1.4　微污染源水处理技术

微污染源水是指因受到排入的工业废水和生活污水影响，其部分水质指标超过饮用水源卫生标准要求的源水。在江河水源上表现为氨氮、总磷、色度、有机物等指标超出饮用水源卫生标准。在湖泊水库水源上，表现为水库和湖泊水体的富营养化，并在一定时期藻类滋生，造成水质恶化，臭味明显增加。

目前，微污染水源水的处理技术主要是针对水中藻类、臭味、有机物的去除。

1.4.1　藻类控制技术

生活污水、工业废水和农田排水中都含有大量的氮、磷及其他无机盐类，在温度和阳光充足的环境下，易使藻类迅速繁殖，大量消耗水中的溶解氧，引起水体发臭，降低水质。而蓝绿藻在一定条件下所产生的藻毒素会危及鱼类和家畜的生命。同时这种富含藻类的水体作饮用水源时还有一定危害性，主要表现在以下4方面：堵塞滤池、药耗增加、藻类致臭和产生藻毒素。因此，在水处理过程中需要对水中的藻类进行有效地去除。目前主要的除藻单元工艺有：化学药剂法、气浮法、微滤法、直接过滤法及生物处理法。

1.化学药剂法除藻

化学药剂法除藻是国内普遍采用的方法，需要在藻类生长旺期向水体中投加一些化学药剂（称杀藻剂，Algicide）灭活藻类。它具有见效快的特点，但会给环境带来一定的负面影响，因而在使用方面受到一定的限制。化学除藻中常用的杀藻剂可分为氧化型和非氧化型两类。

氧化型杀藻剂主要有硫酸铜、臭氧、二氧化氯、高锰酸钾、Br2试剂、氯化溴、有机氯、有机溴剂等。应用最广泛的是硫酸铜，但使用硫酸铜的缺点是水中铜离子无法排出，易造成铜离子在水体中累积，若长期使用杀藻剂会造成湖泊退化。臭氧在数秒钟内即可分解消失，不会对环境造成污染，且除藻效果好，与其他药剂复配效果理想。如采用臭氧和活性炭联合除藻。

非氧化型杀藻剂主要有无机金属化合物及重金属制剂、有机金属化合物及重金属制剂、铜剂、汞剂、锡剂、铬酸盐、有机硫系、季盐、异噻唑啉酮、五氯苯酚盐、戊二醛、羟胺类和季铵盐类等。

2.气浮法除藻

气浮技术是在待处理水中通入大量的、高度分散的微气泡，使之作为载体与杂质絮粒相互黏附，形成整体密度小于水的浮体而上浮到水面，以完成水中固体与固体、固体与液体、液体与液体分离的净水方法。

应用于藻类去除的气浮技术主要是溶气气浮法（DAF）。气浮法的初期投资较小，但空气压缩装置运行费用较高。所以该法在水厂只是针对季节性的藻类暴发时才采用，此时高负荷运行时间较短。

3.生物处理法除藻

生物除藻具有无毒副作用、无腐蚀、成本低、效用持久的特点。但目前各种病理真菌或噬菌体的杀生范围普遍狭窄且专一性强，对于水体中的复杂多样的藻类难以奏效。

养殖水生植物和水生动物。一般情况下，可通过栽种水生高等植物构建人工湿地的办法来去除营养元素和藻类。如香根草、水葫芦、荷花、菖蒲和芦苇等。还可以放养一定密度的鲢、鳙等滤食性水生动物，用以吞食大量藻类和浮游动物来控制蓝藻水华的发生。

投加复合微生物。可以定期向水中投加光合细菌（PSB）来净化水体，或者向水体中增氧并定期接种具有净水作用的复合微生物（PBB法）。这主要是通过有益微生物、藻类、水草等的吸附，在底泥深处厌氧环境下将硝酸盐转化成气态氮从而有效去除硝酸盐。

制作生物栅与人工生物浮岛。生物栅即在固定支架上悬挂绳索状的生物接触填料，使微生物、原生动物、小型浮游动物固着在填料上生长而不被大型水生动物和鱼类吞食，使单位体积的水中水生物数量增加以加强净化作用。人工生物浮岛是将陆生喜水植物连根移植到白色塑料泡沫做成的浮岛载体内，在植物生长过程中吸收水中的氮、磷等化学物质，同时释放出抑制藻类生长的化合物，从而达到净化水质的效果。

采用生物滤沟法。生物滤沟法结合了传统的砂石过滤与湿地塘床工艺，采用多级跌水曝气方式，能有效地控制出水的臭味、氨氮值、藻类和有机物。此方法的工艺流程如图1.29所示，原水经过带格栅的吸水井除去漂浮物后通过水泵提升，然后经三级跌水盘跌水充氧后，由跌水槽进入生物滤沟好氧段。生物滤沟好氧段根据填料的不同，又分为卵石段和炭渣段两段，之后经是植物床和生态净化沟，出水流入清水槽。

4.其他除藻方法

（1）微滤。微滤器通常用来去除原水中的浮游生物，丝状或集群藻类，去除率可达到80%～90%，微滤器对含蓝藻的原水处理效果不佳，采用此方法时应首先对藻类进行鉴别。有胶鞘的藻类，如微囊藻，容易造成堵塞，因此，要定期将滤网取出用杀生剂杀灭藻类，再用高压水冲洗。随着膜处理技术的进步，利用孔径在0.5～1.0μm的微滤膜，以压力为推动力进行精密过滤去除各种藻类、微生物和颗粒物质，已成为除藻工艺的新方向。微滤能够提供优于其他工艺处理的出水水质，处理效果可靠。其原理是机械筛分，出水仅取决于微滤膜孔径大小，和源水水质及运行条件无关。

（2）直接过滤。适用于源水中藻类和悬浮物数量较少的情况，该工艺的关键是滤速的大小。采用均质砂滤池或双层滤料滤池进行直接过滤的工艺，藻类去除率为15%～75%。若进行预氯化并在投加混凝剂后采用白煤—砂双层滤料滤池直接过滤（滤速＜3m／h），则藻类的最优去除率约为95%。但是当原水中藻量＞1000个／mL、白煤粒径为0.9mm，或藻类数量＞2500个／mL、白煤粒径为1.5mm时，过滤周期明显缩短。

（3）物理方法。物理除藻是利用微生物过滤、声波、各种射线、紫外线、电子线、电场等物理学方法，对藻类进行杀灭或抑制的技术，它需一次性投入的成本较高，但效果好，无毒副作用，可持久使用。目前有光磁协同处理技术、电化学技术等去除藻类的新技术。

1.4.2　臭味去除技术

导致水有异味的物质主要是一些化合物，这些物质可分为化学性致味物质和生物性致味物质。化学性致味物质主要来源有两个方面：①工农业废水、生活污水对给水水源的复合污染，如合成洗涤剂、农药等；②给水处理过程新异味物质的产生，如消毒副产物。微生物致味物质既包括水中微生物或藻类的新陈代谢所产生的异味物质，也包括一些天然有机物（如腐殖质）在微生物作用下的分解产物，主要是两种物质：2－甲基异茨醇（MIB）和土臭素（Geosmin）。这些产物可以通过雨水、径流、渗透等形式进入原水中。常用的臭味去除技术有化学氧化法、吸附法和生物处理法。

所谓化学氧化法就是利用具有强烈氧化性能的化学药剂氧化分解水中的发臭物质，消除臭味。常用的氧化剂有臭氧、高锰酸钾和二氧化氯。

吸附法主要是利用粉末活性炭（PAC）、粒状活性炭（GAC）、沸石等的吸附作用去除致臭物质。

水体中溶解性臭味物质也可以通过细菌、微小动物共同作用逐步得到降解。

此外，还可采用光催化氧化技术，即在光催化剂（TiO2）的作用下，利用光能降解难降解有机物的新型水处理技术。

因为吸附对Geosmin的去除率较高，若主要的致臭物质是Geosmin时，则可采取吸附法去除；由于生物处理对2－MIB的去除率较高，所以可采用生物处理法去除主要由2－MIB引起的臭味；而臭氧－活性炭工艺可同时去除各种臭味物质。一般常规处理对臭味物质去除能力有限，对于以富营养化水为源水的城市给水厂，可采用常规处理结合生物处理或活性炭处理技术；对于臭味物质浓度较高的水源水，应采用生物处理、常规处理、活性炭处理技术，或生物处理、常规处理和臭氧－生物活性炭处理技术。

1.4.3　有机物去除技术

水源水中的有机污染物对传统净水工艺及水质的影响主要是：增加制水成本；溶解性有机物不能被有效去除；氯消毒后，致突变物质含量增加；出厂水生物稳定性难以保证；减少管网使用寿命，增加输水能耗。

控制水源水中有机污染物的技术有：①化学氧化法，主要有臭氧、双氧水、高锰酸钾、光催化氧化及其联合工艺；②物理吸附法，主要是活性炭吸附；③生物氧化法；④强化絮凝法，调节水的pH值，增加混凝剂的投加量，提高对有机物的去除效果；⑤膜过滤技术。根据水源水质的特点和对出厂水的要求，有时需采用几种工艺的联合，以确保饮用水的安全。