水中藻类的嗅味及去除方法

出　　自 ：《 净水技术 》 1999 年 第 1 期
发表时间： ： 1999 － 3

王学云 高乃云 (同济大学)

摘要： 本文主要综合介绍了水中藻类产生嗅味的种类以及目前藻类去除和控制的方法。

关键词： 藻类 二氧化氯 除藻

1. 引言

　　嗅味藻类是低级植物，具有叶绿素，有光合作用的机能。藻类的细胞结构 ( 除蓝藻外 ) 是在细胞内含有细胞核膜，将细胞核与细胞质明显分开。蓝藻微小，细胞结构简单，没有核膜，与细菌相似。水中的藻类在大小、结构上有很大差异，小的藻类肉眼看不见，要在显微镜下才可见。大的藻类如我们吃的海带。生长在太平洋东岸寒流中的巨藻可达 100 -400 米 。
　　 给水系统中的大部分藻类都是普通的，常见的是单细胞菌落型和丝状绿藻和兰绿藻、硅藻和鞭毛藻。它们可以存在于水中，在水中浮游，有些是着生藻类 ( 附着别的杂质上生长 ) 。在给水系统中，许多藻类，特别是着生藻类会产生令人不愉快的异嗅和异味，已经引起人们的重视。例如，座落于太湖边上的某石油疗养院的小型自来水厂，直接取用太湖水为水源，供应疗养院用水。其工艺流程主要采用机械加速澄清池和无阀滤池。每逢夏季，机械加速澄清池表面往往积累了厚厚一层附着在泥土上的藻类，出水中充满了鱼腥味，给人一种极其不愉快的感觉。实践证明，自来水厂的常规处理方法难以去除藻类所产生的异嗅和异味。目前，研究除藻问题已是给水处理发展中必不可少的课题。

2 ．水中的藻类与嗅昧

2.1 活藻

　　活藻可产生许多挥发性的和非挥发性的有机物质。这些有机物或者是简单的光合作用的产物，或者是由较简单的化合物合成为较复杂的化合物，变成异养有机物 ( 如细菌和真菌 ) 的食物。给水系统中，这种细胞外的产物会引起异嗅和异味。而且藻的细胞外物质分解是另外一个潜在的引起嗅味的源泉。大部分产生嗅味的有机化合物是活藻释放的，包括小分子量和大分子量物质。

2.2 死藻

　　死藻可以通过两个途径引起异嗅和异味。其一，死亡藻类 ( 特别是无纤维素细胞壁藻类 ) 细胞的解体，使得细胞内物质进入水中，释放出嗅味化合物；其二，死藻可作为放线菌等细菌的食物，放线菌可产生嗅味化合物。据有关资料报道口腐烂的蓝绿藻可以产生各种各样的嗅昧硫化物，包括甲烷硫醇、异丁硫醇、 n —丁基硫醇、二甲基硫醚＼三硫酸二甲月旨。活藻会释放代谢物。当藻腐烂时，藻的产物就会释放出来。许多产物会引起嗅味，特别是蓝绿藻产生的酚类化合物。但不是所有的产物都会引起嗅味， Slater 和 Block(1983年 ) 通过对某河水的评价指出，蓝绿藻产生挥发性化合物，其中许多会引起嗅味。

2.3 藻类产生的嗅味的类型和藻类的代谢物。

综上所述，水中各种不同类型的藻类会产生不同的异嗅和异味，造成水臭。如果我们把藻类产生的异嗅和异味作为一个系统，这个系统用函数 Ф(x) 来表示，系统要素变量为 X1 ， X2 ， X3 ， K4 ，它们之间的关系可用式 (1) 来表示Ф(Xi)=F(X1 ， X2 ， X3 ， X4) (1)式中： X1 一鱼腥味； XI 一霉味和泥土味； X3 一青，草味； K4 一芳香味。

系统中各要素变量的具体特性如下：
a ．鱼腥味——鱼腥味是由有色鞭毛藻和硅藻产生的，实践证明，当鱼腥味明显存在 时，往往意味着有机物的大量存在。b ，，霉昧和泥土味——有人认为这两种味道月：青草味和霉味的变异和混合的气味。实际上：．产生泥土气味的有两种化合物，甲基—异冰片 (2-methylisobomed) 和土臭素 (geosmin)o 这两种化合物，即使浓度很低，只有几 n 妒 1 ，也能闻到。它们抗化学氧化性能很强，氯气和高锰酸钾都不能消除这些气味。
c ．青草味——这种气味是由绿藻产生的最常见的嗅味，特别是在有机物大量存在时，能够明显地闻到青草味。据报道，某些蓝绿藻，偶见硅藻和有色鞭毛藻也会产生这种嗅味。
d ．芳香味——芳香味包括水果＼蔬菜、调料气味和令人讨厌的味道，如大蒜味等。这些嗅味主要是由一些有色鞭毛藻和硅藻产生的。Palmer 认为，腐败的气味常常是由过多的蓝绿藻或绿藻引起，腐烂的藻群也会产生这种气味。Seppovaara 指出，根据他本人所做的研究工作得到的数据表明，特别的嗅味是由各种类型的藻产生的。例如，氯酚、三碘甲烷和药味的复合嗅味由藻类代谢物的氯化和副产物的分解作用产生，产生气味代谢物的藻类的临界浓度见表置。

3 ．藻类的去除

3.1 ，传统的除藻法

　　对含藻水处理的传统方法是用硫酸铜、预氯化杀藻，用气浮法除藻。含藻量少和处理水量不大时，可用硫酸铜。由于硫酸铜价格贵，又具有毒性，一般在游泳池水处理中常有使用。原水中加氯，可杀死藻类，并可防止藻类堵塞输水管和滤池。但原水中若藻类含量大，势必加氯量增加，会导致出厂水中的氯仿和四氯化碳含量增加。气浮除藻，效果较佳。藻类不易沉淀，则利用‘气浮工艺使其上浮而去除。气浮处理中利用通入水中的大量微小气泡，使气泡粘附在藻类上，即可快速上浮，使固液分离。据某水厂测定，该厂的气浮工艺除藻率可达 60 ％以上。
　　 据考察，美国许多水厂附近设有调节水库，库水中含有藻类，常采用三种方法除藻：
(1) 当藻类含量较高时，每天用专用船向水库中投加 CuS04 溶液，其投加量为 0.5 －0.7mg/L ；
(2) 当藻类含量不高时，在进入水厂的原水中投加 K 2 MnO 4 ；
(3) 当藻类含量低时，在进入水厂的原水中加氯。

3.2 二氧化氯除藻

　　1995 年，美国费城以二氧化氯替代硫酸铜作为水库水的除藻剂。近年来，随着人们对 ClO 2 的深入研究，认为二氧化氯可作为一种有效的除藻剂。二氧化氯除藻的机理是，藻类的叶绿素中的吡咯环与苯环非常类似，二氧化氯对苯环具有一定的亲和性，能使苯环发生变化而使其无臭无味，二氧化氯也同样能作用于吡咯环，氧化叶绿素，使其新陈代谢终止，使得蛋白质的合成中断，导致藻类死亡，而且二氧化氯和藻类的反应极快，能够有效地控制霉味、鱼腥味等。

3.3 臭氧和活性炭处理

　　日本福间町水厂由于水库较小、较浅，藻类容易繁殖，有时有异味，该厂仅在水位低、藻类多、气味大时增加臭氧和活性炭处理设备，使藻类得以控制。北京田村山水厂水源来自密云、怀柔及官厅水库，经常规处理后，出水水质达不到要求。当增加了臭氧—活性炭深度处理后，获得了满意的处理效果口向反应沉淀池的适当位置投加粉末活性炭 (PAC) ，作为助凝剂，可以强化反应沉淀池对藻类的去除，特别是在藻类繁殖的季节，用此方法可以作为一个应急的措施。活性炭去除泥土气味特别有效，且最常用的是 PAC 。1995 年 5 月，美国芝加哥的供水部门在异嗅和异味季节到来之前，就开始投加大约 2.4 mg/LPAC ，到七月中旬，当水中开始出现甲基—异冰片 (MIB) 时， PAC 的投加量逐渐增加到最大值 11 mg ／ L ，异嗅和异味最大的季节过后， PAC 的投加量随 MIB 浓度的减小而减少，减到 1.2mg/L 时，再投加一个月，并对 MIB 进行持续监测，直到浓度降到 5ng/L 。

3.4 慢滤池过滤

　　瑞典的斯德哥尔摩水厂，快滤池的滤后水至慢滤池 ( 单池面积为 500 -2400m2 ，滤速仅为快滤池的 1 ／ 30 ，砂层厚度为 1m ) ，水中大部分残留的极微小的藻类被截留在慢滤池滤层表面或里面。

3.5 微滤机过滤

　　德国的 Slipplingen 水厂，在原水加药之前，用微滤机将原水中所含大部分藻类等颗粒物质除去。

3.6 生物滤池

　　以色列人的生物滤池用麦杆作为基质 ( 一个 1m3 的 PVC 池，装有 50Ke 麦杆 ) ，可去除 75 甲。的藻生物量。生物滤池是生物除藻的一种。生物除藻主要利用生物膜上的微生物对藻类的絮凝和吸附作用，把藻类从水中分离出来。藻类一部分被沉降，一部分被微生物氧化，还有的被原生动物所吞噬。

3.7 投加更多的 Fe 3 或 A1 3

　　据报道，由藻类产生的有机物对絮凝和过滤有影响，其原因是藻类细胞外有机物中的酸性物质与絮凝剂 ( 铁盐或铝盐 ) 水解产物之间反应形成表面络合物。而这一有机物表面络合物的形成，需要酸性有机物有一个特殊的结构， FeOOH 的周边 =Me — OH 基团能与 OH ·离子键联。这样，在空缺区域有 OH — 和 COOH — 基团的有机分子就可作为水合 A1203 的配位体。当 pH<5 时，离解平衡的芳香族有机物在邻位拥有 OH — 和 COOH — 基团；当 pH>5 时，质子化有机物就形成表面络合物，对絮凝有较强的干扰作用，有机物缺乏羧基时则不会对絮凝产生干扰。当上述有机物浓度为 1.5 — 2mg/L 时，其对絮凝的影响程度与铁盐投量有关，如果有机物浓度增加，铁盐投量减少，絮凝立刻受到干扰；当铁盐投量为 3mg ／ L 时，溶解性有机碳大于 1.5mg ／ L 时，滤后水浊度和残留铁浓度均有所增高；溶解性有机碳大于 2.1mg ／ L 时，矾花即刻穿透滤池；溶解性有机碳浓度达 5mg ／ L 时，滤池极易堵塞。
　　 因此，投加更多的 Fe 3 ＋ 或 A1 3 ＋ 盐，以增加这些金属离子的水解络合物的数量可在一定程度上补偿由于表面络合物的形成对颗粒脱稳和聚集的影响。绿藻细胞外有机物浓度与铁盐投量的关系见图 l ，铁与溶解性有机碳 (DOC) 之比为 3 ：1 ，其它藻类也有类似的结果。

4 ．藻类控制

　　以水库和湖泊水作为水源的自来水厂，往往会碰到藻类带来的困惑。如上海月浦水厂从蓄水库取水，每年的三月下旬四月初，库中水温上层热，下层冷，藻类繁殖很快。由于藻类难以沉淀，造成滤池堵塞 ( 仅能过滤 2-3 小时 ) 。该厂采取有效措施：一是减少原水在水库中的停留时间，提高水库的换水率，使藻类来不及生长，同时使水库中杂质来不及沉淀，保持浑浊状态，太阳光难以射人，藻类的光合作用困难。二是向水库中投加漂白粉，用药剂控制。实际上向含藻原水中投加泥浆也可以控制藻类藻殖。