呂啟忠　　施東文

　　一、綜述

　　自1993年以來(lái)，每年冬季12月到次年3月份，我市花園口水源廠調(diào)蓄池中會(huì)出現(xiàn)藻類(lèi)急劇繁殖的情況。源水中如果含有大量藻類(lèi)，將會(huì)為水廠帶來(lái)一系列的工藝和水質(zhì)問(wèn)題：會(huì)嚴(yán)重妨礙水廠的混凝、絮凝過(guò)程，使得加入混劑后難于形成密實(shí)的礬花，不易沉降，使濾前水濁度升高；堵塞濾池，縮短濾池反沖周期；藻尸穿透濾池，在清水池中形成泡沫，造成出廠水濁度升高；加氯后出現(xiàn)強(qiáng)烈的刺激性異味，市民反映十分強(qiáng)烈。
　　現(xiàn)已查明，調(diào)蓄池進(jìn)水口一級(jí)泵站處藻類(lèi)含量一般低于100萬(wàn)個(gè)/升，出水口二級(jí)泵站處最高可達(dá)4400萬(wàn)個(gè)/升，且主要是硅藻。藻類(lèi)在冬季在調(diào)蓄池內(nèi)季節(jié)性快速生長(zhǎng)繁殖的主要原因，一方面，冬季黃河的流量較小，污染相對(duì)較重，一般為V類(lèi)水，超V類(lèi)水也頻繁出現(xiàn)。主要為氨氮和有機(jī)物污染，某些限制性生長(zhǎng)元素如鎂的含量也較其他季節(jié)為高，這就為藻類(lèi)的生長(zhǎng)繁殖提供了充足的營(yíng)養(yǎng)。在藻類(lèi)高發(fā)季節(jié)，原水的主要特征為：
　　1、藻類(lèi)主要為硅藻，占96%，最高達(dá)4400萬(wàn)個(gè)/升。
　　2、氨氮含量增高，1.0m—3.5mg/L，是一般季節(jié)的3倍。
　　3、高錳酸鹽指數(shù)升高，6—15mg/l，是一般季節(jié)的2—3倍。
　　4、PH值略有升高，8.2—8.7。
　　5、化學(xué)需氧量20—64mg/L，是一般季節(jié)的5——10倍。
　　6、鎂的含量40—100mg/L
　　7、濁度5.5—32NTU
　　冬季，黃河水含沙量最小，調(diào)蓄池中水的濁度不足10NTU，陽(yáng)光透射性較好，有利于藻類(lèi)光合作用的進(jìn)行，這是導(dǎo)致藻類(lèi)急劇生長(zhǎng)繁殖的另一個(gè)重要原因。光是浮游植物生存的必要條件，光照的時(shí)間、光的強(qiáng)度能影響浮游植物的代謝率，從而影響它的生長(zhǎng)率和繁殖率。特別是當(dāng)調(diào)蓄池冰封以后，能產(chǎn)生一定的溫室效應(yīng)，更有利于藻類(lèi)的生長(zhǎng)和繁殖。
　　黃河水被嚴(yán)重污染，致使水體中魚(yú)類(lèi)、甲殼動(dòng)物如各種蟹蝦等的數(shù)量急劇下降；調(diào)蓄池中雜草不生，致使生態(tài)嚴(yán)重失衡，這也是引起藻類(lèi)快速繁殖的一個(gè)不可忽視的原因。浮游植物通過(guò)光合作用固定太陽(yáng)能，制造其他生物所需要的有機(jī)物質(zhì)，這個(gè)過(guò)程是水生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的能源提供者，是生態(tài)系統(tǒng)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的最初和基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，他們位于水體食物鏈的第一環(huán)節(jié)，是浮游動(dòng)物和其他水生物的食物。浮游動(dòng)物不能脫離浮游植物而生存，在這者之間經(jīng)常進(jìn)行著能量和物質(zhì)的交換。許多經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)，特別是我國(guó)特有的鰱、鳙都以浮游生物為食。不少經(jīng)濟(jì)甲殼運(yùn)行如各種蝦、蟹在幼蟲(chóng)期以硅藻、裸藻為食。一旦這個(gè)食物鏈斷了，生態(tài)平衡就會(huì)被破壞。
　　為了解決高含藻水給凈水處理帶來(lái)的困難，國(guó)內(nèi)通常采用氣浮沉淀池、原水預(yù)氯化、生物預(yù)處理、臭氧氧化——活性碳過(guò)濾等工藝?？紤]到在制水廠內(nèi)采取措施的局限性，避免預(yù)氯化所產(chǎn)生的魚(yú)腥味，我們根據(jù)公司自身的特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了如何在水源地抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖的二種方法：化學(xué)法、物理法，來(lái)解決藻類(lèi)所帶來(lái)的一系列的工藝和水質(zhì)問(wèn)題，取得了成效。

　　二、 除藻方法研究

　　鄭州市自來(lái)水總公司東部供水系統(tǒng)是由花園口水源廠和白廟水廠組成。以黃河水為水源。黃河水經(jīng)花園口水源廠進(jìn)水閘自流進(jìn)入沉砂池（350畝），自然沉淀后由一級(jí)泵站抽到調(diào)蓄池（1100畝，儲(chǔ)水350萬(wàn)立方米，水深5米），二次自然沉淀后再由二級(jí)泵站將原水通過(guò)12公里管道送至白廟水廠處理。
　　(一) 化學(xué)方法除藻
　　硫酸銅具有特殊的抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)的作用，考慮到飲水的安全性和對(duì)生態(tài)的影響，我們將試驗(yàn)分作兩步，第一步先進(jìn)行室外模擬實(shí)驗(yàn)，第二步進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)。重點(diǎn)考察了硫酸銅抑制硅藻生長(zhǎng)的情況、銅離子含量的變化以及對(duì)水中魚(yú)類(lèi)的影響。
　　一、模擬試驗(yàn)
　　1、試驗(yàn)?zāi)康?BR>　　(1)觀察硫酸銅抑制水中藻類(lèi)（主要是硅藻）繁殖的效果，找出抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)的有效劑量。
　　(2)觀察硫酸銅對(duì)水中生物的影響。
　　(3)觀察投加硫酸銅后水中Cu2+含量的變化。
　　2、試驗(yàn)方法　
　　室外設(shè)四個(gè)同形狀同體積的容器，設(shè)加氧裝置，分放同樣水質(zhì)同樣體積的原水和多種魚(yú)苗，其中一個(gè)容器中不投加硫酸銅，其余三個(gè)容器中加入不同劑量的硫酸銅，通氧，放置數(shù)天，測(cè)定藻類(lèi)含量、銅離子含量、觀察魚(yú)類(lèi)活動(dòng)情況。
　　3、結(jié)果
　　從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果看硫酸銅確有抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)的作用，對(duì)于硅藻來(lái)說(shuō)0.3mg/L硫酸銅的投加量已能抑制其生長(zhǎng)和繁殖，對(duì)于魚(yú)類(lèi)的活動(dòng)已沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的不良影響，可以進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果見(jiàn)下表。

　　三、 生產(chǎn)試驗(yàn)

　　1、試驗(yàn)方法
　　在水源廠—泵站處設(shè)投藥設(shè)施和裝置，將藥液加至水泵的吸水口處，利用水泵的葉輪進(jìn)行混合。在調(diào)蓄池中藻類(lèi)有明顯增加趨勢(shì)時(shí)投加藥劑。工藝流程如下：

　　2、試驗(yàn)結(jié)果
　　生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表二及下圖

　　3、結(jié)果與討論
　　98年12月30日開(kāi)始進(jìn)行第一次生產(chǎn)試驗(yàn)，此時(shí)調(diào)蓄池中藻含量已由24日的62萬(wàn)個(gè)/L上升到310萬(wàn)個(gè)/L，在一泵站處按0.3mg/L的量投加，四天以后，硅藻含量開(kāi)始下降，至九九年一月十日降至48萬(wàn)個(gè)/升，此段時(shí)間一泵站處硅藻含量變化不大，為40萬(wàn)個(gè)/升左右。生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)從98年月12月30日開(kāi)始至99年2月20日止，當(dāng)藻類(lèi)含量有明顯上升趨勢(shì)時(shí)投加硫酸銅，藻含量降將至正常水平后停止投加。
　　(1)用硫酸銅抑制硅藻繁殖效果顯著，能從根本上解決由硅藻帶來(lái)的一系列水質(zhì)問(wèn)題，尤其是水腥味的問(wèn)題，能夠降低制水生產(chǎn)成本，提高水質(zhì)，社會(huì)效益明顯，是今后解決水腥味的一個(gè)重要途徑。
　　(2)硫酸銅的投加量的大小應(yīng)嚴(yán)格控制，在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，投加量為0.3mg/L時(shí)不影響水中魚(yú)類(lèi)的活動(dòng)，若投加量提高到0.5mg/L以上，調(diào)蓄池中許多小魚(yú)成群游向二泵站，被水泵抽送至白廟水廠，當(dāng)投加量降至0.3mg/L后，此現(xiàn)象消失。
　　(3)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硫酸銅抑制綠藻繁殖的效果較差，0.3mg/L的投加量不能抑制綠藻的繁殖，甚至投加量提高到0.5mg/L，對(duì)綠藻繁殖的抑制作用也不明顯，抑制綠藻的繁殖應(yīng)采取生物防治和物理防治方法。
　　(4)投加硫酸銅后，在試驗(yàn)的濃度范圍內(nèi)，水中銅離子含量稍有增大，且均低于0.2mg/L。
　　(5)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，水中鎂離子的含量對(duì)綠藻的生長(zhǎng)有重要的影響。九九年二月水源廠調(diào)蓄池中第一次出現(xiàn)綠藻大量繁殖，經(jīng)調(diào)查分析，當(dāng)時(shí)源水指標(biāo)除了鎂含量與往年同期有較大差異外，其他指標(biāo)與往年相比沒(méi)有明顯的變化。當(dāng)時(shí)鎂的含量約為70mg/L，以往同期則為40mg/L。因此初步斷定鎂的含量對(duì)綠藻的生長(zhǎng)有重要的影響。
　　(6)由于調(diào)蓄池中有一條挖泥船在清挖底泥，因此不會(huì)產(chǎn)生銅的積累性污染。
　　(二) 改變調(diào)蓄池的運(yùn)行方式，防止藻類(lèi)大量繁殖
　　對(duì)于藻類(lèi)的生長(zhǎng)，如果只滿足營(yíng)養(yǎng)、溫度、陽(yáng)光等條件而不提供其繁殖的時(shí)間，經(jīng)常變化其生存環(huán)境，一樣能達(dá)到抑制其繁殖地目的。
　　1、調(diào)蓄池運(yùn)行水位的改變與藻類(lèi)含量的關(guān)系
　　通過(guò)對(duì)水源廠、白廟水廠96年——99年四年的生產(chǎn)報(bào)表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，調(diào)蓄池運(yùn)行水位的變化與藻類(lèi)含量有著密切的關(guān)系。
　　(1)97年前（包括97年）沒(méi)有將除藻與調(diào)蓄池運(yùn)行水位的變化聯(lián)系在一起，因此在藻類(lèi)高發(fā)期，調(diào)蓄池的水位沒(méi)有多大變化。如圖1、圖2。
　　(2)98、99兩年在藻類(lèi)高發(fā)期改變調(diào)蓄池運(yùn)行水位，藻類(lèi)含量變化很大
　　*在調(diào)蓄池水位下降的過(guò)程中，不同種類(lèi)的藻類(lèi)含量變化情況不一樣。如果水中所含藻類(lèi)主要是硅藻，則隨著水位的降低，硅藻含量升高，如圖3。如果水中所含藻類(lèi)主要是綠藻，則在水位下降的過(guò)程中，綠藻含量沒(méi)有明顯變化，如圖4。
　　**在調(diào)蓄池水位上升的過(guò)程，隨著水位的上升，無(wú)論是何種藻類(lèi)，含量均明顯下降，最后降至正常水平，如圖3、圖4所示。
　　假如水中所含藻類(lèi)主要是硅藻，隨著水位的上升，無(wú)論是何種藻類(lèi)，含量均明顯下降，最后降至正常水平，如圖3、圖4所示。
　　假如水中所含藻類(lèi)主要是硅藻，隨著水位的降低含量升高，這種現(xiàn)象是與硅藻的生活習(xí)性相一致的。因?yàn)楣柙逯饕詈头植加谒妮^深部位。
　　綠藻主要分布于水的上部，由于調(diào)蓄池較淺，僅有4—5米，綠藻在垂直分布上相對(duì)均勻，因此隨著水位的降低，含量變化不明顯。
　　當(dāng)水位降至92.5米（黃海高程）以下，在急劇升起后，由于稀釋作用和水質(zhì)的變化，降低了藻類(lèi)的含量，抑制了藻類(lèi)的繁殖。
　　2、改變調(diào)蓄池運(yùn)行水位，防止藻類(lèi)繁殖生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)
　　99年12月4日開(kāi)始改變調(diào)蓄池運(yùn)行水位，由93.04米逐步降至12月17日91.97米，保持至21日后將水位升高，29日升至92.98米，保持到2000年1月3日又將水位降低，18日降至91.47后將水位升高，1月22日升至92.04米，一直保持到3月15日實(shí)驗(yàn)結(jié)束。結(jié)果見(jiàn)附表一。
　　3、結(jié)果與討論
　　1)99年12月至2000年3月，通過(guò)采取改變調(diào)蓄池運(yùn)行水位的措施，有效的避免了藻類(lèi)的繁殖。該方法不消耗任何材料，不增加生產(chǎn)費(fèi)用，不向水中投加任何化學(xué)藥劑，是在黃河河道穩(wěn)定時(shí)，抑制藻類(lèi)繁殖的首選方法。
　　2)調(diào)蓄池水位之所以高低變化，是為了避免調(diào)蓄池個(gè)別地方出現(xiàn)死水區(qū)，達(dá)到變化水質(zhì)的目的。
　　3)當(dāng)調(diào)蓄池出現(xiàn)冰封時(shí)，由于“溫室效應(yīng)”，在同等停留時(shí)間內(nèi)，藻類(lèi)含量明顯上升。但在選定的運(yùn)行水位91.5—92.0米時(shí)，藻類(lèi)含量最高達(dá)424萬(wàn)個(gè)/升（僅一天），對(duì)正常水處理影響不明顯。
　　(三) 效益分析
　　我們選取三年同一時(shí)間段的情況進(jìn)行對(duì)比，a、97年12月至98年3月。b、98年12月至99年3月。c、99年12月至2000年3月。a時(shí)間段，在水源廠未采取除藻措施，b時(shí)間段在水源廠采取了投加硫酸銅的措施，c時(shí)間段采取了水源廠調(diào)蓄池水位合理運(yùn)行的措施。有關(guān)源水水質(zhì)指標(biāo)和消耗指標(biāo)見(jiàn)表三。

　　從表三可以看出，在這三年中，有機(jī)污染沒(méi)有減輕，且有加重的趨勢(shì)。但是由于我們采取了控制藻類(lèi)繁殖的措施，水廠氯耗、混凝劑的消耗量均有明顯下降。在這三個(gè)實(shí)驗(yàn)段中，C實(shí)驗(yàn)段即99年12月至2000年3月間制水量最少，以此間的制水量為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算這三個(gè)實(shí)驗(yàn)段中的各種消耗。見(jiàn)表四。

　　由表四可以看出，從源頭控制住藻類(lèi)的繁殖后，能夠節(jié)約大量的凈水藥劑。與源水不采取控制藻類(lèi)生長(zhǎng)的措施相比，采取硫酸銅除藻的措施后能夠節(jié)約資金16萬(wàn)元，采取調(diào)蓄池水位合理運(yùn)行抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)的措施后，節(jié)約資金21萬(wàn)元。經(jīng)濟(jì)效益顯著。同時(shí)由于消除了產(chǎn)生魚(yú)腥味的根源，提高了水質(zhì)，社會(huì)效益巨大。
　　(四)小結(jié)
　　1、水腥味產(chǎn)生的根源是由于水中硅藻大量繁殖并與氯反應(yīng)的結(jié)果。綠藻含量的升高（我公司達(dá)到1100萬(wàn)個(gè)/升）沒(méi)有產(chǎn)生水腥味。
　　2、適量硫酸銅能有效抑制硅藻的繁殖。該方法操作簡(jiǎn)單、方便，經(jīng)濟(jì)可靠。
　　3、利用調(diào)蓄池運(yùn)行水位的改變來(lái)抑制藻類(lèi)的繁殖，是一種既有效又經(jīng)濟(jì)可行的方法。
　　4、方法的選擇視當(dāng)時(shí)的具體情況，采取單一的或相互結(jié)合的辦法。如黃河河道較穩(wěn)定，可直接采取調(diào)蓄池水位合理運(yùn)行的辦法；如黃河河道不穩(wěn)，或者黃河水污染嚴(yán)重，欲讓調(diào)蓄池發(fā)揮調(diào)蓄、稀釋的作用，調(diào)蓄池可高水位運(yùn)行，采取投加硫酸銅的措施，同時(shí)還可以輔以生物防止的辦法。

二０００年四月九日

鄭州市自來(lái)水總公司

二000年四月