常宝军 杨富莹 张云霞

(天津市市政工程设计研究院，天津 300392)

藻类是水中最主要的初级生产者，其在水体中大量生长并繁殖被认为是水体营养状态升高的生物学标志之一[1]。原水中藻类会对水中的色度、异味、pH、碱度、浊度、耗氧量等产生影响，并且这些水质因素存在相互作用，共同影响着给水处理的全过程，直接决定着出厂水的好坏。

西南山区村镇现有水厂的常规净水工艺中，应用最广泛的除藻方法为混凝沉淀法[2]。由于藻本身密度较小，沉淀性能较差，且不同原水中藻细胞性质差异较大，导致其在混凝沉淀过程中去除效果不好。在混凝沉淀工艺中不同混凝剂表现出的除藻效果有较大的差异性，针对不同原水水质，选择较优除藻混凝剂具有较大的现实意义。

本文选用聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和聚合氯化铝铁(PAFC)三种常用混凝剂，对比处理小球藻、隐藻和小环藻三种优势藻种原水的实验效果。

在常温下，取同批次培养的纯藻配制好的实验藻液800 mL于1 L搅拌杯中，进行常规混凝实验。三种混凝剂均按0 mg/L,10 mg/L,20 mg/L,30 mg/L,40 mg/L和50 mg/L六个梯度分别投加，除改变实验藻种外，其他条件保持一致，测定静置后上清液的Chl-a浓度、浊度和UV254。

1 水质模拟

实验水质是将培养好的纯藻液稀释到一定量的营养液中，最后再用氢氧化钠和盐酸调至所需的pH值。水中的总有机物(TOC)用腐植酸钠和葡萄糖模拟，UV254值用腐植酸钠量控制。营养液用自来水配制，其配方如表1所示，模拟的水质指标为：pH值7.5～8.0，浊度4.0 NTU～6.5 NTU，UV2540.06 abs/cm～0.08 abs/cm，TOC 10 mg/L～12 mg/L，TN 3.0 mg/L～3.5 mg/L，Chl-a浓度20 μg/L～25 μg/L。

表1 营养液配方

2 混凝剂对藻液Chl-a的去除效果

混凝剂的投加量与实验藻液的Chl-a去除率关系如图1所示。由图1可以看出，虽然不同混凝剂对三种实验藻液处理效果不同，但随着投加量的增加对三种实验藻液的Chl-a去除率均呈现出先增加后缓慢降低的趋势。

对于小球藻液，在各个投加量下，混凝剂PFS的除藻率均优于其他两种混凝剂，在20 mg/L和30 mg/L投加量下Chl-a去除率达到最大，去除率为86.8%±0.3%和86.4%±0.8%，但二者差异性不显著(p>0.05)。混凝剂PAFC除在50 mg/L投加量下略好于PAC外，在其他情况下除藻率均差于其他两种混凝剂。

对于隐藻液，在各个投加量下，混凝剂PFS的除藻率除在10 mg/L投加量下略差于PAC，在其他投加量下均优于其他两种混凝剂，其在20 mg/L投加量下Chl-a去除率达到最大，为86.2%±0.5%。PAC在30 mg/L下除藻率达到最大，为81.5%±0.5%。混凝剂PAFC表现最差，各投加量下除藻率均差于其他两种混凝剂。

对于小环藻液，各个投加量下，混凝剂PAC的除藻率均优于其他两种混凝剂，其投加量在30 mg/L时，Chl-a去除率达到最大，为86.6%±0.6%。而混凝剂PAFC除在10 mg/L投加量下略好于PAC外，在其他情况下除藻率均差于其他两种混凝剂。

从以上数据可知：总体而言，对于三种藻液，PAC和PFS除藻效果较好，而PAFC除藻效果略差。混凝除藻的过程与无机胶体和悬浮性物质的混凝过程相似，但由于藻细胞是生命活动体，混凝效果的影响因素却不相同。

3 混凝剂对藻液UV254的去除效果

波长254 nm的紫外吸光度值是难挥发性总有机碳(NPTOC)和总三卤甲烷生成势(TTHMFP)的一个良好的替代参数。有研究表明，UV254与CODCr,UV254与TOC,UV254与BOD5具有显著的线性关系[3]，本实验中UV254值主要反映的是腐植酸钠的含量。混凝剂的投加量与实验藻液的UV254去除率关系如图2所示。

由图2可知，对于小球藻液和隐藻液各个投加点(10 mg/L,20 mg/L,30 mg/L,40 mg/L和50 mg/L)上，三种混凝剂均随着投药量的增加UV254去除率增大，且PAC好于PAFC,PFAC好于PFS；而对于小环藻液，PAC和PAFC随着投药量的增加UV254的去除率先增加后减小，PFS随着投药量的增加UV254去除率先增大后保持稳定，UV254去除率总的趋势为PAFC好于PAC，PAC好于PFS。

对于小球藻液，混凝剂在10 mg/L～50 mg/L投加范围内，PAC对UV254去除范围为62.1%～74.8%，PAFC为53.7%～72.0%，PFS为48.1%～62.1%。对于隐藻液， PAC对UV254去除范围为43.1%～56.9%，PAFC为43.1%～51.4%，PFS为33.3%～43.1%。对于小环藻液，PAC对UV254去除范围为51.4%～63.5%，PAFC为55.4%～68.9%，PFS为41.9%～59.5%。

UV254代表的腐殖质类的有机物中含有羧酸基和羟基功能团，带有负电性，混凝剂水解形成的带正电的产物是通过电中和作用去除有机物的。并且从以上结果来看，含铝混凝剂对腐殖质类有机物去除效果要好于含铁混凝剂。

4 混凝剂对藻液浊度的去除效果

混凝剂的投加量与浊度去除率关系如图3所示。

对于小球藻液，各个投加量下，混凝剂PFS的除浊效果均优于其他两种混凝剂，且在20 mg/L投加量下浊度去除率达到最大，为86.3%±0.5%；而混凝剂PAFC在五个投加量下除浊率均差于其他两种混凝剂。该结果与三种混凝剂对小球藻的去除效果基本一致。

对于隐藻液，各个投加量下，混凝剂PFS的除藻率除在10 mg/L投加量下略差于PAC和PAFC，在其他情况下均优于其他两种混凝剂，且在20 mg/L投加量下浊度去除率达到最大，为89.6%±0.5%。PAC在30 mg/L下除浊率达到最大，为80.4%±0.4%，PAFC在20 mg/L下除浊率达到最大，为87.3%±0.1%。

对于小环藻液，其浊度较难去除，在三种混凝剂投加量为10mg/L时，浊度的去除率反而降低，而后随着投药量增加，浊度去除率大大增加。相对而言，PFS除浊效果较好，其投加量在50 mg/L时，浊度去除率达到最大，为78.4%±0.2%。PAC除浊效果次之，其在30 mg/L投加量下除浊效果最好，浊度去除率为75.4%±0.3%。而PAFC除浊效果相对较差，其在40 mg/L投加量下除藻效果最好，浊度去除率为74.3%±0.2%。对于三种混凝剂在10 mg/L投加量下浊度降低的现象，可能是因为小环藻胞外有机物要多于其他两种藻液，胞外有机物的存在干扰了混凝剂对浊度去除效果。

5 混凝剂的筛选结果

以各个混凝剂对各藻液Chl-a去除率作为主要考察依据，并考虑到其对浊度和UV254的去除效果，以此筛选出适合各藻液较优的混凝剂及其投加量。

对于小球藻液，混凝剂PFS在20 mg/L投加量下优于其他两种混凝剂。此时，Chl-a和浊度去除率均达到最大，分别为86.8%±0.3%和86.3%±0.5%，UV254去除率为50.9%±0.0%。

对于隐藻液，混凝剂PFS在20 mg/L投加量下优于其他两种混凝剂。此时，Chl-a和浊度去除率均达到最大，分别为86.2%±0.5%和89.6%±0.5%，UV254去除率达到40.3%±0.8%。

对于小环藻液，混凝剂PAC在30 mg/L投加量下优于其他两种混凝剂。此时，Chl-a去除率达到最大，为86.6%±0.6%，浊度去除率为75.4%±0.3%，UV254去除率为63.5%±0.0%。

6 结语

1)虽然不同混凝剂对三种实验藻液处理效果不同，但随着投加量的增加对三种实验藻液的Chl-a去除率均呈现出先增加后缓慢降低的趋势。PAC和PFS除藻效果较好，而PAFC除藻效果略差。2)混凝剂的加入能很好的去除水中的腐殖质物质，且含铝混凝剂对腐殖质类有机物去除效果要好于含铁混凝剂。3)三种藻液中，混凝剂PFS的除浊效果好于其他两种混凝剂，其投加量在20 mg/L时小球藻液和隐藻液浊度去除率达到峰值，对于小环藻液浊度去除率在投加量为50 mg/L时达到峰值。以各个混凝剂对各藻液Chl-a去除率作为主要考察依据，并考虑到其对浊度和UV254的去除效果，筛选出除藻较优的混凝剂及其投加量：对于小球藻液和隐藻液，混凝剂PFS在20 mg/L投加量下除藻效果较优，除藻率分别为86.8%±0.3%,86.2%±0.5%；对于小环藻液，混凝剂PAC在30 mg/L投加量下除藻效果较优，除藻率达到86.6%±0.6%。