藻类对净水工艺的影响及应对措施 李柱1,2,高乃云2,王海亮3,孙远军4 (1.上海浦东新区自来水有限公司,上海201200；2.同济大学污染控制与资源化研究国家 重点实验室，上海200092;3.上

藻类对净水工艺的影响及应对措施

李柱^1,2,高乃云²,王海亮³,孙远军⁴

(1.上海浦东新区自来水有限公司,上海201200；2.同济大学污染控制与资源化研究国家

重点实验室，上海200092;3.上海城投原水有限公司，上海200125;4.上海市环境科学研

究院，上海200030)

摘要：采用常规工艺的净水厂对高藻原水的净化存在较大难度。通过对原水水质的分析以及生产工艺调整，城镇水厂克服了藻类对制水的影响，在成本略有增加的情况下，保证了供水水质。对某些净水厂除藻生产实际经验进行总结，可为类似水厂提供借鉴。

湖泊、水库等封闭型水体的富营养化已日益成为一个全球性的水污染问题。据统计，全球约有75%的封闭水体存在富营养化问题，我国目前131个主要湖泊中，已达富营养化程度的湖泊有67个，占51.2%;在五大淡水湖中，太湖、洪泽湖、巢湖已达富营养程度，鄱阳湖、洞庭湖目前虽维持中营养水平，但磷、氮含量偏高，正处于向富营养过渡阶段。而长江中下游湖区是我国当前湖泊富营养化问题最突出的地区，间接导致了上海地区水环境也日益严峻，给自来水的制取带来了影响。

1 水厂概况

上海浦东新区自来水有限公司下属城镇水厂位于浦东新区川沙新镇西侧，分为东、中、西三个车间，设计制水总能力为14.5×10⁴ m³/d，实际供水能力约20×10⁴ m³/d，处于超负荷生产运行状态，供水区域为120 km²，主要包含川沙、合庆、蔡路、唐镇、王港镇及张江镇部分地区，服务人口约45万人。该水厂于2012年9月切换使用青草沙原水，净水工艺属常规流程(见图1)。

图1 城镇水厂工艺流程

2 原水水质

上海市自来水厂以前一直以黄浦江为主要饮用水源，长江为辅助水源，由于上海地处太湖流域下游，黄浦江上游水质不仅受到江苏、浙江来水的影响，还受上海市大量生活污水和工业废水污染，上海逐渐成为水质型缺水城市。因长江水质相对优于黄浦江，上海市投资建造了避咸蓄淡的青草沙水库作为新水源。周超等从水库的库首、库中、库尾三个位置采样分析，对常规理化指标、有机物、藻类和营养盐四项指标监测结果表明，各项指标均与水中藻类生长有关系，因此藻类生长是影响水库水质的重要因素，特别是在春季、夏季高温季节，藻类的滋生影响到水库的出水水质。

3 水厂取水水质

城镇水厂自2012年9月开始原水切换至青草沙水库，通过泵站加压方式输送，在藻类暴发季节，根据青草沙水库水质情况，9月蓝藻数量超过5.0×10⁷ 个/L。根据藻类的季节性特点，原水公司从头部预加氯氧化和投加活性炭，原水进入城镇水厂后进行检测，仍存在叶绿素、蓝藻数量较多的问题。城镇水厂通过对原水pH值、溶解氧、电导率的分析得知， 2013年8、9、10月份属于原水藻类暴发期，因为藻类的影响，在此期间pH值偏高、溶解氧与电导率呈明显下降趋势。

4 应对措施

城镇水厂因长期处于超负荷运行状态，而且属于常规制水工艺，无预处理和深度处理流程，对原水中存在的藻类去除存在很大的难度。通过实践摸索，及时采取了如下应对措施。

① 提高前加氯量，确保预氯化效果。通过次氯酸钠氧化作用去除大部分藻类，藻类暴发时在输送管道头部投加了次氯酸钠，至城镇水厂余氯约0.05~0.1 mg/L，水厂前加次氯酸钠液体量增至约15 mg/L，确保澄清池出口余氯为0.4~0.6 mg/L，若余氯>0.6 mg/L，则存在消毒副产物超标的风险。

② 提高加矾量，促进强化混凝。在原水藻类暴发期时澄清池因上升流速过快导致出水浊度升高，通过增加混凝剂的投加量,同时略调高澄清池搅拌机转速，增加胶体颗粒网捕、卷扫的几率，可以有效促进藻类在池内沉淀。

③ 调整出水方向，提高沉淀效果。因藻类较轻,易上浮进入出水总渠，在出水环形槽更容易“跑矾花”，水厂应急采取封堵环形槽，提高澄清池运行水位，让水流从澄清池清水区外侧流出的办法来解决“跑矾花”难题。

④ 增加冲洗次数，缓解滤池堵塞。普通双阀滤池在藻类堵塞的情况下只能缩短过滤周期，提前进行反冲洗，并视堵塞严重程度进行表面清理、漂粉精浸泡除藻等措施。

⑤ 减轻供水负荷，投加活性炭促进絮凝,有利于藻类、胶体的沉降。为减轻超负荷运行压力，水厂增加了5.0×10⁴ m³/d的馈水泵房，在次年的藻类暴发期，减少供水量至19.0×10⁴ m³/d，藻类堵塞难题得以解决,供水水质优良。

5 供水水质

由于藻类的影响，导致了出厂水质中浊度、嗅和味、pH值、三氯甲烷、铝等指标的变化，但城镇水厂通过以上多种措施的应用，基本确保了供水水质仍维持在优良水平。图2为2013年城镇水厂出厂水浊度、氨氮、三氯甲烷检测数据。

图2 城镇水厂出厂水指标检测数据1

图3为pH值、耗氧量、出厂总氯检测值。

图3 城镇水厂出厂水指标检测数据2

6 藻类导致生产成本增加

① 混凝剂有所增加，制水直接成本增加明显。城镇水厂目前使用的混凝剂是聚合氯化铝（PAC），常规投加量约为32 mg/L。澄清池出水浊度控制在0.5 NTU，出厂水浊度约0.12 NTU，符合《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）中“浑浊度限值为1 NTU”的要求。2013年藻类暴发期间，因水厂使用机械搅拌澄清池，在超负荷运行条件下，清水区上升流速高达1.8 mm/s，矾花中因包裹着藻类而密度降低，更容易上浮，引起澄清池出水浊度升高，同时上升的矾花也会集聚在斜管上方，造成出水口堵塞，上升流速进一步增大，形成恶性循环，仅能通过增加混凝剂投加量强化混凝才有所好转，8、9、10三个月混凝剂平均投加量比平时增加约30%，接近45 mg/L(见图4)。由图4可知，在藻类暴发期混凝剂消耗量明显增加。

图4 混凝剂、消毒剂投加量数据

② 消毒剂大幅增加，直接成本增加明显。城镇水厂目前使用的消毒剂为次氯酸钠液体，常规投加量为25 mg/L。在藻类暴发季节，为确保预氯化效果，减少藻类对净水的影响，根据经验确定澄清池出水余氯控制在0.4~0.6 mg/L，从而导致消毒剂投加量增加约45%，达到35 mg/L。由图4可知，消毒剂的投加量增加非常明显。

③ 滤池反冲洗次数增加、自用水比例明显提高。藻类代谢产生的有机物进入滤池后，造成堵塞滤池，城镇水厂因超负荷运行，滤池采用双层滤料，上层40 cm无烟煤、下层40 cm石英砂，滤速高达15 m/h，过滤周期为24 h。由于藻类代谢有机物的堵塞，过滤周期缩短到8 h，增加了2次反冲洗，在冲洗的同时，还需要对滤池表面的截留物进行清理，增加了大量的人力、物力消耗，冲洗水量估算约增加2.0×10⁴ m³/d。

7 结语

① 从生产实践分析来看，传统净水厂去除藻类时，强化絮凝、降低处理负荷、增加反冲洗次数以防止滤池堵塞等均为有效措施，但成本增加明显。

② 为进一步提升自来水水质，对于传统型工艺有必要进行升级达标改造，增加预处理或深度处理设施，以解决因原水水质异常引起的生产问题。

（本文发表于《中国给水排水》杂志2015年第14期“运行与管理”栏目）

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来源：中国给水排水杂志 （中国百强期刊）