随着气温逐步回升,饮用水源将迎来藻类繁殖的高发期。藻类作为一类具备光合作用能力的低等植物,其细胞结构展现出明显的多样性特征。具体而言,除蓝藻之外,绝大多数藻类拥有核膜分化的真核细胞结构;而蓝藻(又称蓝细菌)则与细菌特性相似,属于原核生物,缺乏完整的细胞核结构。
在水体环境中,藻类个体差异极大。其中,微观藻类(如单细胞绿藻)需要借助显微镜才能观察到,而大型藻类(如太平洋巨藻)的体长可达到数百米。在饮用水系统里,硅藻、绿藻、蓝藻以及鞭毛藻是主要的致嗅藻种,这些藻类在代谢过程中会产生土腥素、硫醚等化合物,进而导致饮用水出现明显异味。
藻类代谢与嗅味形成的深层机制
(一)活体藻类的代谢作用
存活的藻类通过光合作用,会持续不断地释放出挥发性或非挥发性有机物,主要包含以下两类:
直接代谢产物:例如小分子有机物,这类物质部分本身就带有异味,直接影响水体气味。
细胞外聚合物:属于大分子有机物,它不仅可能带有一定异味,还能成为异养微生物的营养来源,为后续异味衍生创造条件。
值得注意的是,这些由活藻释放的物质,除了自身可能携带异味外,在其降解过程中还会进一步衍生出次级嗅味化合物。相关研究表明,蓝藻释放的酚类物质,是导致饮用水产生土腥味的主要根源。
(二)藻体腐败的连锁反应
当藻类死亡后,会通过双重途径使水体嗅味问题进一步加剧:
细胞裂解释放:对于没有细胞壁的藻类(如部分蓝藻),在其解体后,细胞内所含的嗅味物质(像硫化物等)会直接溶解到水体中,导致异味浓度升高。
微生物转化:放线菌等微生物在分解藻体有机物的过程中,会经过一系列代谢反应,产生甲硫醇、二甲基硫醚等具有特征性硫臭味的物质,让水体异味更加明显。
(三)传统化学除藻方法的应用与局限
1.硫酸铜灭藻
适用场景:该方法主要适用于藻密度较低(<10³ cells/mL)的水体,以及小规模的供水系统,例如游泳池等。
应用限制:一方面,存在毒性残留风险,当水体中 Cu²⁺浓度超过 1mg/L 时,会导致鱼类死亡;另一方面,经济性较差,其成本相较于二氧化氯(ClO₂)要高出 40%。
2.预氯化杀藻
运行机制:预氯化杀藻是利用次氯酸(HOCl)破坏藻类的细胞膜结构来实现杀藻目的,不过该过程需要保证 CT 值(消毒剂浓度与接触时间的乘积)不低于 15mg・min/L。
风险预警:当水体中藻密度超过 10⁴ cells/mL 时,采用预氯化杀藻会使三卤甲烷的生成量大幅增加 3-5 倍,经实际检测,氯仿含量可达到 85μg/L,对饮用水安全构成威胁。
(四)气浮强化工艺
技术优势:在去除丝状藻和微囊藻方面,气浮强化工艺表现出色,去除率能够超过 60%,相比传统的沉淀工艺,去除率提升了 25%。
微观机理:该工艺的核心在于产生直径为 30-50μm 的微气泡,这些微气泡会与藻细胞表面的疏水基团相互结合,形成气 - 藻共聚体,随后通过浮力作用将藻细胞从水体中分离出来,从而实现除藻效果。
二氧化氯氧化技术:饮用水藻类治理的优选方案
1.高效灭藻,靶向去除嗅味
二氧化氯能够精准作用于藻类的叶绿素吡咯环,其反应速率高达 4.7×10³ M⁻¹s⁻¹,可快速终止藻类的代谢活动,从源头抑制嗅味物质的产生。同时,对于饮用水中常见的霉味(由 2 - 甲基异莰醇,即 2-MIB 引起)、鱼腥味等特征嗅味,二氧化氯的去除率超过 90%,去除效果显著优于传统的氯化处理方法。
2.经济性突出,降低综合成本
与硫酸铜相比,二氧化氯的运行成本降低了 40%,有效减少了水处理的药剂支出。此外,采用二氧化氯氧化技术,还能大幅降低后续处理的需求。数据显示,其产生的三卤甲烷生成量远低于预氯化处理,这就避免了为去除三卤甲烷而额外投入的深度处理成本,进一步提升了整体处理的经济性。
3.生态安全性高,适应范围广泛
二氧化氯在使用过程中,不会产生铜离子残留问题,水体中 Cu²⁺浓度可控制在 0.1mg/L 以下,彻底避免了传统硫酸铜对水生生物的毒性威胁,保护了水体生态环境。而且,二氧化氯对 pH 值的适应范围较广(6-8),在实际应用中无需配备复杂的 pH 调节设备,简化了处理流程,降低了设备投入和维护成本。
综上所述,二氧化氯氧化技术可作为富营养化水源地饮用水藻类治理的优选预处理工艺。尤其在藻密度处于 10⁴-10⁵ cells/mL 的中高污染场景下,其 “投入 - 效益” 比显著优于传统化学除藻方法。该技术实现了化学氧化高效性与环境友好性的完美融合,在除藻成本、处理效果和生态安全三个维度上达到了优化平衡,无疑是当前饮用水藻类治理领域中性价比突出的控藻技术之一,齐力科技29年定制化水处理净化消毒经验,可解决藻源性嗅味问题、保障饮用水安全提供了创新且可靠的解决方案。
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