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藻类控制对策研究一、综述 自1993年以来,每年冬季12月到次年3月份,我市花园口水源厂调蓄池中会出现藻类急剧繁殖的情况。源水中如果含有大量藻类,将会为水厂带来一系列的工艺和水质问题:会严重妨碍水厂的混凝、絮凝过程,使得加入混剂后难于形成密实的矾花,不易沉降,使滤前水浊度升高;堵塞滤池,缩短滤池反冲周期;藻尸穿透滤池,在清水池中形成泡沫,造成出厂水浊度升高;加氯后出现强烈的刺激性异味,市民反映十分强烈。现已查明,调蓄池进水口一级泵站处藻类含量一般低于100万个/升,出水口二级泵站处最高可达4400万个/升,且主要是硅藻。藻类在冬季在调蓄池内季节性快速生长繁殖的主要原因,一方面,冬季黄河的流量较小,污染相对较重,一般为V类水,超V类水也频繁出现。主要为氨氮和有机物污染,某些限制性生长元素如镁的含量也较其他季节为高,这就为藻类的生长繁殖提供了充足的营养。在藻类高发季节,原水的主要特征为:1、藻类主要为硅藻,占96%,最高达4400万个/升。2、氨氮含量增高,1.0m3.5mg/L,是一般季节的3倍。3、高锰酸盐指数升高,615mg/l,是一般季节的23倍。4、PH值略有升高,8.28.7。5、化学需氧量2064mg/L,是一般季节的510倍。6、镁的含量40100mg/L7、浊度5.532NTU冬季,黄河水含沙量最小,调蓄池中水的浊度不足10NTU,阳光透射性较好,有利于藻类光合作用的进行,这是导致藻类急剧生长繁殖的另一个重要原因。光是浮游植物生存的必要条件,光照的时间、光的强度能影响浮游植物的代谢率,从而影响它的生长率和繁殖率。特别是当调蓄池冰封以后,能产生一定的温室效应,更有利于藻类的生长和繁殖。黄河水被严重污染,致使水体中鱼类、甲壳动物如各种蟹虾等的数量急剧下降;调蓄池中杂草不生,致使生态严重失衡,这也是引起藻类快速繁殖的一个不可忽视的原因。浮游植物通过光合作用固定太阳能,制造其他生物所需要的有机物质,这个过程是水生态系统运转的能源提供者,是生态系统整个生产过程的最初和基础环节,他们位于水体食物链的第一环节,是浮游动物和其他水生物的食物。浮游动物不能脱离浮游植物而生存,在这者之间经常进行着能量和物质的交换。许多经济鱼类,特别是我国特有的鲢、鳙都以浮游生物为食。不少经济甲壳运行如各种虾、蟹在幼虫期以硅藻、裸藻为食。一旦这个食物链断了,生态平衡就会被破坏。为了解决高含藻水给净水处理带来的困难,国内通常采用气浮沉淀池、原水预氯化、生物预处理、臭氧氧化活性碳过滤等工艺。考虑到在制水厂内采取措施的局限性,避免预氯化所产生的鱼腥味,我们根据公司自身的特点,重点研究了如何在水源地抑制藻类生长繁殖的二种方法:化学法、物理法,来解决藻类所带来的一系列的工艺和水质问题,取得了成效。二、 除藻方法研究郑州市自来水总公司东部供水系统是由花园口水源厂和白庙水厂组成。以黄河水为水源。黄河水经花园口水源厂进水闸自流进入沉砂池(350亩),自然沉淀后由一级泵站抽到调蓄池(1100亩,储水350万立方米,水深5米),二次自然沉淀后再由二级泵站将原水通过12公里管道送至白庙水厂处理。(一) 化学方法除藻硫酸铜具有特殊的抑制藻类生长的作用,考虑到饮水的安全性和对生态的影响,我们将试验分作两步,第一步先进行室外模拟实验,第二步进行生产试验。重点考察了硫酸铜抑制硅藻生长的情况、铜离子含量的变化以及对水中鱼类的影响。一、模拟试验1、试验目的(1)观察硫酸铜抑制水中藻类(主要是硅藻)繁殖的效果,找出抑制藻类生长的有效剂量。(2)观察硫酸铜对水中生物的影响。(3)观察投加硫酸铜后水中Cu2+含量的变化。2、试验方法室外设四个同形状同体积的容器,设加氧装置,分放同样水质同样体积的原水和多种鱼苗,其中一个容器中不投加硫酸铜,其余三个容器中加入不同剂量的硫酸铜,通氧,放置数天,测定藻类含量、铜离子含量、观察鱼类活动情况。3、结果从实验的结果看硫酸铜确有抑制藻类生长的作用,对于硅藻来说0.3mg/L硫酸铜的投加量已能抑制其生长和繁殖,对于鱼类的活动已没有表现出明显的不良影响,可以进行生产实验。结果见下表。表一:用硫酸铜抑制水中藻类繁殖的模拟实验结果项目容器号备注1234硫酸铜投加量(mg/L)0.00.30.51.0加氧 放置三天加硫酸铜前藻类数(个/L)1421010142101014210101421010加硫酸铜后藻类数(个/L)4641966+94734群299991142101142101藻类去除率(%)799090硫酸铜投加量(mg/L)0.00.30.51.0加氧放入鱼类放置两天加硫酸铜前藻类数(个/L)1105230110523011052301105230加硫酸铜后藻类数(个/L)3094644252624284202299991藻类去除率(%)777473铜离子残留量(%)0.050.050.070.12鱼类活动情况良好良好良好良好三、 生产试验1、试验方法在水源厂泵站处设投药设施和装置,将药液加至水泵的吸水口处,利用水泵的叶轮进行混合。在调蓄池中藻类有明显增加趋势时投加药剂。工艺流程如下:2、试验结果生产试验结果见表二及下图表二:用硫酸铜抑制藻类生长繁殖生产试验结果日期二级泵站处藻类含量(万个/L)日期二级泵站处藻类含量(万个/L)98.12.2412099.01.0336598.12.2535599.01.0418798.12.2832499.01.0515398.12.2931099.01.066898.12.3031099.01.133498.12.3136699.01.183899.01.013763、结果与讨论 98年12月30日开始进行第一次生产试验,此时调蓄池中藻含量已由24日的62万个/L上升到310万个/L,在一泵站处按0.3mg/L的量投加,四天以后,硅藻含量开始下降,至九九年一月十日降至48万个/升,此段时间一泵站处硅藻含量变化不大,为40万个/升左右。生产实验从98年月12月30日开始至99年2月20日止,当藻类含量有明显上升趋势时投加硫酸铜,藻含量降将至正常水平后停止投加。(1)用硫酸铜抑制硅藻繁殖效果显著,能从根本上解决由硅藻带来的一系列水质问题,尤其是水腥味的问题,能够降低制水生产成本,提高水质,社会效益明显,是今后解决水腥味的一个重要途径。(2)硫酸铜的投加量的大小应严格控制,在生产实验中发现,投加量为0.3mg/L时不影响水中鱼类的活动,若投加量提高到0.5mg/L以上,调蓄池中许多小鱼成群游向二泵站,被水泵抽送至白庙水厂,当投加量降至0.3mg/L后,此现象消失。(3)生产实验发现,硫酸铜抑制绿藻繁殖的效果较差,0.3mg/L的投加量不能抑制绿藻的繁殖,甚至投加量提高到0.5mg/L,对绿藻繁殖的抑制作用也不明显,抑制绿藻的繁殖应采取生物防治和物理防治方法。(4)投加硫酸铜后,在试验的浓度范围内,水中铜离子含量稍有增大,且均低于0.2mg/L。(5)生产实验中发现,水中镁离子的含量对绿藻的生长有重要的影响。九九年二月水源厂调蓄池中第一次出现绿藻大量繁殖,经调查分析,当时源水指标除了镁含量与往年同期有较大差异外,其他指标与往年相比没有明显的变化。当时镁的含量约为70mg/L,以往同期则为40mg/L。因此初步断定镁的含量对绿藻的生长有重要的影响。(6)由于调蓄池中有一条挖泥船在清挖底泥,因此不会产生铜的积累性污染。(二) 改变调蓄池的运行方式,防止藻类大量繁殖对于藻类的生长,如果只满足营养、温度、阳光等条件而不提供其繁殖的时间,经常变化其生存环境,一样能达到抑制其繁殖地目的。1、调蓄池运行水位的改变与藻类含量的关系通过对水源厂、白庙水厂96年99年四年的生产报表进行统计分析发现,调蓄池运行水位的变化与藻类含量有着密切的关系。(1)97年前(包括97年)没有将除藻与调蓄池运行水位的变化联系在一起,因此在藻类高发期,调蓄池的水位没有多大变化。如图1、图2。(2)98、99两年在藻类高发期改变调蓄池运行水位,藻类含量变化很大*在调蓄池水位下降的过程中,不同种类的藻类含量变化情况不一样。如果水中所含藻类主要是硅藻,则随着水位的降低,硅藻含量升高,如图3。如果水中所含藻类主要是绿藻,则在水位下降的过程中,绿藻含量没有明显变化,如图4。*在调蓄池水位上升的过程,随着水位的上升,无论是何种藻类,含量均明显下降,最后降至正常水平,如图3、图4所示。假如水中所含藻类主要是硅藻,随着水位的上升,无论是何种藻类,含量均明显下降,最后降至正常水平,如图3、图4所示。假如水中所含藻类主要是硅藻,随着水位的降低含量升高,这种现象是与硅藻的生活习性相一致的。因为硅藻主要生活和分布于水的较深部位。绿藻主要分布于水的上部,由于调蓄池较浅,仅有45米,绿藻在垂直分布上相对均匀,因此随着水位的降低,含量变化不明显。当水位降至92.5米(黄海高程)以下,在急剧升起后,由于稀释作用和水质的变化,降低了藻类的含量,抑制了藻类的繁殖。2、改变调蓄池运行水位,防止藻类繁殖生产实验99年12月4日开始改变调蓄池运行水位,由93.04米逐步降至12月17日91.97米,保持至21日后将水位升高,29日升至92.98米,保持到2000年1月3日又将水位降低,18日降至91.47后将水位升高,1月22日升至92.04米,一直保持到3月15日实验结束。结果见附表一。3、结果与讨论1)99年12月至2000年3月,通过采取改变调蓄池运行水位的措施,有效的避免了藻类的繁殖。该方法不消耗任何材料,不增加生产费用,不向水中投加任何化学药剂,是在黄河河道稳定时,抑制藻类繁殖的首选方法。2)调蓄池水位之所以高低变化,是为了避免调蓄池个别地方出现死水区,达到变化水质的目的。3)当调蓄池出现冰封时,由于“温室效应”,在同等停留时间内,藻类含量明显上升。但在选定的运行水位91.592.0米时,藻类含量最高达424万个/升(仅一天),对正常水处理影响不明显。(三) 效益分析 我们选取三年同一时间段的情况进行对比,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时间段,在水源厂未采取除藻措施,b时间段在水源厂采取了投加硫酸铜的措施,c时间段采取了水源厂调蓄池水位合理运行的措施。有关源水水质指标和消耗指标见表三。 表三、源水水质指标和水厂消耗指标97年12月98年3月98年12月99年3月99年12月2000年3月源水高锰酸盐指数均值(mg/L)5.29 5.72 5.74 白庙出厂水鱼腥味有 无 无 制水量(dam3)3228.75 3204.76 2993.9 混凝剂单位耗用量(mg/L)19.87 15.41 14.29 氯单位耗用量(mg/L)3.85 2.82 2.96 活性炭耗用量(吨)2.0 硫酸铜耗用量(吨)4.5 从表三可以看出,在这三年中,有机污染没有减轻,且有加重的趋势。但是由于我们采取了控制藻类繁殖的措施,水厂氯耗、混凝剂的消耗量均有明显下降。在这三个实验段中,C实验段即99年12月至2000年3月间制水量最少,以此间的制水量为标准计算这三个实验段中的各种消耗。见表四。表四、效益分析97年12月98年3月(a)98年12月99年3月(b)99年12月2000年3月(c)制水量(dam3)2994 混凝剂消耗(Kg)594,887427,828 混凝剂单价(元/吨)890 氯消耗(Kg)115,26584,42888,619 氯单价(元/吨)1700 活性炭消耗(吨)2活性炭单价(元/吨)8000 硫酸铜消耗(吨)4.5硫酸铜单价(元/吨)6000 共消耗(元)741,399581,137531,418 与a实验段相比节约(元)160,262209,981 由表四可以看出,从源头控制住藻类的繁殖后,能够节约大量的净水药剂。与源水不采取控制藻类生长的措施相比,采取硫酸铜除藻的措施后能够节约资金16万元,采取调蓄池水位合理运行抑制藻类生长的措施后,节约资金21万元。经济效益显著。同时由于消除了产生鱼腥味的根源,提高了水质,社会效益巨大。(四)小结1、水腥味产生的根源是由于水中硅藻大量繁殖并与氯反应的结果。绿藻含量的升高(我公司达到1100万个/升)没有产生水腥味。2、适量硫酸铜能有效抑制硅藻的繁殖。该方法操作简单、方便,经济可靠。3、利用调蓄池运行水位的改变来抑制藻类的繁殖,是一种既有效又经济可行的方法。4、方法的选择视当时的具体情况,采取单一的或相互结合的办法。如黄河河道较稳定,可直接采取调蓄池水位合理运行的办法;如黄河河道不稳,或者黄河水污染严重,欲让调蓄池发挥调蓄、稀释的作用,调蓄池可高水位运行,采取投加硫酸铜的措施,同时还可以辅以生物防止的办法。造纸厂白水回用工程设计 造纸工业是我国主要的水污染源,我国造纸行业每年要排放废水30亿m3 。为了减少对水资源的消耗和水污染物的排放量,造纸工业水的回用尤为重要,特别是地处严重缺水地区的造纸厂。然而很多老厂由于场地狭窄,现有管线混乱复杂等原因未能对废水进行净化回收,大量废水直接进入末端废水处理厂,经处理后排放。这不仅增加了废水处理量,还污染了受纳水体。有些工厂虽建立了废水回用设施,但因考虑不周或设计不合理,设施不能发挥作用而闲置。下面以某厂白水回用工程为例说明工程设计中应考虑的一些重要因素。 1基本情况该厂是典型的老厂,有50多年的历史,有3台纸机抄造复印纸和胶版纸,虽每台纸机都配有回收白水的射流气浮设施,但基本处于半闲置状态,吨纸耗新鲜水120150 m3。由于水价不断上涨,国家的环保要求日趋严格,工厂决定放弃原有的白水回收系统,重新建立新的系统。2白水回用工艺流程 3台纸机及其制浆线(废纸浆)每天排放造纸白水50005500 m3,SS高达1800 mg/L,回用水要求SS小于45 mg/L,以满足各类喷头和花管的用水要求。白水回收工艺流程见图1。 图1白水回用工艺流程 制浆和纸机的白水经过地下管线,汇集进入150 m长的总管线流入地下集水井,然后用潜水离心泵送至建在地面上的原水池,再用卧式离心泵送入高效浅层气浮系统去除悬浮物质,经气浮处理的清水流到清水池,然后经150 m长的地下管线流至地下清水贮池,最后用泵加压后送各用水点。白水回用工程包括集水井、原水池、气浮间、清水池、清水贮池及相应的白水收集和清水回用管线。 3主要单元的设计3.1集水井集水井直径为4 m,高5 m。为了减少用地,集水井和格栅槽组合在一构筑物中,采用潜水泵提升废水,泵的运行由浮球液位开关控制。在施工中采用了沉井技术,缩短了施工时间。 3.2原水池原水池尺寸为7 m6 m3.8 m,有效容积147 m3。原水池起调节水质、水量的作用。为防止原水池固体物沉积,在池中设搅拌装置。但因白水中固体物(如:滑石粉、碳酸钙)比重大,易下沉,在搅拌器设计上需认真考虑。为本工程设计了直径1 m的螺旋桨桨叶,转速31 r/min,电机功率5 kW,桨叶和轴使用不锈钢。在实际运行中效果良好,池内未发生固体物沉积。 3.3气浮间及气浮设备 3.3.1气浮间 为了减少用地,气浮间的设计尽量考虑充分利用空间。气浮间平面尺寸为13 m12 m,分两层,上层放置气浮槽和无机混凝剂投加槽(高位槽),下层布置原水泵、高压水泵、溶气罐、浮渣槽以及高分子絮凝剂和无机混凝剂配制系统。气浮槽和溶气罐引进美国Krofta公司的高效浅层气浮设备,该设备被广泛用于造纸厂白水回用处理,我国已引进了10多套。从引进设备的使用情况来看,某些设备由于配套设计不合理和运行不规范也出现了处理效果不佳的情况,主要原因是:原水泵因进水不平衡,时开时停,进水波动;回流高压泵实际压力高于或低于要求;空压机供气压力不稳定;回流比不合理。为了解决上述问题,废水在进入气浮系统处理前需设调节池均衡水质、水量,实际进水量宜小于气浮机的处理能力;回流高压泵宜采用单级高压泵以保证回流水压力稳定;虽然气浮设备带有稳压阀,但不能完全稳定压缩空气的压力,由于供气压力的变化,时间长易损坏稳压阀,解决该问题有两种方法,即设置压缩空气贮气罐或采用变频恒压系统。本设计采用了变频技术,根据压力传感器的信号由变频器控制空压机的运行,这样不仅避免了空压机的经常开停,延长了设备的寿命,同时减少了空压机的噪声;溶气水的回流比的确定需根据处理水SS含量高低来确定 雀咝栌酶呋亓鞅龋鹊涂刹捎玫突亓鞅取? 3.3.2气浮设备 (1)气浮槽和溶气罐。气浮槽直径8.23 m,高0.953 m,材质为不锈钢,型号SPC-27,日处理白水6 0008 000 m3。溶气罐直径0.456 m,长2.7 m,材质为不锈钢,型号ADT-2500 。关于高效浅层气浮设备的工作原理和构造在此不加赘述。 (2)无机混凝剂配制投加系统。无机混凝剂配制投加系统包括溶解槽和贮槽,投加采用将药剂由高位槽向泵的吸水口投加。溶解槽、贮槽和高位槽均采用碳钢制造,内衬玻璃钢防腐,管线采用 ABS塑料管,输液泵采用不锈钢离心泵。考虑到每天需无机化学品12 t,溶药工作量大,而操作空间小,无法设置吊装设备,为了减轻工作强度,在溶药槽上设一平台,由叉车直接将混凝剂高举送至溶药口,由人工倒入。贮槽容积设计为3 d的使用量,贮槽内设有过滤单元,采用不锈钢滤网,以滤除溶液中的固体杂质。 (3)高分子絮凝剂的配制和投加系统。由于固体高分子絮凝剂溶解困难,如果溶解不完全,随清水

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