初期投資以及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展都制約了超聲除藻的普及。

編輯：王媛媛