上海黄浦江水源切换长江青草沙水源过程中水库水质问题及解决方法研究

混凝剂硫酸铝国家标准pH要求大于3.0，实际产品pH在3.6~3.9。聚氯化铝国家标准pH要求3.5~5.0，实际产品pH在3.7~4.4。混凝剂加酸后，硫酸铝pH在2.8~2.9，聚氯化铝pH在3.0左右，虽然可以通过投加加酸的混凝剂降低原水pH，缓解出厂水铝超标和偏高情况，但原水pH高达8.8~8.9时，仍有铝偏高情况发生，不能彻底解决问题，而且混凝剂加酸后水解效果较差，混凝剂投加量会增加5%~10%。

投加二氧化碳能降低原水pH，可以解决出厂水铝偏高和超标问题。表7和表8是小试和中试投加二氧化碳降低pH情况。

不同水源水温对二氧化碳吸收影响不同，表7是长江水源投加二氧化碳降低pH的效果，从数据分析，投加4 mg/L二氧化碳pH降低0.37，以后每增加2 mg/L投加量，pH约降低0.1。

从表8数据分析，原水pH降低1.0需要投加9.25 mg/L二氧化碳，夏天青草沙水库pH最高约9.0，降低至pH 8.0就不会有铝偏高和超标情况(表8理论计算值是输入初始pH、碱度、水温、TDS、目标pH等参数计算得到的相应的二氧化碳投加量，这个软件国外网站及厂商均会提供)。

目前市场上有工业和食品用二氧化碳，工业二氧化碳中会有少量硫，有异味，不能用于饮用水，食品用二氧化碳纯度99.99%，市场价1 000元/t，如投加10 mg/L，每m3水增加成本0.01元。目前正在抓紧生产试验，尽快应用于上海青草沙水源，解决季节性pH升高、出厂水铝偏高和超标问题。

4.不同藻产生致臭物质的去除

青草沙水库建成后藻类及其产生的致臭物质一直影响供水水量和水质，水库一年四季均有藻类的存在，春天以硅藻为主，夏天以蓝绿藻为主，不同藻在新陈代谢过程中均会产生致臭物质。

4.1 硅藻产生致臭物质的去除

春天易产生硅藻，硅藻产生的致臭物质可以采用一定浓度的游离氯氧化，游离氯浓度控制在0.5 mg/L以上，就能将硅藻产生的致臭物质氧化。气温高时可采用游离氯氧化，如三卤甲烷偏高，可用高锰酸钾氧化，但一定要控制好高锰酸钾的投加量，不然会增加水的色度。也可以用粉末活性炭吸附，但要有1 h左右的接触时间，才能发挥很好的效果。

2015年3月，青草沙水库黄丝藻(属硅藻)在4天时间内从1×107个/L发展到(8~9)×107个/L，前2天用户投诉自来水有异味357个，水厂及时提高沉淀池出口游离氯浓度至0.5~0.8 mg/L，后2天用户投诉电话降至15个。

2016年4月，青草沙水库黄丝藻在几天时间内最高升至11×107个/L，根据以往经验，及时调整沉淀池出口游离氯浓度，同时投加15 mg/L粉末活性炭，因此没有用户投诉自来水有异味。

控制一定浓度的游离氯可以氧化硅藻产生的致臭物质，再适当投加粉末活性炭效果更好，但气温高时需要注意控制消毒副产物三卤甲烷。

4.2 夏天蓝绿藻产生致臭物质的去除

夏天易产生蓝绿藻，蓝绿藻产生的致臭物质主要是甲基异莰醇-2和土臭素，由于土臭素含量均很低，小于10 ng/L，因而本文仅研究对甲基异莰醇-2的去除。

(1)常规处理工艺采用游离氯氧化不仅不能有效去除甲基异莰醇-2，反而会使甲基异莰醇-2有所升高，主要是采用氯氧化会破坏蓝绿藻细胞壁导致甲基异莰醇-2增加。

(2)投加粉末活性炭可以有效去除甲基异莰醇-2，粉末活性炭投加量增加，甲基异莰醇-2的去除率也随之增加。投加粉末活性炭接触时间3 h试验结果：投加10 mg/L粉末活性炭，甲基异莰醇-2的去除率为37.6%，粉末活性炭投加量增加到30 mg/L，甲基异莰醇-2的去除率增加至78.0%。

(3)投加粉末活性炭去除甲基异莰醇-2需要足够的接触时间，接触时间太短不利于粉末活性炭吸附甲基异莰醇-2。原水到水厂后投加20 mg/L粉末活性炭，接触时间十几分钟，去除率仅30%左右。在青草沙水库五号沟投加粉末活性炭，到水厂的时间4~10 h，有足够的接触时间，生产实际中去除率比试验效果更好(试验接触时间为3 h)。投加10 mg/L粉末活性炭，甲基异莰醇-2的去除率在42.4%~61.5%，投加15 mg/L粉末活性炭，甲基异莰醇-2的去除率在63.2%~82.5%。仅用粉末活性炭对甲基异莰醇-2的去除率最高在80%左右，如水源水中甲基异莰醇-2大于200 ng/L，仅用粉末活性炭甲基异莰醇-2要达到10 ng/L以下有困难。

(4)采用臭氧—生物活性炭深度处理工艺能有效去除甲基异莰醇-2，甲基异莰醇-2很高时，可适当提高前后臭氧投加量。前臭氧投加量0.5~0.8 mg/L，甲基异莰醇-2去除率39.3%~56.4%，后臭氧投加量0.4~0.6 mg/L甲基异莰醇-2的去除率39.0%~90.8%，前后臭氧投加可使甲基异莰醇-2去除率达68.4%~96.0%。甲基异莰醇-2高达400 ng/L以上，采用臭氧—生物活性炭深度处理工艺的水厂出厂水甲基异莰醇-2均小于10 ng/L。如甲基异莰醇-2较高，采用前臭氧0.8 mg/L，后臭氧0.6 mg/L深度处理工艺，甲基异莰醇-2仍有超标可能，可适当增加前后臭氧投加量。

(5)粉末活性炭臭氧联用能更有效去除甲基异莰醇-2。前后臭氧投加量过大，可能会增加溴酸盐的生成，余臭氧浓度过高，也可能会破坏生物活性炭的生物菌。如原水甲基异莰醇-2达到1 000 ng/L，可采用粉末活性炭和臭氧—生物活性炭工艺联用，粉末活性炭较长时间接触，可先去除部分甲基异莰醇-2，再采用臭氧—生物活性炭工艺，适当提高前后臭氧投加量，出厂水甲基异莰醇-2可达到10 ng/L以下。

6.青草沙水库水体微囊藻毒素情况及水厂去除效果

青草沙水库微囊藻毒素可以检测到三种(MC-LR、MC-RR、MC-YR)，但主要是MC-LR。经过近3年检测，MC-LR月平均浓度为1.02~319.11 ng/L，小于国标限值1 000 ng/L，夏天浓度51.39~45608 ng/L，平均188.17 ng/L，冬天浓度15.89~33.72 ng/L，平均20.83 ng/L，夏天是冬天的8倍多。进水厂预氯化后微囊藻毒素略有增加，主要是藻细胞破壁后藻毒素增加，常规处理水厂采用游离氯消毒，出厂水微囊藻毒素均小于10 ng/L。游离氯消毒可以氧化微囊藻毒素，会增加消毒副产物，但增加量与其他有机物生成的消毒副产物相比量很小。

7.结论

(1)水库刚启用阶段，由于建设围库，水已在水库停留很长时间，水中磷沉淀降解较多，加上新水泥管道中含有硅，易形成碳酸钙硅结晶，随着用水量增加和水力调控，不再有碳酸钙硅结晶形成。

(2)次氯酸钠可以有效杀灭藻类和去除硅藻产生的致臭物质，但不能有效去除蓝绿藻产生的致臭物质。

(3)藻类严重时原水pH升高，可以通过投加二氧化碳降低原水pH或采用深度处理工艺解决出厂水铝偏高和超标问题。

(4)蓝绿藻产生的致臭物质甲基异莰醇-2可以通过投加粉末活性炭长时间接触去除。夏天藻类致臭物质甲基异莰醇-2达到1 000 ng/L时，可采用粉末活性炭和臭氧—生物活性炭工艺联用，出厂水甲基异莰醇-2可以达到10 ng/L以下。

(5)常规处理水厂采用游离氯消毒，可以去除藻毒素，出厂水微囊藻毒素均小于10 ng/L。