郑州市自来水总公司白庙水厂以黄河水为水源,供水规模为36×104 m3/d。黄河水经沉砂池、调蓄池两次自然沉淀后,正常情况下出水浊度降至20~60 NTU,再经过混合、反应、沉淀、过滤等工序,最后将净化水送至城市管网。 但自1993年入冬以来,由于黄河水流量减少,其稀释自净能力减弱,水质污染加重,水中富营养化趋势增大,造成大量藻类繁殖,再加上源水在调蓄池(容积为370×104 m3/d)内停留7~10 d左右,又为藻类的繁殖提供了时间。经检测,水中藻类含量最高达46×106个/L,其中绝大多数为硅藻,也有少量的蓝藻、绿藻等。在沉淀池上面漂浮大量浮渣,清水池上面也出现少量的泡沫,造成出厂水有明显的鱼腥味。虽然采取了沉淀前加氯、增大混凝剂用量、缩短滤池过滤周期等措施,使出厂水腥味有所降低,但难以从根本上消除,影响供水水质。
但自1993年入冬以来,由于黄河水流量减少,其稀释自净能力减弱,水质污染加重,水中富营养化趋势增大,造成大量藻类繁殖,再加上源水在调蓄池(容积为370×104 m3/d)内停留7~10 d左右,又为藻类的繁殖提供了时间。经检测,水中藻类含量最高达46×106个/L,其中绝大多数为硅藻,也有少量的蓝藻、绿藻等。在沉淀池上面漂浮大量浮渣,清水池上面也出现少量的泡沫,造成出厂水有明显的鱼腥味。虽然采取了沉淀前加氯、增大混凝剂用量、缩短滤池过滤周期等措施,使出厂水腥味有所降低,但难以从根本上消除,影响供水水质。
结合我公司制水工艺特点,为冬季出现高藻水的处理寻找一种有效的办法,于1998年9月—11月,进行了用硫酸铜及改变原水的pH值去除水中藻类的试验研究工作。
1 试验内容
① 观察硫酸铜去除水中藻类的效果及对水中生物的影响,找出抑制藻类生长的有效剂量。
② 调整原水的pH值至6.5~7.5(未调整前原水的pH值平均为8.1),通过改变藻类的生存环境观察抑制藻类繁殖的情况。
③ 观察去除藻类的硫酸铜有效剂量对水中生物的影响。
2 试验条件
① 试验用水取自同一时间的黄河原水。
② 试验用盛水器皿为四个约0.3 m3的水缸,每个缸内都有充氧器。
③ 试验用试剂:硫酸铜为分析纯,浓硫酸为工业硫酸。
④ 试验用鱼为鱼塘捞出的新鲜活鱼。
⑤ 试验在室外阳光照射下进行。
3 试验方法
① 在四个缸内放入相同水质的原水,测定水温、pH值、藻类、NH3-N,探索藻类生长繁殖的条件。
② 其中一池不加硫酸铜,另三池加入不同剂量的硫酸铜,放置1~3 d,测定藻类含量,观察去除情况,并测定铜离子残留量。
③ 其中一池不调pH值,另三池加酸调整pH值,放置1~3 d,测定藻类含量和pH值变化情况,观察抑藻情况。
④ 每个缸中加入硫酸铜后再加入活鱼数条,观察鱼类活动情况。
每个缸内都用加氧机充氧,并用同样的原水数份,加入不同剂量的硫酸铜或调整不同的pH值(6.5~7.5)放置一段时间后测定藻类含量,观察二者对抑制水中藻类繁殖的结果,从而找出硫酸铜抑制藻类繁殖的有效剂量和抑制藻类繁殖的适宜pH值,同时观察有效剂量对水中生物(鱼类)的影响。
4 试验结果
试验结果见表1和表2。
表1 硫酸铜去除水中藻类的试验结果
缸号 | 1# | 2# | 3# | 4# | 试验 条件 |
硫酸铜投加量 (mg/L) |
0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 充氧 |
投加硫酸铜前 藻类总数(个/L) |
1 421 010 | ||||
投加硫酸铜后 藻类总数 (个/L) |
4 641 966 +94 374 群 |
299 991 | 142 101 | 142 101 | |
藻类去除率(%) | 79 | 90 | 90 | ||
硫酸铜投加量 (mg/L) |
0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 充氧 放入 鱼类 |
投加硫酸铜前 藻类总数(个/L) |
1 105 230 | ||||
投加硫酸铜后 藻类总数(个/L) |
3 094 644 | 252 624 | 284 202 | 299 991 | |
藻类去除率(%) | 77 | 74 | 73 | ||
铜离子残留量 (mg/L) |
<0.05 | <0.05 | 0.07 | 0.12 | |
鱼类活动情况 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 |
表2 调整pH值抑制藻类的试验结果
缸号 | 1# | 2# | 3# | 4# | 试验 条件 |
调整前pH值 | 8.10 | 8.10 | 8.10 | 8.10 | 充氧 |
调整后pH值 | 未调pH | 7.30 | 7.56 | 7.50 | |
调整pH值前 藻类总数(个/L) |
1 657 845 | ||||
调整pH值后 藻类总数(个/L) |
1 757 872 | 710 505 | 931 551 | 805 239 | |
藻类去除率(%) | 57 | 44 | 51 | ||
调整前pH值 | 8.15 | 8.15 | 8.15 | 8.15 | 充氧 放入 鱼类 |
调整后pH值 | 未调pH | 6.78 | 6.92 | 7.09 | |
调整pH值前 藻类总数(个/L) |
1 563 111 | ||||
调整pH值后 藻类总数 (个/L) |
1 894 680 +15 789 群 |
1 199 964 +15 789 群 |
1 278 909 | 1 231 542 | |
藻类去除率(%) | 23 | 18 | 21 | ||
鱼类活动情况 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 |
在两个月的时间中经多次反复试验,得出以下结论:
① 在水体中投加硫酸铜抑藻的有效剂量为0.5~1.0 mg/L,其对水中藻类去除率可达70%~90%。
② 当水体中硫酸铜的投加量为0.5~1.5 mg/L时,其铜离子残留量最大为0.16 mg/L,该值远远低于国家饮用水卫生标准中铜离子的允许值1.0 mg/L。
③ 调整原水的pH值至7.0左右,改变藻类的生存环境,也可以抑制藻类的繁殖,其对藻类的去除率可达18%~57%。
④ 当硫酸铜的投加量为0.5~1.5 mg/L时,鱼类活动情况良好。
试验结果于1999年1月用于白庙水厂的生产实际,其效果与试验结论完全一致。该试验为高藻水的处理找到了一种有效途径。
6 建议
藻类问题是困扰供水水质的一大难题,通过试验和生产实际应用,采用硫酸铜及改变水的pH值可以达到去除水中藻类,降低甚至消除水腥味的效果。在今后的生产应用中应着手以下工作:
① 投加硫酸铜和调节pH值同步进行。藻类的生活环境和水中的pH值有密切的关系,pH值越低,藻类的繁殖越慢。虽然在试验中调节pH值的效果并不明显,但和硫酸铜同步使用,估计其效果比单独投加硫酸铜要好。
② 严格控制残余铜对水质的影响,在试验中测定水中铜离子的含量并不高,但随着长期的蓄集,就有可能形成铜污染。因此,要通过及时清理淤泥、定时监测等来控制铜污染的产生。
③ 掌握好硫酸铜的投加时机和投加量。应作好水质的监测,控制投加的时间和投加量,做到适时和适量地投加,保证去除效果。
④ 硫酸铜并不是对所有的藻类都有显著的抑制效果,需要进一步研究硫酸铜对不同藻类的抑制作用。