出　　自 ：《 凈水技術(shù) 》 1999 年 第 1 期
發(fā)表時(shí)間： ： 1999 － 3

王學(xué)云 高乃云 (同濟(jì)大學(xué))

摘要： 本文主要綜合介紹了水中藻類產(chǎn)生嗅味的種類以及目前藻類去除和控制的方法。

關(guān)鍵詞： 藻類 二氧化氯 除藻

1. 引言

　　嗅味藻類是低級(jí)植物，具有葉綠素，有光合作用的機(jī)能。藻類的細(xì)胞結(jié)構(gòu) ( 除藍(lán)藻外 ) 是在細(xì)胞內(nèi)含有細(xì)胞核膜，將細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)明顯分開。藍(lán)藻微小，細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有核膜，與細(xì)菌相似。水中的藻類在大小、結(jié)構(gòu)上有很大差異，小的藻類肉眼看不見，要在顯微鏡下才可見。大的藻類如我們吃的海帶。生長(zhǎng)在太平洋東岸寒流中的巨藻可達(dá) 100 -400 米 。
　　 給水系統(tǒng)中的大部分藻類都是普通的，常見的是單細(xì)胞菌落型和絲狀綠藻和蘭綠藻、硅藻和鞭毛藻。它們可以存在于水中，在水中浮游，有些是著生藻類 ( 附著別的雜質(zhì)上生長(zhǎng) ) 。在給水系統(tǒng)中，許多藻類，特別是著生藻類會(huì)產(chǎn)生令人不愉快的異嗅和異味，已經(jīng)引起人們的重視。例如，座落于太湖邊上的某石油療養(yǎng)院的小型自來(lái)水廠，直接取用太湖水為水源，供應(yīng)療養(yǎng)院用水。其工藝流程主要采用機(jī)械加速澄清池和無(wú)閥濾池。每逢夏季，機(jī)械加速澄清池表面往往積累了厚厚一層附著在泥土上的藻類，出水中充滿了魚腥味，給人一種極其不愉快的感覺。實(shí)踐證明，自來(lái)水廠的常規(guī)處理方法難以去除藻類所產(chǎn)生的異嗅和異味。目前，研究除藻問題已是給水處理發(fā)展中必不可少的課題。

2 ．水中的藻類與嗅昧

2.1 活藻

　　活藻可產(chǎn)生許多揮發(fā)性的和非揮發(fā)性的有機(jī)物質(zhì)。這些有機(jī)物或者是簡(jiǎn)單的光合作用的產(chǎn)物，或者是由較簡(jiǎn)單的化合物合成為較復(fù)雜的化合物，變成異養(yǎng)有機(jī)物 ( 如細(xì)菌和真菌 ) 的食物。給水系統(tǒng)中，這種細(xì)胞外的產(chǎn)物會(huì)引起異嗅和異味。而且藻的細(xì)胞外物質(zhì)分解是另外一個(gè)潛在的引起嗅味的源泉。大部分產(chǎn)生嗅味的有機(jī)化合物是活藻釋放的，包括小分子量和大分子量物質(zhì)。

2.2 死藻

　　死藻可以通過(guò)兩個(gè)途徑引起異嗅和異味。其一，死亡藻類 ( 特別是無(wú)纖維素細(xì)胞壁藻類 ) 細(xì)胞的解體，使得細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)進(jìn)入水中，釋放出嗅味化合物；其二，死藻可作為放線菌等細(xì)菌的食物，放線菌可產(chǎn)生嗅味化合物。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道口腐爛的藍(lán)綠藻可以產(chǎn)生各種各樣的嗅昧硫化物，包括甲烷硫醇、異丁硫醇、 n —丁基硫醇、二甲基硫醚＼三硫酸二甲月旨?；钤鍟?huì)釋放代謝物。當(dāng)藻腐爛時(shí)，藻的產(chǎn)物就會(huì)釋放出來(lái)。許多產(chǎn)物會(huì)引起嗅味，特別是藍(lán)綠藻產(chǎn)生的酚類化合物。但不是所有的產(chǎn)物都會(huì)引起嗅味， Slater 和 Block(1983年 ) 通過(guò)對(duì)某河水的評(píng)價(jià)指出，藍(lán)綠藻產(chǎn)生揮發(fā)性化合物，其中許多會(huì)引起嗅味。

2.3 藻類產(chǎn)生的嗅味的類型和藻類的代謝物。

綜上所述，水中各種不同類型的藻類會(huì)產(chǎn)生不同的異嗅和異味，造成水臭。如果我們把藻類產(chǎn)生的異嗅和異味作為一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)用函數(shù) Ф(x) 來(lái)表示，系統(tǒng)要素變量為 X1 ， X2 ， X3 ， K4 ，它們之間的關(guān)系可用式 (1) 來(lái)表示Ф(Xi)=F(X1 ， X2 ， X3 ， X4) (1)式中： X1 一魚腥味； XI 一霉味和泥土味； X3 一青，草味； K4 一芳香味。

系統(tǒng)中各要素變量的具體特性如下：
a ．魚腥味——魚腥味是由有色鞭毛藻和硅藻產(chǎn)生的，實(shí)踐證明，當(dāng)魚腥味明顯存在 時(shí)，往往意味著有機(jī)物的大量存在。b ，，霉昧和泥土味——有人認(rèn)為這兩種味道月：青草味和霉味的變異和混合的氣味。實(shí)際上：．產(chǎn)生泥土氣味的有兩種化合物，甲基—異冰片 (2-methylisobomed) 和土臭素 (geosmin)o 這兩種化合物，即使?jié)舛群艿?，只有?n 妒 1 ，也能聞到。它們抗化學(xué)氧化性能很強(qiáng)，氯氣和高錳酸鉀都不能消除這些氣味。
c ．青草味——這種氣味是由綠藻產(chǎn)生的最常見的嗅味，特別是在有機(jī)物大量存在時(shí)，能夠明顯地聞到青草味。據(jù)報(bào)道，某些藍(lán)綠藻，偶見硅藻和有色鞭毛藻也會(huì)產(chǎn)生這種嗅味。
d ．芳香味——芳香味包括水果＼蔬菜、調(diào)料氣味和令人討厭的味道，如大蒜味等。這些嗅味主要是由一些有色鞭毛藻和硅藻產(chǎn)生的。Palmer 認(rèn)為，腐敗的氣味常常是由過(guò)多的藍(lán)綠藻或綠藻引起，腐爛的藻群也會(huì)產(chǎn)生這種氣味。Seppovaara 指出，根據(jù)他本人所做的研究工作得到的數(shù)據(jù)表明，特別的嗅味是由各種類型的藻產(chǎn)生的。例如，氯酚、三碘甲烷和藥味的復(fù)合嗅味由藻類代謝物的氯化和副產(chǎn)物的分解作用產(chǎn)生，產(chǎn)生氣味代謝物的藻類的臨界濃度見表置。

3 ．藻類的去除

3.1 ，傳統(tǒng)的除藻法

　　對(duì)含藻水處理的傳統(tǒng)方法是用硫酸銅、預(yù)氯化殺藻，用氣浮法除藻。含藻量少和處理水量不大時(shí)，可用硫酸銅。由于硫酸銅價(jià)格貴，又具有毒性，一般在游泳池水處理中常有使用。原水中加氯，可殺死藻類，并可防止藻類堵塞輸水管和濾池。但原水中若藻類含量大，勢(shì)必加氯量增加，會(huì)導(dǎo)致出廠水中的氯仿和四氯化碳含量增加。氣浮除藻，效果較佳。藻類不易沉淀，則利用‘氣浮工藝使其上浮而去除。氣浮處理中利用通入水中的大量微小氣泡，使氣泡粘附在藻類上，即可快速上浮，使固液分離。據(jù)某水廠測(cè)定，該廠的氣浮工藝除藻率可達(dá) 60 ％以上。
　　 據(jù)考察，美國(guó)許多水廠附近設(shè)有調(diào)節(jié)水庫(kù)，庫(kù)水中含有藻類，常采用三種方法除藻：
(1) 當(dāng)藻類含量較高時(shí)，每天用專用船向水庫(kù)中投加 CuS04 溶液，其投加量為 0.5 －0.7mg/L ；
(2) 當(dāng)藻類含量不高時(shí)，在進(jìn)入水廠的原水中投加 K 2 MnO 4 ；
(3) 當(dāng)藻類含量低時(shí)，在進(jìn)入水廠的原水中加氯。

3.2 二氧化氯除藻

　　1995 年，美國(guó)費(fèi)城以二氧化氯替代硫酸銅作為水庫(kù)水的除藻劑。近年來(lái)，隨著人們對(duì) ClO 2 的深入研究，認(rèn)為二氧化氯可作為一種有效的除藻劑。二氧化氯除藻的機(jī)理是，藻類的葉綠素中的吡咯環(huán)與苯環(huán)非常類似，二氧化氯對(duì)苯環(huán)具有一定的親和性，能使苯環(huán)發(fā)生變化而使其無(wú)臭無(wú)味，二氧化氯也同樣能作用于吡咯環(huán)，氧化葉綠素，使其新陳代謝終止，使得蛋白質(zhì)的合成中斷，導(dǎo)致藻類死亡，而且二氧化氯和藻類的反應(yīng)極快，能夠有效地控制霉味、魚腥味等。

3.3 臭氧和活性炭處理

　　日本福間町水廠由于水庫(kù)較小、較淺，藻類容易繁殖，有時(shí)有異味，該廠僅在水位低、藻類多、氣味大時(shí)增加臭氧和活性炭處理設(shè)備，使藻類得以控制。北京田村山水廠水源來(lái)自密云、懷柔及官?gòu)d水庫(kù)，經(jīng)常規(guī)處理后，出水水質(zhì)達(dá)不到要求。當(dāng)增加了臭氧—活性炭深度處理后，獲得了滿意的處理效果口向反應(yīng)沉淀池的適當(dāng)位置投加粉末活性炭 (PAC) ，作為助凝劑，可以強(qiáng)化反應(yīng)沉淀池對(duì)藻類的去除，特別是在藻類繁殖的季節(jié)，用此方法可以作為一個(gè)應(yīng)急的措施?；钚蕴咳コ嗤翚馕短貏e有效，且最常用的是 PAC 。1995 年 5 月，美國(guó)芝加哥的供水部門在異嗅和異味季節(jié)到來(lái)之前，就開始投加大約 2.4 mg/LPAC ，到七月中旬，當(dāng)水中開始出現(xiàn)甲基—異冰片 (MIB) 時(shí)， PAC 的投加量逐漸增加到最大值 11 mg ／ L ，異嗅和異味最大的季節(jié)過(guò)后， PAC 的投加量隨 MIB 濃度的減小而減少，減到 1.2mg/L 時(shí)，再投加一個(gè)月，并對(duì) MIB 進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，直到濃度降到 5ng/L 。

3.4 慢濾池過(guò)濾

　　瑞典的斯德哥爾摩水廠，快濾池的濾后水至慢濾池 ( 單池面積為 500 -2400m2 ，濾速僅為快濾池的 1 ／ 30 ，砂層厚度為 1m ) ，水中大部分殘留的極微小的藻類被截留在慢濾池濾層表面或里面。

3.5 微濾機(jī)過(guò)濾

　　德國(guó)的 Slipplingen 水廠，在原水加藥之前，用微濾機(jī)將原水中所含大部分藻類等顆粒物質(zhì)除去。

3.6 生物濾池

　　以色列人的生物濾池用麥桿作為基質(zhì) ( 一個(gè) 1m3 的 PVC 池，裝有 50Ke 麥桿 ) ，可去除 75 甲。的藻生物量。生物濾池是生物除藻的一種。生物除藻主要利用生物膜上的微生物對(duì)藻類的絮凝和吸附作用，把藻類從水中分離出來(lái)。藻類一部分被沉降，一部分被微生物氧化，還有的被原生動(dòng)物所吞噬。

3.7 投加更多的 Fe 3 或 A1 3

　　據(jù)報(bào)道，由藻類產(chǎn)生的有機(jī)物對(duì)絮凝和過(guò)濾有影響，其原因是藻類細(xì)胞外有機(jī)物中的酸性物質(zhì)與絮凝劑 ( 鐵鹽或鋁鹽 ) 水解產(chǎn)物之間反應(yīng)形成表面絡(luò)合物。而這一有機(jī)物表面絡(luò)合物的形成，需要酸性有機(jī)物有一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)， FeOOH 的周邊 =Me — OH 基團(tuán)能與 OH ·離子鍵聯(lián)。這樣，在空缺區(qū)域有 OH — 和 COOH — 基團(tuán)的有機(jī)分子就可作為水合 A1203 的配位體。當(dāng) pH<5 時(shí)，離解平衡的芳香族有機(jī)物在鄰位擁有 OH — 和 COOH — 基團(tuán)；當(dāng) pH>5 時(shí)，質(zhì)子化有機(jī)物就形成表面絡(luò)合物，對(duì)絮凝有較強(qiáng)的干擾作用，有機(jī)物缺乏羧基時(shí)則不會(huì)對(duì)絮凝產(chǎn)生干擾。當(dāng)上述有機(jī)物濃度為 1.5 — 2mg/L 時(shí)，其對(duì)絮凝的影響程度與鐵鹽投量有關(guān)，如果有機(jī)物濃度增加，鐵鹽投量減少，絮凝立刻受到干擾；當(dāng)鐵鹽投量為 3mg ／ L 時(shí)，溶解性有機(jī)碳大于 1.5mg ／ L 時(shí)，濾后水濁度和殘留鐵濃度均有所增高；溶解性有機(jī)碳大于 2.1mg ／ L 時(shí)，礬花即刻穿透濾池；溶解性有機(jī)碳濃度達(dá) 5mg ／ L 時(shí)，濾池極易堵塞。
　　 因此，投加更多的 Fe 3 ＋ 或 A1 3 ＋ 鹽，以增加這些金屬離子的水解絡(luò)合物的數(shù)量可在一定程度上補(bǔ)償由于表面絡(luò)合物的形成對(duì)顆粒脫穩(wěn)和聚集的影響。綠藻細(xì)胞外有機(jī)物濃度與鐵鹽投量的關(guān)系見圖 l ，鐵與溶解性有機(jī)碳 (DOC) 之比為 3 ：1 ，其它藻類也有類似的結(jié)果。

4 ．藻類控制

　　以水庫(kù)和湖泊水作為水源的自來(lái)水廠，往往會(huì)碰到藻類帶來(lái)的困惑。如上海月浦水廠從蓄水庫(kù)取水，每年的三月下旬四月初，庫(kù)中水溫上層熱，下層冷，藻類繁殖很快。由于藻類難以沉淀，造成濾池堵塞 ( 僅能過(guò)濾 2-3 小時(shí) ) 。該廠采取有效措施：一是減少原水在水庫(kù)中的停留時(shí)間，提高水庫(kù)的換水率，使藻類來(lái)不及生長(zhǎng)，同時(shí)使水庫(kù)中雜質(zhì)來(lái)不及沉淀，保持渾濁狀態(tài)，太陽(yáng)光難以射人，藻類的光合作用困難。二是向水庫(kù)中投加漂白粉，用藥劑控制。實(shí)際上向含藻原水中投加泥漿也可以控制藻類藻殖。