关于蓝藻爆发期间浊度升高的微观解释

蓝藻爆发期间出水浊度升高的微观解析

首先，我要说的是我现在是针对结合实际生产而所做的阐述。并且，滤后水浊度超标主要是由于有机物穿透滤池，处于生长期的蓝藻穿透也会影响浊度，这里只讨论前者。

（天然水中的胶体一般带负电如蓝藻，粘土以及一些固体悬浮颗粒等，而我们投加的混凝剂基本为水解带正电，如果水解为负电，那么就没有电性中和作用，而架桥作用是所用的高分子混凝剂都有的。）

首先应该从混凝开始说起，混凝有3种机理：1，电性中和即投加电解质使原水胶体颗粒的电位降低，压缩双电层，使电位ζ=0，使胶体脱稳，这样才能使胶体聚凝，但应该注意的是一旦混凝剂投加量过多，就会使胶体颗粒改变原有的电性而带正电并重新稳定，值得注意的是混凝剂的带正电价越高分子量越大其吸附性越好。2，架桥作用：不管混凝剂带何种电荷，只要它是高分子聚合物，就对胶粒有吸附作用。要具有架桥作用必须是线性的，非极性的（在其表面不会形成水化膜）并且要求有一定长度。3:网捕和卷扫：在水中杂质含量低时，往往需要投加大量的混凝剂如聚合氢氧化铝，给与其适中的PH，产生氢氧化铝絮凝体网捕和卷扫杂质。（其实氢氧化铝絮凝体任何时候都存在，只是随着PH升高有所增加）

所以我们投加的聚合氯化铝是多种效果叠加的混凝剂。

通常的，我们讨论混凝就必须考虑到2个因素：1个是混凝剂，还有就是水中杂质胶粒，混凝剂的性质影响到混凝效果，当水中杂质胶粒改变时，混凝效果也会改变，（当然还与温度 PH 浓度等也有关系后续谈到）

通常的出沉淀池的悬浮杂质都是带负电的，粒径一般的都很小，大约在30um 以下，其比表面积就很大，在布朗运动的作用的，有自发聚集的倾向（如活性炭有吸附作用），以及范德华力，以及各种键力的吸引，但由于一般胶粒表面带有同种电荷的斥力以及由于各种原因引起的水化膜的阻力而不能自发的聚集起来，这样就形成一个分散的稳定状态。

要破坏这种状态必须使带电胶体的电位降低以排除斥力和消除水化膜（我认为主要是极性基团对水（极性基团）的吸引力造成的。）

我认为一般的憎水胶粒都是非极性分子或是极性较小的分子，影响憎水胶体稳定性的主要是动力学稳定（即各种沉降）和表面动电位趋于0的程度（即吸附中和），而影响动力学稳定的主要是流体的流态和胶粒的大小，这是次要的。因此电中和性才是导致胶粒是否处于聚集稳定状态的主要因素。且是静电力，范德华力，分子键力等因素造成的一个综合力效果，在没有投加混凝剂的情况下，根据DLVO理论,胶粒很难通过自由的布朗运动碰撞到一起甚至运动到一定的聚集范围之内的可能性也很小，对于这类以静电力排斥为主导因素而处于分散状态的胶体，只要投加异种电荷的混凝剂，使其电性得到中和，运动电位ζ=0或趋近于0就可。这样即使是电性中和还是吸附架桥都成为可能。

还有一种就是亲水胶体，如有机胶体和高分子物质，有机胶体和高分子物质一般都是极性的。存在极性基团（如羧基和羟基），它对水有强烈的吸附作用，使粒子包围在较厚的水化膜阻碍胶粒相互靠近，这时水化膜作用是影响胶体聚集稳定性的主要原因，水化膜通过物理手段很难去除。因为涉及到分子内部结构和电子排列问题。

从实际生产的角度来讲，在蓝藻少的季节，水中高分子有机物，还原性物质及细菌等较少，原水耗氧量较小，通过投加混凝剂后，水中杂质颗粒基本被电性中和，通过滤池时很容易被石英砂吸附（由此可见，石英砂在一般情况下带负电）。在蓝藻爆发时期（当然蓝藻的种类很多，所处于的成长期也不一致，这里所说的主要是处于分裂生长期的蓝藻）原水耗氧量升高，藻类自身分解及代谢都会生成有机物，如氨基酸，这些有机胶体一般都带有极性基团，对水分子有极强的吸附力（可假想为 2个电场力作用的结果），因而形成水化膜在所难免，而滤池滤料所起的主要作用就是吸附，石英砂很难吸附被水化膜保护的有机胶体，原因是在胶体粒径小于滤料空隙粒径的情况下，根据相似相容原理，带有水化膜的有机胶粒很容易随水流穿透滤池，虽然石英砂也是一种有极性（但很弱）的吸附剂，但在蓝藻爆发期，水中有机物大量增加，相比之下被吸附的量就微不足道，且不可能是多层吸附，易脱落。因此在实际生产中缩短反冲洗周期确实具有一定的可行性（资源浪费暂且不谈）。而平时我们在蓝藻爆发时候多加活性炭其滤后水浊度也会有所降低其原因只是填补了表层石英砂的空隙，增加颗粒密度，减小了空隙粒径，通过物理拦截（筛滤）的方式拦截胶体粒径大于空隙粒径的有机物，（当然活性炭本身也存在一定的吸附功能，我认为是微乎其微的，因为活性炭里面碳原子占了起码 90%以上，只含有少量的氧和氢，因此活性炭表面的极性较低，可以预见极性低的化合物在活性炭表面具有较高的吸附性，而极性高的吸附量很少）在蓝藻爆发的几天里，一个平时能运行3-4天不堵的滤池，在不到2天的时间里就堵塞（液位升高）就是证明。

石英砂在一般情况下是带负电的，如果我们投加过量的混凝剂，那么其过滤水效果必定有所提高，原因一方面在于投加了过量的带正电混凝剂后，有可能使胶体电性发生改变，从而易于过滤时吸附，另一方面由于投加了大量的混凝剂，产生了大量絮凝装的氢氧化铝沉淀，有利于网捕和卷扫有机物。

另外水的温度 PH 以及悬浮物浓度都影响混凝效果。

水温主要影响的是混凝剂的水解，PH 主要影响混凝剂的形态。生产上唯一可以控制的就是进水PH，可以通过前加氯微调。6.5-7.8之间（实测在 7.2左右）。

应该指出的是，混凝剂本身应是一个线性的，很长的，非极性大分子，这样才能使混凝达到最佳效果。

因此我认为在蓝藻爆发时期，要去除由此而带来的有机物，必须找到一种这样的滤料：具有极强的极性，亲水性（或者说一种两亲滤料），不过这样也势必带来某些弊端：容易产生毛细现象（因为水也是极性的），过滤水头增加，容易造成堵塞等。并且对憎水性杂质的吸附量肯定要差（如脂肪族和芳香族化合物）。综上所述，我认为凭我们现有水处理工艺控制滤后水浊度合格将是一个任重而道远的过程。

可行性措施：在蓝藻爆发期间，增加高锰酸钾投量为平时的1.5倍以上，高锰酸钾是种强氧化剂，对氧化有机物，还原性物质，锰，以及降低水中耗氧量，提高水中溶解氧都有很大作用。提高加氯量到2.0 mg/L以上，因为有试验数据表明，前加氯能充分有效的杀灭蓝藻，而且混凝试验也证明了这点。混凝配合前加氯除蓝藻，效率在90%以上（通常情况）。但是，不论是活的蓝藻还是死的蓝藻都会产生有机物。蓝藻死亡后部分随絮凝体沉淀，成为沉淀池污泥，另一部分则漂浮在水面上，因此沉淀池底部排泥以及表面的除藻对切断有机物来源有重要意义。其次是增加PAC投量为平时的1.5倍或更高。对于滤池而言（现在我们的滤池是用了活性炭和石英砂2层吸附屏障），我们能做的只有减缓过滤速度（其