富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)供水安全的影響

1、富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)供水安全的影響湖泊水庫(kù)作為我國(guó)重要的給水水源，水體富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)供水安全帶來(lái)的影響主要表現(xiàn)在水廠運(yùn)行、飲用水水質(zhì)、管網(wǎng)、與管網(wǎng)水質(zhì)三方面。一、對(duì)水廠的不利影響由于水中微小藻類不易在混凝沉淀構(gòu)成中去除，含有大量藻類的沉淀水進(jìn)入濾池時(shí),常常使得濾池較早堵塞，使濾池運(yùn)行周期縮短，反沖水量增加，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致水廠停產(chǎn)。另一方面，水中大量藻類、有機(jī)物和氨氮的存在，使得混凝劑和消毒劑用量大大增加。這是因?yàn)椋禾烊挥袡C(jī)物所含羥基和酚基，使得有機(jī)物所具有的負(fù)電荷是黏土礦物顆粒陽(yáng)離子交換容量的幾十倍，因而使混凝劑消耗量增加。同時(shí)，有機(jī)物和氨氮與氯反應(yīng)，投加量大大增加，不僅使制水成本提高，更增加了水中消毒副產(chǎn)

2、物的含量，降低了飲水安全。富營(yíng)養(yǎng)化水體在缺氧時(shí)產(chǎn)生大量的硫化氫、甲烷和氨等，更增加了水處理的技術(shù)難度。二、對(duì)水質(zhì)的不利影響在富營(yíng)養(yǎng)化的湖泊水體中，藻類大量繁殖，引起不同的腥味異臭。藻類產(chǎn)生的臭味用常規(guī)處理工藝很難去除，使城市供水出現(xiàn)不愉快氣味，大大影響了供水質(zhì)量。某些藻類在一定的環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生對(duì)健康有害的毒素。例如，藍(lán)藻門的不定腔球藻、銅綠微囊藻、水華魚腥藻等分泌肝毒素、神經(jīng)毒素等有毒物質(zhì)。動(dòng)物飲用含有藻毒素的水可能死亡。目前淡水水華毒素已經(jīng)引起了供水行業(yè)的高度重視。藻毒素：是由水華水體中有毒藻類產(chǎn)生的一類多肽類毒素，其中微囊藻毒素LR和YR型異構(gòu)體(Microcystin.MC-LR.MC-Y

3、R)是其主要毒性成分，藻毒素急性毒性實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，藻毒素可以引起充血腫脹,病理學(xué)觀察顯示肝臟嚴(yán)重淤血、出血和片狀壞死，說(shuō)明肝臟是藻毒素的靶器官。藻毒素具有促進(jìn)肝細(xì)胞增生的功能，藻毒素單獨(dú)作用不能激活GSTPi基因的表達(dá)，但能促進(jìn)已啟動(dòng)的GSTPi基因表達(dá)增加，對(duì)肝癌的發(fā)生具有促進(jìn)作用。雖然生長(zhǎng)期的藻細(xì)胞也能主動(dòng)釋放毒素40%，但大部分的毒素是在細(xì)胞衰老和死亡時(shí)釋放60-80%。國(guó)標(biāo)0.001mg/L藻類大量繁殖，在新陳代謝、細(xì)胞分解過程會(huì)分泌有機(jī)物，其殘骸在腐爛、降解過程中也產(chǎn)生有機(jī)物，這些有機(jī)物很多屬于Ames試驗(yàn)氯化致突前體物。有報(bào)道指出藻類有機(jī)物可與氯反應(yīng)生成三氯甲烷，這些都是使得飲用水的致

4、突變性提高。三、對(duì)管網(wǎng)和管網(wǎng)水質(zhì)的不利影響穿透濾池進(jìn)入管網(wǎng)的藻類以及殘留在水中的生物及可同化有機(jī)物AOC可促進(jìn)細(xì)菌在管網(wǎng)的生長(zhǎng)，甚至可能生成較大有機(jī)體，嚴(yán)重時(shí)可堵塞水表、水龍頭等。此外，水中腐殖酸、富里酸和水中的無(wú)機(jī)顆粒結(jié)合形成的細(xì)微顆粒，在管道流速較小的地方沉淀下來(lái)成為管垢，在較厚的地方因厭氧而發(fā)生腐殖質(zhì)的腐化和垢下腐蝕，影響管網(wǎng)水質(zhì)并增加動(dòng)力消耗。同時(shí)溶入水中的鐵和重金屬離子也進(jìn)一步惡化了管網(wǎng)水質(zhì)。藻類的控制與去除在相對(duì)封閉的水域，如湖泊、水庫(kù)、儲(chǔ)水池等，由于受到污染而發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化，水中藻類等浮游植物會(huì)增殖劇烈，因此，消除藻類對(duì)城市供水水質(zhì)的影響，關(guān)鍵要限制水體的營(yíng)養(yǎng)鹽含量。生物控制是綠色

5、的控藻技術(shù)。中國(guó)科學(xué)院水生所通過在東胡放養(yǎng)批、蜂魚，使其14年未再爆發(fā)水華。此外，還可利用藻類病原菌、藻類病毒以致藻類繁殖。清除低泥是徹底的去除內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)鹽的方法，但也具有風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榈湍嘀械奈廴疚飼?huì)重新進(jìn)入水體，宜采取有效的防范措施。解層技術(shù)是常用的物理方法，即人為地使水體水層混合，消除熱分層及由此引起的利于藻類繁殖的條件。英國(guó)在一些面積大于1Km2和水深大于10m的水庫(kù)中應(yīng)用暴氣或推流系統(tǒng)來(lái)防止水庫(kù)熱的分層，但對(duì)水深小于10m的水庫(kù)，則因水淺而難于使用暴氣系統(tǒng)。投加硫酸銅是應(yīng)用最多的化學(xué)方法，但是硫酸銅的投加量較大，須保證濃度1.0mg/L以上才能有效控制藻類生長(zhǎng)，會(huì)使水中銅鹽濃度上升。鋁鹽

6、、鐵鹽、鈣鹽都是有效的營(yíng)養(yǎng)物鈍化劑，它們可以沉淀水體中的氮和磷，在美國(guó)許多湖泊水庫(kù)的應(yīng)用中，成功地去除了藻類和其他水生植物。改變水體的pH值，向水中投加石灰提高pH值，有助于以致藻類的生長(zhǎng)。美國(guó)有一種產(chǎn)品稱為Aquamats,具有很強(qiáng)的攝取氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，將此產(chǎn)品置于水體中，它們搶先攝取氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，光合作用之后可產(chǎn)生魚類和其他水生生物的食物，藻類得不到足夠的營(yíng)養(yǎng)物，其生長(zhǎng)受到限制，其作用相當(dāng)于一人工濕地c當(dāng)水中藻類隨取水進(jìn)入水廠，則需在水廠采取殺藻除藻措施。預(yù)氧化殺藻是常用的一項(xiàng)除藻技術(shù)。常用的預(yù)氧化劑有氯、二氧化氯、臭氧、過氧化氫以及高猛酸鉀及復(fù)合劑。氯預(yù)氧化殺藻效果也好，但會(huì)產(chǎn)生

7、大量氯化消毒副產(chǎn)物，其中大多數(shù)對(duì)人體有害，所以，現(xiàn)在愈來(lái)愈多地被其他預(yù)氧化劑代替。臭氧預(yù)氧化殺藻效果也好，但有人認(rèn)為。臭氧化可能將大有機(jī)物分解成分之較小的中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物，可能存在毒性物質(zhì)或突變物質(zhì)，或者有些中間產(chǎn)物與氯作用后致突變反而增強(qiáng)。當(dāng)水中的漠離子時(shí)，臭氧易于與漠離子反應(yīng)生成漠酸根BrO3一，致癌作用很強(qiáng)。美國(guó)對(duì)BrO3的限制為0.01mg/L(另外，臭氧生產(chǎn)設(shè)備較復(fù)雜、投資較大，電耗也高，當(dāng)水質(zhì)變化時(shí)，調(diào)節(jié)投加量比較困難。臭氧在水中溶解度低，尾氣處理不當(dāng)會(huì)形成空氣污染。二氧化氯C1Q預(yù)氧化殺藻效果也很好，且不會(huì)產(chǎn)生氯化消毒副產(chǎn)物，不過C1O2消毒或作為氧化劑存在以下問題值得重視

8、：ClCb本身和副產(chǎn)物ClCh-對(duì)人體血細(xì)胞有損害。毒理學(xué)研究說(shuō)明，二氧化氯是一種有毒化合物，對(duì)肝功能、血液、中樞神經(jīng)有一定影響；二氧化氯的副產(chǎn)物主要是ClQr和C1C3,這些副產(chǎn)物對(duì)人體產(chǎn)生一定的危害，可能會(huì)抑制人體甲狀腺素的分泌，引起胎兒小腦重量下降，神經(jīng)行為作用緩慢和細(xì)胞數(shù)下降等，所以采用二氧化氯消毒應(yīng)嚴(yán)格控制管網(wǎng)水中C1C2不得超過0.2mg/L。在我國(guó)生活飲用水水質(zhì)新標(biāo)準(zhǔn)中，不得超過0.8mg。L。此外，由于制取C1C2的NaC1C2的價(jià)格很高，約為CL2的10倍，這也限制了C1C2消毒在我國(guó)的廣泛使用。由于C1C2氧化時(shí)向C1C2-和C1C3-的轉(zhuǎn)化率為70%所以C1C2投加量不宜

9、超過1mg/L,這個(gè)投加量對(duì)含藻量高的水是不夠的，所以限制了二氧化氯用作預(yù)氧化劑的使用。在歐美有一些國(guó)家嚴(yán)格控制投加量。高猛酸鉀預(yù)氧化殺藻，由于其氧化能力較弱，殺藻效果不如前幾種預(yù)氧化劑。但是，上述幾種氧化劑殺藻時(shí)會(huì)導(dǎo)致藻細(xì)胞的破壞，使水中臭味物質(zhì)以及藻毒素含量增大，造成二次污染。高猛酸鉀殺藻時(shí)藻細(xì)胞內(nèi)溶物基本不外泄。此外，高猛酸鉀預(yù)氧化迄今尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)人體有害的氧化副產(chǎn)物，所以是比綠、臭氧和二氧化氯更安全的殺藻劑。高猛酸鹽復(fù)合劑PPC由于主、輔劑的相互協(xié)同效應(yīng)，使其殺藻效果顯著提高?；炷浅鞘兴畯S凈水工藝不可缺少的主要單元，也是除藻的主要方法，由于藻類細(xì)胞一般都帶負(fù)電，在水中投加混凝劑以中和藻

10、類外表的負(fù)電，使之脫穩(wěn)而沉淀。對(duì)于低濁度的含藻水，由于水中泥沙顆粒較少，混凝生成的絮體密度較低，故沉速較慢。為了加快固液別離，可以采用污泥回流的方法,以強(qiáng)化絮凝反應(yīng)，生成更粗大更密實(shí)的絮體；還可以向水中投加有機(jī)高分子助凝劑，提高絮凝沉淀效果；還可以向水中投加細(xì)紗，以加大絮體密度，提高絮體沉淀速度，等等。采用氣浮的方法，使微細(xì)氣泡黏附在絮體外表，借助氣泡上浮的作用，使絮體快速上浮而別離除去，所以氣浮是一種高效處理含藻水的技術(shù)。但是，氣浮產(chǎn)生的浮渣的處理比較難，是有待解決的問題。微濾機(jī)是一種物理除藻方法。用極細(xì)孔徑的網(wǎng)篩過濾含藻水，可將水中部分藻類去除截留。微濾機(jī)除藻在我國(guó)很少使用。膜濾除藻也是一種物理除藻方法。使水通過微濾膜超濾膜，可將水中藻類幾乎全部除去，但要防止藻對(duì)濾膜的污染。高猛酸鉀及其復(fù)合劑