漢江水華問題及高藻原水處理方法
摘(zhai)要：水(shui)華事件(jian)和(he)藻毒素的(de)產生可能性已(yi)經(jing)成為全世界范圍內飲(yin)用(yong)水(shui)行業要考慮(lv)的(de)重要 問題(ti) 。飲(yin)用(yong)水(shui)水(shui)源，如湖泊、水(shui)庫(ku)及(ji)一些河流(如漢江)中藻類的(de)過(guo)量(liang)生長會造成濾池堵塞，產生異味異嗅，生成消(xiao)毒副產物和(he)毒素等(deng)問題(ti)。本文列舉了 目前 全球(qiu)用(yong)于控制水(shui)華的(de)不(bu)同(tong)水(shui)處(chu)理工藝(yi);著重介紹了關于采用(yong)激光輻照法(fa)除藻的(de) 研(yan)究(jiu) ，探(tan)索一種 經(jing)濟(ji) 、高效的(de)新(xin)處(chu)理 方法(fa) 。
。
關鍵詞：水華 激光輻射 除(chu)藻(zao)(zao) 高藻(zao)(zao)原水
一、背景資料
2000年3月(yue)(yue)漢(han)(han)(han)江發生繼1992年2月(yue)(yue)，1998年2月(yue)(yue)之后(hou)的(de)第三次水(shui)(shui)華。3月(yue)(yue)8~9日，湖(hu)北省環境監測(ce)中(zhong)(zhong)心對漢(han)(han)(han)江中(zhong)(zhong)下(xia)游江段(duan)進(jin)行監測(ce)，結(jie)果發現(xian)(xian)(xian)，硅藻(zao)(zao)和綠藻(zao)(zao)為(wei)主(zhu)要種(zhong)類(lei)(lei)，二者均占總(zong)數(shu)的(de)40%左右，藍藻(zao)(zao)、裸藻(zao)(zao)、甲藻(zao)(zao)和隱藻(zao)(zao)均有出現(xian)(xian)(xian)，合計約占20%，多(duo)(duo)數(shu)藻(zao)(zao)類(lei)(lei)屬中(zhong)(zhong)污型(xing)。水(shui)(shui)華本是指(zhi)在靜止的(de)湖(hu)泊(bo)或(huo)死水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，因(yin)藻(zao)(zao)類(lei)(lei)大(da)量(liang)(liang)繁殖，驟然(ran)呈幾(ji)何級(ji)數(shu)增(zeng)(zeng)長，水(shui)(shui)體顏色加(jia)(jia)深(shen)的(de)一種(zhong)生物現(xian)(xian)(xian)象，出現(xian)(xian)(xian)在國內內河流域極(ji)為(wei)罕(han)見。漢(han)(han)(han)江水(shui)(shui)華的(de)原因(yin)在于(yu)時值枯水(shui)(shui)期(qi)，江水(shui)(shui)流速減緩，沿(yan)江城市排放(fang)的(de)污水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)氮、磷(lin)等污染(ran)營(ying)養(yang)成分相對增(zeng)(zeng)高(gao)，加(jia)(jia)上(shang)光照、氣溫大(da)幅回升，導致水(shui)(shui)體中(zhong)(zhong)藻(zao)(zao)類(lei)(lei)瘋長。另據(ju)武漢(han)(han)(han)大(da)學夏(xia)軍教授(shou)及(ji)其領導的(de)課(ke)題組研(yan)究發現(xian)(xian)(xian)，南水(shui)(shui)北調中(zhong)(zhong)線工程實施后(hou)，漢(han)(han)(han)江中(zhong)(zhong)下(xia)游多(duo)(duo)年平均徑流量(liang)(liang)將(jiang)減少1/3，加(jia)(jia)上(shang)全(quan)球氣候(hou)變暖，漢(han)(han)(han)江中(zhong)(zhong)下(xia)游污水(shui)(shui)排放(fang)量(liang)(liang)不(bu)斷增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，漢(han)(han)(han)江武漢(han)(han)(han)段(duan)水(shui)(shui)質(zhi)惡化(hua)的(de)因(yin)素在宏觀上(shang)將(jiang)逐漸增(zeng)(zeng)強。
漢江(jiang)武漢段水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)體是武漢市(shi)的重要飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源。武漢市(shi)自(zi)來水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)公(gong)司(si)的10座(zuo)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)中，就有宗(zong)關、白鶴嘴、琴(qin)斷口、國棉4座(zuo)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)從漢江(jiang)取(qu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，負責漢口、漢陽等地的供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)任務(wu)，日供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量164萬立方米(mi)，占全市(shi)總供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量的56%。在漢江(jiang)"水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)華(hua)"期間，公(gong)司(si)漢江(jiang)各水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)所采用(yong)的凈水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)工藝對高(gao)(gao)藻水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的處(chu)理無特效，為保證出廠(chang)(chang)(chang)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)符合國家生活飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)標(biao)準，不得不采取(qu)緊急預防措(cuo)施，加(jia)大成本投入即增大投氯量、投礬量、廠(chang)(chang)(chang)自(zi)用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量，縮短濾池運行(xing)周(zhou)期。由此(ci)增加(jia)的成本費用(yong)92年(nian)為160萬元(yuan)，98年(nian)增加(jia)到280萬元(yuan)，2000年(nian)又有提高(gao)(gao)。即使如此(ci)，由于處(chu)理過程中大量藻的死亡，使自(zi)來水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中帶有"腥(xing)味"，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)投訴電話(hua)有所增加(jia)。
為了有(you)效(xiao)的預(yu)防可(ke)(ke)能越(yue)來越(yue)頻繁的"水華"事(shi)件，控(kong)制制水成本，滿足用戶的用水要求，有(you)必要找到一種(zhong)切實可(ke)(ke)行、經濟可(ke)(ke)靠(kao)的高藻(zao)水源水處理方法。為此特將國內(nei)目前出現(xian)的除藻(zao)技(ji)術(shu)作如(ru)下比較 分析 ，以(yi)供(gong) 參考 。
二(er)、原水除藻單項工藝
㈠ 試劑法
⒈ 預氧化作用
⑴ 氯預氧化
氯(lv)消(xiao)(xiao)毒經濟(ji)、有效、使用方便， 應用 歷史(shi) 最久，是(shi)目前(qian)國內采用最廣泛的(de)(de)預(yu)氧(yang)(yang)化劑。采用氯(lv)預(yu)氧(yang)(yang)化可(ke)以明顯提高對原(yuan)水(shui)濁度(du)和藻類的(de)(de)去除率，但有研究(jiu)表明，由于原(yuan)水(shui)中含(han)有較多的(de)(de)腐(fu)殖質(zhi)類天然有機(ji)物，而氯(lv)預(yu)氧(yang)(yang)化所(suo)需要的(de)(de)投(tou)加(jia)量較高，因而使用氯(lv)預(yu)氧(yang)(yang)化可(ke)能會在一定程度(du)上導(dao)致(zhi)消(xiao)(xiao)毒副產物(如三(san)氯(lv)甲烷(wan))濃度(du)的(de)(de)增加(jia)， 影響 出廠水(shui)水(shui)質(zhi)。
⑵ 臭氧預氧化
臭(chou)氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)和消毒同(tong)樣歷史(shi)悠(you)久，歐洲國家(jia)使用(yong)較多(duo)。在(zai)常用(yong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)劑中，臭(chou)氧(yang)(yang)是(shi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)能力最強的(de)。在(zai)一定的(de)濃度下(xia)，臭(chou)氧(yang)(yang)可(ke)以將相(xiang)當多(duo)的(de)有(you)機物(wu)(wu)和無(wu)機還原性物(wu)(wu)質徹底氧(yang)(yang)化(hua)(hua)分(fen)解(jie);在(zai)較低濃度下(xia)，也可(ke)以將大分(fen)子(zi)有(you)機物(wu)(wu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)為小分(fen)子(zi)有(you)機物(wu)(wu)，起到預氧(yang)(yang)化(hua)(hua)的(de)作用(yong)。對于藻(zao)類的(de)去除也有(you)比較好的(de)作用(yong)效果。
臭(chou)氧(yang)(yang)極不穩定，分解是(shi)放出新生(sheng)態(tai)氧(yang)(yang)：O3 = O2 + [O] 新生(sheng)態(tai)氧(yang)(yang)具有強(qiang)(qiang)氧(yang)(yang)化(hua)能(neng)(neng)(neng)力,對頑強(qiang)(qiang)的(de)(de)微(wei)生(sheng)物如(ru)病(bing)菌、芽孢等也有強(qiang)(qiang)大的(de)(de)殺傷力。臭(chou)氧(yang)(yang)的(de)(de)消毒能(neng)(neng)(neng)力之所以(yi)強(qiang)(qiang)，除氧(yang)(yang)化(hua)能(neng)(neng)(neng)力強(qiang)(qiang)以(yi)外(wai)，還可能(neng)(neng)(neng)由(you)于(yu)滲入細(xi)(xi)胞(bao)壁(bi)(bi)能(neng)(neng)(neng)力強(qiang)(qiang)，亦可能(neng)(neng)(neng)由(you)于(yu)臭(chou)氧(yang)(yang)破(po)壞細(xi)(xi)菌有機體鏈(lian)狀結構(gou)而導致(zhi)細(xi)(xi)菌死亡(wang)。對藻(zao)(zao)類(lei)形態(tai)觀察(cha)發(fa)現，臭(chou)氧(yang)(yang)對藻(zao)(zao)類(lei)具有較大的(de)(de)破(po)壞作用。顯微(wei)鏡下經(jing)(jing)常可以(yi)見到(dao)氧(yang)(yang)化(hua)后斷(duan)裂的(de)(de)殘藻(zao)(zao)片段以(yi)及失(shi)去細(xi)(xi)胞(bao)質的(de)(de)空細(xi)(xi)胞(bao)壁(bi)(bi)，而對臭(chou)氧(yang)(yang)預氧(yang)(yang)化(hua)后未經(jing)(jing)過(guo)其它處理(li)的(de)(de)水樣(yang)檢(jian)測發(fa)現，藻(zao)(zao)類(lei)數量仍然減少了30%~50%。
臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)技術目(mu)前(qian)在(zai)(zai)(zai)國內(nei)應用(yong)(yong)(yong)還不(bu)多，尚存在(zai)(zai)(zai)一(yi)些有(you)(you)(you)(you)(you)待解(jie)決(jue)的(de)(de)(de)問題(ti)。首(shou)先是經(jing)(jing)濟(ji)問題(ti)，臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)消(xiao)毒設備復雜，投(tou)資大(da)，耗電量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)大(da)，且需(xu)(xu)要邊生(sheng)(sheng)產(chan)邊使用(yong)(yong)(yong)，不(bu)能(neng)(neng)儲(chu)存。其次，據近年來(lai)關于(yu)臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)消(xiao)毒和(he)去(qu)除(chu)有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)可(ke)能(neng)(neng)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)潛在(zai)(zai)(zai)危(wei)害(hai)的(de)(de)(de)研究表明：A.含(han)(han)有(you)(you)(you)(you)(you)有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)水(shui)經(jing)(jing)過臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)處理(li)后，有(you)(you)(you)(you)(you)可(ke)能(neng)(neng)將致(zhi)突變(bian)物(wu)(wu)(wu)(wu)質或THMs的(de)(de)(de)前(qian)驅物(wu)(wu)(wu)(wu)如腐殖酸(suan)等大(da)分(fen)子(zi)有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)分(fen)解(jie)成小(xiao)分(fen)子(zi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)，而(er)(er)在(zai)(zai)(zai)這些中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，也(ye)可(ke)能(neng)(neng)存在(zai)(zai)(zai)致(zhi)突變(bian)物(wu)(wu)(wu)(wu)質，除(chu)非臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)投(tou)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)高(gao)(gao)到足(zu)以(yi)使全部有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)無機(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(從費用(yong)(yong)(yong)上考(kao)慮是不(bu)現實的(de)(de)(de))。因而(er)(er)，若在(zai)(zai)(zai)臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)后再加(jia)(jia)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)在(zai)(zai)(zai)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)不(bu)穩定(ding)，容易消(xiao)失，不(bu)能(neng)(neng)在(zai)(zai)(zai)管網中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)繼續(xu)保持(chi)殺菌能(neng)(neng)力，故臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)后，通(tong)常還需(xu)(xu)加(jia)(jia)少(shao)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)氯(lv)以(yi)維持(chi)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)余氯(lv)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang))，水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)THMs也(ye)許仍(reng)會產(chan)生(sheng)(sheng)甚(shen)至(zhi)(zhi)更多。B.在(zai)(zai)(zai)臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)投(tou)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)有(you)(you)(you)(you)(you)限的(de)(de)(de)情況下(xia)，不(bu)可(ke)能(neng)(neng)去(qu)除(chu)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氨氮(dan)(dan)，因而(er)(er)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)氮(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)高(gao)(gao)時(shi)，臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)則把有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)氮(dan)(dan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)成氨氮(dan)(dan)，致(zhi)使水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氨氮(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)反而(er)(er)增高(gao)(gao)。C. 在(zai)(zai)(zai)臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)作用(yong)(yong)(yong)下(xia)，有(you)(you)(you)(you)(you)相(xiang)當(dang)數量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)藻(zao)(zao)類細胞的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)形態被(bei)破壞，細胞質外(wai)泄，甚(shen)至(zhi)(zhi)相(xiang)當(dang)多的(de)(de)(de)藻(zao)(zao)類整個藻(zao)(zao)體(ti)全被(bei)分(fen)解(jie)而(er)(er)引(yin)起(qi)藻(zao)(zao)類數量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)減(jian)少(shao)。因而(er)(er)，如果使用(yong)(yong)(yong)臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)預氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)，可(ke)能(neng)(neng)會增加(jia)(jia)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)溶解(jie)性(xing)有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)，在(zai)(zai)(zai)有(you)(you)(you)(you)(you)毒藻(zao)(zao)類存在(zai)(zai)(zai)時(shi)，可(ke)能(neng)(neng)會增加(jia)(jia)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)藻(zao)(zao)毒素含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)，引(yin)起(qi)水(shui)質的(de)(de)(de)二次污染。
實際使用中，常把(ba)臭(chou)氧(yang)與能夠去(qu)除(chu)溶解(jie)性(xing)有機(ji)物(wu)(wu)(wu)的后續工藝如(ru)活性(xing)炭(tan)吸(xi)附等結合使用，來(lai)解(jie)決上述問題(ti)，其主要目的不在于消毒，而(er)在于去(qu)除(chu)水中有機(ji)物(wu)(wu)(wu)。因(yin)為(wei)經(jing)臭(chou)氧(yang)化后，大分(fen)(fen)子有機(ji)物(wu)(wu)(wu)被臭(chou)氧(yang)分(fen)(fen)解(jie)成(cheng)小分(fen)(fen)子中間產(chan)物(wu)(wu)(wu)，而(er)這些中間產(chan)物(wu)(wu)(wu)易被活性(xing)炭(tan)吸(xi)附或活性(xing)炭(tan)表(biao)面生(sheng)物(wu)(wu)(wu)所降解(jie)，其后再加氯消毒，就無THMs產(chan)生(sheng)的危險。
⑶ 二氧(yang)化氯預氧(yang)化
二(er)(er)氧(yang)(yang)化氯(lv)的(de)氧(yang)(yang)化性比氯(lv)氣強，剩余量更穩定，并能有效地(di)控制水(shui)的(de)色度、嗅味(wei)等。此外，二(er)(er)氧(yang)(yang)化氯(lv)的(de)化學反應(ying)不(bu)同于氯(lv)，它與三氯(lv)甲烷(THMs)前驅物幾乎(hu)不(bu)發(fa)生氯(lv)代反應(ying)，從(cong)而氯(lv)的(de)消(xiao)(xiao)毒(du)副產物可得(de)到有效控制。國際上將二(er)(er)氧(yang)(yang)化氯(lv)列為(wei)飲用水(shui)AI級安全(quan)消(xiao)(xiao)毒(du)劑。
一般來說，二(er)氧(yang)化(hua)氯用(yong)作(zuo)預氧(yang)化(hua)劑(ji)的(de)(de)劑(ji)量是(shi)預氯化(hua)的(de)(de)所需劑(ji)量的(de)(de)30%~50%，研究(jiu)表明(ming)(ming)[5]，當(dang)其(qi)投加量達到0.2mg/L時，對(dui)藻(zao)類(lei)有較好(hao)的(de)(de)殺滅(mie)效(xiao)果(guo)，但對(dui)氨氮和亞硝酸鹽的(de)(de)氧(yang)化(hua)效(xiao)果(guo)不明(ming)(ming)顯。對(dui)有機物(wu)和色(se)度也幾乎沒(mei)有去(qu)除效(xiao)果(guo)。二(er)氧(yang)化(hua)氯能有效(xiao)地控(kong)制藻(zao)類(lei)的(de)(de)生長以及因此而產生的(de)(de)異味(wei)(wei)。有研究(jiu)認為其(qi)機理在于：二(er)氧(yang)化(hua)氯能破壞藻(zao)類(lei)葉綠素中的(de)(de)吡咯環，使葉綠素失(shi)活，導致藻(zao)類(lei)無(wu)法進行新(xin)陳代謝而死亡。二(er)氧(yang)化(hua)氯與藻(zao)類(lei)及其(qi)分泌物(wu)反(fan)應生成無(wu)嗅無(wu)味(wei)(wei)無(wu)毒的(de)(de)物(wu)質，并(bing)能夠成功地控(kong)制霉味(wei)(wei)、魚腥(xing)味(wei)(wei)以及防線菌帶來的(de)(de)異味(wei)(wei)。有利于提高水廠(chang)出水品質，滿足用(yong)戶色(se)、味(wei)(wei)、口感等要求。
但有研究認(ren)為(wei)，二氧(yang)(yang)化氯(lv)用于(yu)水源水的預氧(yang)(yang)化，對(dui)后續的混凝(ning)效果有一定的不(bu)(bu)利影響(xiang)。同時，當以二氧(yang)(yang)化氯(lv)作(zuo)為(wei)預氧(yang)(yang)化時，若用臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)消(xiao)(xiao)毒就會(hui)增(zeng)加臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)的消(xiao)(xiao)耗(hao)，因(yin)二者會(hui)互相反應產生額外消(xiao)(xiao)耗(hao)。所以，不(bu)(bu)能采用以二氧(yang)(yang)化氯(lv)作(zuo)預氧(yang)(yang)化，以臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)為(wei)消(xiao)(xiao)毒的處(chu)理工(gong)藝。
另外(wai)，據有關研(yan)究表明(ming)，穩定性二氧化(hua)氯預氧化(hua)對藻類和濁度都有較好的強化(hua)去除(chu)效果。所以(yi)，實際(ji)生產(chan)中最好采用現場制(zhi)備(bei)二氧化(hua)氯。
考(kao)慮到二氧化(hua)氯(lv)的(de)(de)(de)運行(xing)成(cheng)本比氯(lv)氣(qi)高，可采(cai)用(yong)濾前投(tou)(tou)加ClO2除(chu)(chu)藻(zao)除(chu)(chu)嗅，而濾后仍可投(tou)(tou)加氯(lv)氣(qi)保(bao)(bao)持(chi)殘留，即(ji)達(da)到了有效(xiao)除(chu)(chu)藻(zao)除(chu)(chu)嗅殺菌的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)，保(bao)(bao)持(chi)余氯(lv)量，有能(neng)有效(xiao)的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)THMs的(de)(de)(de)生成(cheng)。這種利用(yong)已有的(de)(de)(de)氯(lv)氣(qi)作原(yuan)料(liao)生成(cheng)二氧化(hua)氯(lv)來控(kong)制(zhi)和除(chu)(chu)去來自地表水中(zhong)的(de)(de)(de)藻(zao)類和嗅味，減少THMs的(de)(de)(de)方法(fa)適用(yong)于采(cai)用(yong)氯(lv)消(xiao)毒工藝的(de)(de)(de)老廠改造(zao)。
⑷ 過(guo)氧(yang)化(hua)氫預氧(yang)化(hua)
過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)是(shi)一種比(bi)較常見(jian)的氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)，其(qi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)還原電位比(bi)氯(lv)高，比(bi)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氯(lv)和臭氧(yang)(yang)低。 與其(qi)它(ta)預(yu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)相比(bi)，過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)具有(you)一個獨特的優(you)勢(shi)，即它(ta)本(ben)身的氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)產(chan)(chan)物為水，不會向水體(ti)增加(jia)任(ren)何副作用(yong)，而(er)且(qie)目前也(ye)未見(jian)其(qi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)產(chan)(chan)生其(qi)它(ta)副產(chan)(chan)物的報(bao)道。過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)有(you)很好的濁度(du)去除(chu)(chu)效果，除(chu)(chu)藻效果與二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氯(lv)、KMnO4接近。 采(cai)用(yong)過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)作預(yu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的殺藻實驗目前還在進行中，有(you)待(dai)對實驗結果進行分析比(bi)較。
⑸ 高(gao)錳(meng)酸鉀預氧化
高(gao)(gao)錳(meng)(meng)(meng)酸鉀(jia)也是(shi)一種(zhong)常見的(de)消毒劑(ji)和(he)氧化(hua)(hua)劑(ji)，投(tou)加(jia)高(gao)(gao)錳(meng)(meng)(meng)酸鉀(jia)可以有(you)效提(ti)高(gao)(gao)藻(zao)類(lei)的(de)去除(chu)率。但是(shi)，隨著高(gao)(gao)錳(meng)(meng)(meng)酸鉀(jia)投(tou)加(jia)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)，出水濁度(du)也會隨之增(zeng)高(gao)(gao)。而且，高(gao)(gao)錳(meng)(meng)(meng)酸鉀(jia)具(ju)有(you)較(jiao)重的(de)顏色，投(tou)加(jia)后(hou)容易使(shi)水的(de)色度(du)增(zeng)加(jia)甚至超(chao)標。另外，還要(yao)注意(yi)錳(meng)(meng)(meng)是(shi)否會超(chao)標。所以，從水質(zhi)安全角度(du)考(kao)慮(lv)，不宜采用(yong)高(gao)(gao)錳(meng)(meng)(meng)酸鉀(jia)作預氧化(hua)(hua)劑(ji)，除(chu)非后(hou)續處理工藝能有(you)效地(di)去除(chu)色度(du)和(he)錳(meng)(meng)(meng)。
另據(ju)武漢(han)市自來水公司水質檢測(ce)中心[2]試驗表明，KMnO4氧化有(you)(you)機物的(de)動力學過程(cheng)是一個耗時的(de)過程(cheng)，若接(jie)觸(chu)時間少于2小時則(ze)效果不甚(shen)明顯，若能有(you)(you)5小時的(de)接(jie)觸(chu)時間則(ze)效果是令人滿意的(de)，但目(mu)前(qian)大部分水廠的(de)凈水工藝達不到(dao)該接(jie)觸(chu)時間。
⑹ 硫酸(suan)銅殺藻(zao)
以硫酸(suan)銅(tong)作為殺藻(zao)劑，是(shi)許多(duo)水(shui)廠曾經和現在采(cai)用的(de)傳統(tong)方法(fa)。但是(shi)據武(wu)漢(han)市自來(lai)水(shui)公司(si)水(shui)質(zhi)檢測中(zhong)心[2]試驗發現，同(tong)高(gao)錳酸(suan)鉀(jia)一(yi)樣(yang)，硫酸(suan)銅(tong)殺藻(zao)是(shi)一(yi)個(ge)較緩慢的(de)過程(cheng)，不可能象預氯化(hua)那樣(yang)，在很短(duan)的(de)時間里將藻(zao)殺死。此(ci)外，硫酸(suan)銅(tong)在水(shui)體(ti)中(zhong)殘留(liu)的(de)時間很長，若(ruo)不能在后續處理工藝中(zhong)有效的(de)去除，將對人和水(shui)生物(wu)均(jun)產生毒害。所以，我們認為投加硫酸(suan)銅(tong)殺藻(zao)不可取。
⒉ 加強混凝作用
⑴ 聚(ju)(ju)合氯化(hua)鋁(PAC) 聚(ju)(ju)合氯化(hua)鋁又名堿(jian)式氯化(hua)鋁或羥(qian)基(ji)氯化(hua)鋁。它(ta)是以鋁灰或含鋁礦(kuang)物(wu)作為(wei)原(yuan)料，采用(yong)酸溶或堿(jian)溶法(fa)加工制成(cheng)。其分子(zi)式為(wei) [Al2(OH)nCl6-n]m ，其中m為(wei)聚(ju)(ju)合度，單體為(wei)鋁的羥(qian)基(ji)配合物(wu) Al2(OH)nCl6-n ，通常n=1~5，m≤10。聚(ju)(ju)合氯化(hua)鋁溶于水后，即(ji)形成(cheng)聚(ju)(ju)合陽離子(zi)，對水中膠粒起(qi)電中和及(ji)架橋作用(yong)。由于藻(zao)類多帶負電荷(he)，PAC能較有效地使藻(zao)類與其它(ta)膠體顆(ke)粒脫穩絮凝。但是，原(yuan)水含藻(zao)量過高時，形成(cheng)的絮體較松散，不易下沉，不利于后續(xu)去除(chu)。
⑵ 聚丙烯(xi)酰胺(an)(PAM) 聚丙烯(xi)酰胺(an)是非(fei)離子型聚合物，是目前使用最為(wei)廣(guang)泛(fan)的人工合成有機高分子混(hun)凝(ning)(ning)劑和助凝(ning)(ning)劑。其分子式為(wei)：
聚(ju)丙烯酰胺的聚(ju)合度可高(gao)達(da)20000~90000，相應(ying)的分(fen)子(zi)量高(gao)達(da)150萬~600萬。它(ta)的混凝(ning)效果在于對固體表面具有(you)(you)強烈的吸附作用(yong)，在膠粒間形成橋(qiao)聯。聚(ju)丙烯酰胺每一鏈節中均(jun)含有(you)(you)一個酰胺基(-CONH2)。由于酰胺基之間的氫鍵作用(yong)，線形分(fen)子(zi)往(wang)往(wang)不能充分(fen)伸展開來，致使架橋(qiao)作用(yong)削弱。為此(ci)，通常將PAM在堿性條(tiao)件下(pH>10)進行部分(fen)水解，生(sheng)成陰離(li)子(zi)型聚(ju)合物(HPAM)：
PAM經部分(fen)水(shui)解(jie)后(hou)，部分(fen)酰胺(an)基帶負電荷，在靜(jing)電斥(chi)力(li)下，高分(fen)子得以充分(fen)伸展開(kai)來(lai)，吸附(fu)架(jia)橋作(zuo)(zuo)用(yong)得以充分(fen)發(fa)揮(hui)。由酰胺(an)基轉化為羧基的百分(fen)數稱水(shui)解(jie)度，亦即y/x值。水(shui)解(jie)度過(guo)高，負電性過(guo)強，對絮凝(ning)也產生阻礙作(zuo)(zuo)用(yong)。一(yi)般(ban)控制水(shui)解(jie)度在30%~40%較好。通常(chang)以HPAM作(zuo)(zuo)助凝(ning)劑以配合鋁(lv)鹽或鐵(tie)鹽作(zuo)(zuo)用(yong)，效(xiao)果明顯。
有機(ji)高分子混凝劑可能有毒(du)性，PAM和HPAM的(de)毒(du)性主要(yao)在于單(dan)體丙烯酰胺(an)。故產品中(zhong)的(de)單(dan)體殘留(liu)量(liang)要(yao)嚴格按(an)照(zhao)有關規定控制。
⑶ HCA助(zhu)凝劑(ji)
HCA是(shi)近年 發展 起(qi)來(lai)的(de)新型(xing)凈水劑(ji)，是(shi)以(yi)二甲基二烯丙基氯(lv)化氨(an)(Diallyl Dimethyl Ammonium Chloride 簡稱DMDAAC或FL45C)均聚(ju)(ju)而(er)成的(de)高分子(zi)陽離子(zi)聚(ju)(ju)電解質[8]，水溶性好，能(neng)完全溶解于(yu)水呈真溶液。HCA做助(zhu)凝劑(ji)投加，有很好的(de)降濁、除藻及去除有機(ji)物的(de)作用，其用量僅為混(hun)凝劑(ji)用量的(de)1%左右，能(neng)節省(sheng)混(hun)凝劑(ji)約1/3用量。
HCA的(de)助凝作(zuo)(zuo)用機(ji)理是籍助聚(ju)合物本(ben)身含(han)有(you)的(de)陽離子(zi)基團(tuan)和活(huo)性吸附基團(tuan),對懸浮(fu)膠(jiao)體和含(han)負電(dian)(dian)荷(he)的(de)物質通過電(dian)(dian)中和及吸附架橋等作(zuo)(zuo)用使(shi)(shi)之失穩、絮凝。由于有(you)機(ji)高分子(zi)有(you)極高的(de)聚(ju)合度，故其架橋作(zuo)(zuo)用遠較(jiao)多核型(xing)無機(ji)混凝劑強(qiang)烈。由于藻類表面帶負電(dian)(dian)荷(he)，易與陽離子(zi)型(xing)HCA接觸，使(shi)(shi)其絮凝成團(tuan)，因(yin)而(er)可加(jia)速(su)其沉淀去除。
使(shi)用無機混凝劑(如FeCl3)同時籍助HCA陽離子基(ji)團和(he)活性吸附基(ji)團，可將(jiang)藻類大量吸附下(xia)沉(chen)，提高混凝效(xiao)果(guo)，對(dui)高藻水處理有(you)明(ming)顯效(xiao)果(guo)，且適用的pH值范圍也較廣。有(you)關實驗證明(ming)，在保證出水水質的前提下(xia)，可節(jie)約藥耗15%~30%，降低制水成本12.7%~23.6%，謁(ye)制了鋁鹽、液氯大量投加(jia)所帶來的副作用。投加(jia)HCA后，池(chi)面浮藻明(ming)顯減(jian)少，減(jian)輕可濾池(chi)的負擔。HCA產(chan)品毒性低，投加(jia)量少，投加(jia)方(fang)式(shi)簡(jian)單(dan)，運輸、儲存方(fang)便，是一種高效(xiao)、經(jing)濟、安全(quan)的凈水材料。
⑷ 高(gao)鐵酸鹽(yan)復合藥劑
高(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽復(fu)合藥(yao)(yao)劑(ji)是鐵(tie)(tie)(tie)的(de)+6價化(hua)合物(wu)，具有(you)氧(yang)化(hua)、絮凝(ning)、殺菌和吸附等多功能(neng)水(shui)處(chu)理效果，是一種很有(you)發展前途的(de)新型水(shui)處(chu)理藥(yao)(yao)劑(ji)。在高(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽復(fu)合藥(yao)(yao)劑(ji)強化(hua)混凝(ning)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)，高(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽復(fu)合藥(yao)(yao)劑(ji)的(de)氧(yang)化(hua)性(xing)起主要作用。高(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽復(fu)合藥(yao)(yao)劑(ji)的(de)氧(yang)化(hua)能(neng)力較強，能(neng)使(shi)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)有(you)機(ji)物(wu)分(fen)解(jie)(jie)和破壞，而(er)(er)且(qie)，伴(ban)隨(sui)其在水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)分(fen)解(jie)(jie)過(guo)程，可能(neng)產生高(gao)(gao)正(zheng)電多聚水(shui)解(jie)(jie)產物(wu)，最(zui)終形成(cheng)Fe(OH)3膠體沉淀，使(shi)其不僅可以(yi)(yi)氧(yang)化(hua)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)某(mou)些有(you)機(ji)物(wu)，而(er)(er)且(qie)可以(yi)(yi)通過(guo)吸附和共沉的(de)協同作用去(qu)(qu)除水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)有(you)機(ji)物(wu)[9]。因而(er)(er)，高(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽預氧(yang)化(hua)對水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)藻類具有(you)優(you)良的(de)強化(hua)去(qu)(qu)除作用;隨(sui)著(zhu)(zhu)pH值(zhi)的(de)降低，高(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽的(de)強化(hua)混凝(ning)除藻作用更加顯著(zhu)(zhu)。
影響高(gao)鐵在水(shui)處理中推廣應用(yong)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因主(zhu)要有兩點：第一(yi)，產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)制(zhi)備復雜，成(cheng)本(ben)(ben)頗(po)高(gao)。目前(qian)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)備方法以(yi)化學(xue)法為(wei)(wei)主(zhu)，均以(yi)獲(huo)得高(gao)純度的(de)(de)(de)(de)高(gao)鐵固(gu)體產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)為(wei)(wei)目的(de)(de)(de)(de)，導致過高(gao)的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)成(cheng)本(ben)(ben)，因而(er)沒有形成(cheng)生產(chan)(chan)(chan)(chan)規模(mo)。第二，高(gao)鐵的(de)(de)(de)(de)液(ye)體產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)極比(bi)穩定(ding)，在一(yi)般條件下即(ji)分解失效，不能作為(wei)(wei)一(yi)種商品(pin)存放和(he)使用(yong)，更(geng)無法在水(shui)處理中應用(yong)。根據高(gao)鐵酸鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)化學(xue)結(jie)構和(he)性質，應采取電化學(xue)和(he)特殊化學(xue)過程制(zhi)備穩定(ding)性較高(gao)的(de)(de)(de)(de)高(gao)鐵復合產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)，開發出穩定(ding)高(gao)鐵絮凝(ning)(ning)劑制(zhi)備的(de)(de)(de)(de)設備系統，獲(huo)取具有優勢(shi)高(gao)鐵酸鹽(yan)與(yu)絮凝(ning)(ning)劑復合的(de)(de)(de)(de)現場與(yu)在線(xian)投加產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)，具有強(qiang)化的(de)(de)(de)(de)絮凝(ning)(ning)、氧化、吸附(fu)除污染與(yu)消毒殺菌(jun)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)功能。
⒊ 吸附作用
為去除(chu)水(shui)的(de)嗅味(wei)、天然色度和合(he)成(cheng)溶解(jie)有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)、微污染物(wu)質等(deng)，活性(xing)炭吸附是有(you)(you)(you)效的(de)措施。大部分(fen)(fen)比(bi)較大的(de)有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)分(fen)(fen)子、芳香族(zu)化合(he)物(wu)和低(di)分(fen)(fen)子量(liang)有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)有(you)(you)(you)明(ming)(ming)顯的(de)去除(chu)效果(guo)。實踐(jian)證明(ming)(ming)，活性(xing)炭可降低(di)總(zong)有(you)(you)(you)機(ji)碳TOC，總(zong)有(you)(you)(you)機(ji)鹵化物(wu)TOX和總(zong)三鹵甲烷TTHM等(deng)指(zhi)標(biao)。
活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)是用(yong)煙煤、褐煤、果殼或(huo)木屑等多種(zhong)原料經碳化(hua)(hua)和活(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)過(guo)程制成(cheng)的(de)(de)(de)(de)黑色多孔(kong)(kong)(kong)顆粒，其(qi)(qi)主要特性(xing)是比(bi)表(biao)面(mian)(mian)積大和孔(kong)(kong)(kong)隙(xi)構造(zao)。在(zai)制造(zao)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)碳的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)階段，炭(tan)(tan)(tan)粒晶格間生成(cheng)的(de)(de)(de)(de)空隙(xi)形成(cheng)了各種(zhong)形狀(zhuang)和大小不同的(de)(de)(de)(de)細孔(kong)(kong)(kong)，其(qi)(qi)中(zhong)大孔(kong)(kong)(kong)孔(kong)(kong)(kong)隙(xi)半(ban)徑(jing)(jing)100~10000nm，中(zhong)孔(kong)(kong)(kong)孔(kong)(kong)(kong)隙(xi)半(ban)徑(jing)(jing)為2~100nm，小孔(kong)(kong)(kong)孔(kong)(kong)(kong)隙(xi)半(ban)徑(jing)(jing)<2nm，大、中(zhong)、小孔(kong)(kong)(kong)孔(kong)(kong)(kong)壁的(de)(de)(de)(de)中(zhong)面(mian)(mian)積就是活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)總表(biao)面(mian)(mian)積，活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)強吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)能主要發生在(zai)這些孔(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)上。活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)量除與表(biao)面(mian)(mian)積有(you)(you)(you)關外，還與細孔(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)形狀(zhuang)、分布及表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)有(you)(you)(you)關。一般情況(kuang)，由于(yu)水(shui)處理的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)應具(ju)有(you)(you)(you)適當(dang)比(bi)例的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)，以(yi)去除水(shui)中(zhong)分子(zi)量(或(huo)分子(zi)直徑(jing)(jing))較大的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)。活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)(mian)具(ju)有(you)(you)(you)微(wei)弱(ruo)的(de)(de)(de)(de)極性(xing)，不僅(jin)可以(yi)去除水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)非極性(xing)吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)，還可以(yi)去除極性(xing)吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)，甚至某些微(wei)量的(de)(de)(de)(de)金屬離子(zi)及其(qi)(qi)化(hua)(hua)合物(wu)。
水(shui)華期間(jian)，藻類大量繁殖，使水(shui)源帶有(you)(you)(you)色、臭、味(wei)。活(huo)性炭(tan)吸附是(shi)除色、臭、味(wei)最有(you)(you)(you)效的方(fang)法之一(yi)。此外，活(huo)性炭(tan)用(yong)于(yu)由鐵、錳及植(zhi)物分(fen)解產物或由于(yu)有(you)(you)(you)機污染而(er)使水(shui)體帶有(you)(you)(you)的顏色的去(qu)除也是(shi)十分(fen)有(you)(you)(you)效的。用(yong)活(huo)性炭(tan)去(qu)除水(shui)中微量有(you)(you)(you)機氯(lv)及其(qi)產生的異臭味(wei)也是(shi)最為有(you)(you)(you)效的方(fang)法之一(yi)。
活性(xing)(xing)炭(tan)分(fen)為顆粒(li)活性(xing)(xing)炭(tan)(GAC)和(he)粉(fen)末活性(xing)(xing)炭(tan)(PAC)兩種(zhong)，盡管兩者的(de)顆粒(li)大小(xiao)不(bu)同，但因吸附性(xing)(xing)能(neng)決定于炭(tan)的(de)孔隙大小(xiao)和(he)孔隙的(de)表(biao)面積，所以吸附性(xing)(xing)能(neng)本質上沒(mei)有差別。雖然(ran)如此，但在生(sheng)產實(shi)際中(zhong)，兩種(zhong)活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)使(shi)用方式(shi)卻大不(bu)相同，下面分(fen)別進行介紹：
⑴ 顆粒活性(xing)炭(tan)(GAC)
顆粒(li)活(huo)性(xing)炭的(de)有效粒(li)徑一般(ban)為0.4~1.0mm，均勻系數約為1.4~2.0。顆粒(li)活(huo)性(xing)炭的(de)使用方(fang)式通常有以(yi)下三種(zhong)[3]：
第一種，用(yong)顆粒活性(xing)(xing)炭替(ti)換(huan)部(bu)分砂濾料(liao)，成為炭砂雙層濾料(liao)濾池(chi)。采(cai)用(yong)這種方式，凈化(hua)效果比單層好，可(ke)以減少反沖(chong)洗次數(shu)，降低(di)反沖(chong)洗強度(du)。目前在瑞士、日本、美(mei)國都(dou)有采(cai)用(yong)。由(you)于僅用(yong)活性(xing)(xing)炭替(ti)換(huan)部(bu)分砂層，可(ke)以迅速(su)投產使用(yong)。但(dan)是這種方式換(huan)炭較困難，一般(ban)只(zhi)作為應急措施采(cai)用(yong)。
第二種(zhong)，用(yong)顆粒活性炭(tan)替換全部(bu)砂層，即活性炭(tan)吸附(fu)兼過(guo)濾。目前法國(guo)、美國(guo)、瑞(rui)士等國(guo)的(de)水(shui)廠采用(yong)這種(zhong)方式的(de)活性炭(tan)吸附(fu)池也(ye)很多。
第三種，在砂濾(lv)之后建(jian)獨(du)立的(de)活性(xing)炭吸附(fu)池。先經砂濾(lv)，再經炭吸附(fu)池，可(ke)以延長活性(xing)炭對(dui)去除殺蟲(chong)劑、酚(fen)、有機物產生的(de)臭與味的(de)使用周期(qi)，有效地利用活性(xing)炭的(de)吸附(fu)性(xing)能。特(te)別是在原水(shui)中(zhong)含鐵和錳時(shi)效果更為明顯。目前(qian)美國、荷(he)蘭、日本有不(bu)少水(shui)廠(chang)采用這種形式。
當水(shui)(shui)源受到生活水(shui)(shui)污(wu)染時(shi)，水(shui)(shui)中有(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)及(ji)氨(an)(an)濃度增加(jia)，采用(yong)(yong)折點加(jia)氯法(fa)可(ke)能使出水(shui)(shui)中形(xing)成顯(xian)著的氯氨(an)(an)味，用(yong)(yong)顆粒活性(xing)炭可(ke)以有(you)效(xiao)地去(qu)除(chu)氯氨(an)(an)味。還可(ke)以利用(yong)(yong)活性(xing)炭表(biao)面的微生物(wu)(wu)(wu)觸氨(an)(an)，減少在水(shui)(shui)處理過程中形(xing)成的新的有(you)機(ji)氯化物(wu)(wu)(wu)。
采(cai)(cai)用顆(ke)(ke)粒活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭吸附池(chi)處理水(shui)(shui)時，一(yi)定要考慮失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)炭的(de)(de)(de)(de)再(zai)(zai)生。從國內(nei)(nei)外眾(zhong)多(duo)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭凈化(hua)水(shui)(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)運(yun)轉經驗可(ke)知，顆(ke)(ke)粒活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭吸附床的(de)(de)(de)(de)一(yi)次使(shi)(shi)用壽命一(yi)般(ban)為2~3年(nian)，有(you)的(de)(de)(de)(de)更長(chang)些。由于(yu)在(zai)水(shui)(shui)廠(chang)內(nei)(nei)建造(zao)(zao)再(zai)(zai)生爐，基建費用較(jiao)高(gao)，利用率(lv)低，在(zai)經濟上(shang)不合算(suan)，因此活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭再(zai)(zai)生通常由制(zhi)造(zao)(zao)廠(chang)出租給水(shui)(shui)廠(chang)使(shi)(shi)用或將(jiang)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭送到再(zai)(zai)生專(zhuan)業廠(chang)再(zai)(zai)生。較(jiao)小的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)廠(chang)也有(you)在(zai)廠(chang)內(nei)(nei)采(cai)(cai)用小型(xing)再(zai)(zai)生設備的(de)(de)(de)(de)，如我國白(bai)銀地區飲用水(shui)(shui)深度處理工程中(zhong)采(cai)(cai)用直(zhi)接電流加熱再(zai)(zai)生爐，構造(zao)(zao)簡單、操作方便、體積(ji)小、熱效(xiao)(xiao)率(lv)高(gao)。另(ling)日本采(cai)(cai)用顆(ke)(ke)粒活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭吸附池(chi)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)廠(chang)，一(yi)般(ban)均(jun)設有(you)再(zai)(zai)生爐。
⑵ 粉(fen)末活性(xing)炭(tan)(PAC)
粉(fen)(fen)末(mo)(mo)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)粒(li)徑一(yi)般(ban)為10~50μm，因其顆粒(li)小，比表面(mian)積大(da)(da)，吸附(fu)速(su)度較快(kuai)，一(yi)般(ban)情(qing)況可與混凝(ning)過(guo)程相(xiang)結(jie)合(he)，直接投加(jia)到原(yuan)水中，經混合(he)吸附(fu)水中有機(ji)和無機(ji)雜質后(hou)，粘附(fu)在絮體上的(de)(de)炭(tan)(tan)(tan)粒(li)大(da)(da)部分在沉淀池中成為污(wu)泥后(hou)排除，常(chang)應用于(yu)(yu)季節性水質惡化時的(de)(de)間歇(xie)處(chu)(chu)理以及粉(fen)(fen)末(mo)(mo)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)投加(jia)量不(bu)高時。粉(fen)(fen)末(mo)(mo)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)吸附(fu)效果特別(bie)顯著，同(tong)時可增加(jia)絮凝(ning)礬花(hua)的(de)(de)核心作用[4]，提高懸浮(fu)顆粒(li)的(de)(de)碰(peng)撞(zhuang)機(ji)會，可提高混凝(ning)工藝的(de)(de)處(chu)(chu)理效果，并(bing)有利(li)于(yu)(yu)浮(fu)渣的(de)(de)去除。
采用(yong)粉末活性炭吸附工藝，能降低水體中的溶解性有機(ji)物(wu)(wu)含量，同時粉末活性炭也能去(qu)除異(yi)嗅、異(yi)味(wei)物(wu)(wu)質(zhi)，提(ti)高飲用(yong)水水質(zhi)。
㈡ 非試劑法
⒈ 濾網除藻
1963年華東市政工(gong)程(cheng)設計院與上海市自來水公(gong)司等進行了此(ci)項試驗(yan) 研(yan)究(jiu) [13]，以太湖水為水源，濾(lv)網(wang)濾(lv)速達21～56cm/h ，相應水頭損失2～13cm，由30次(ci)試驗(yan)結果的平均值可見濾(lv)網(wang)除藻(zao)效(xiao)率顯著(zhu)，除濁、除色(se)、除耗氧(yang)量CODMn較差，混凝沉淀除藻(zao)不(bu)及濾(lv)網(wang)除藻(zao)。
1980～1981年湖南大學、撫(fu)順市建設局與自來水(shui)公司以大伙(huo)房(fang)水(shui)庫水(shui)為原水(shui)，進行了除(chu)藻(zao)(zao)試驗(yan)[14]，原水(shui)含藻(zao)(zao)平均(jun)203×103/L，在使用(yong)國產Ⅱ號網(經100，緯700)時，微濾機產水(shui)量可達(da)(da)30.7～127.2m3/h/m2，藻(zao)(zao)類去除(chu)率平均(jun)達(da)(da)61%，浮(fu)游動(dong)物去除(chu)率可達(da)(da)99.7%，水(shui)頭(tou)損失5～15cm，微濾機沖洗(xi)水(shui)率1%，電耗每1000m3耗10kw/h。
⒉ 直接過(guo)濾法
⑴ 常規濾(lv)池直接(jie)過濾(lv)
采用在石(shi)英濾(lv)(lv)(lv)料表面(mian)敷設(she)一定(ding)厚度的(de)(de)大顆粒無煙煤的(de)(de)方(fang)(fang)式，可以(yi)有效地緩解藻類對(dui)濾(lv)(lv)(lv)池的(de)(de)堵塞情況，延長濾(lv)(lv)(lv)池的(de)(de)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)周期。無煙煤的(de)(de)顆粒粒徑越(yue)大，濾(lv)(lv)(lv)池的(de)(de)工作周期越(yue)長。應注意的(de)(de)是對(dui)于敷設(she)無煙煤濾(lv)(lv)(lv)料的(de)(de)濾(lv)(lv)(lv)池，應考慮(lv)反沖洗方(fang)(fang)式對(dui)濾(lv)(lv)(lv)料層結構(gou)和過(guo)濾(lv)(lv)(lv)效果的(de)(de) 影響 ，選擇適宜的(de)(de)反沖洗方(fang)(fang)式。
⑵ 輻(fu)射流濾池直(zhi)接過(guo)濾試驗
武漢(han) 工業 大學進(jin)行(xing)過(guo)輻射(she)流(liu)濾(lv)池(chi)直接過(guo)濾(lv)試(shi)驗[11]，原水(shui)(shui)(shui)經加礬(fan)，加助濾(lv)劑聚丙(bing)烯酰胺后，進(jin)入(ru)旋流(liu)反應池(chi)，反應歷時(shi)5min，然(ran)后經輻射(she)流(liu)過(guo)濾(lv)器(qi)過(guo)濾(lv)，輻射(she)過(guo)濾(lv)器(qi)平(ping)面(mian)呈扇(shan)形，圓心角為22 1/2度，圓心至濾(lv)床進(jin)水(shui)(shui)(shui)表(biao)(biao)面(mian)半徑ro=400mm，濾(lv)床水(shui)(shui)(shui)平(ping)厚度800mm，垂(chui)直高(gao)度300mm。底部配水(shui)(shui)(shui)系統采用(yong)(yong)夾尼龍網的(de)雙層(ceng)穿孔(kong)(kong)板，孔(kong)(kong)板開孔(kong)(kong)率(lv)為2%，采用(yong)(yong)均粒濾(lv)料(liao)(liao)，粒徑1.00～1.25mm，以一雙層(ceng)濾(lv)料(liao)(liao)濾(lv)池(chi)作對比，雙層(ceng)濾(lv)池(chi)采用(yong)(yong)φ1.25～2.00mm的(de)煤，厚400mm，φ0.5～1.0mm的(de)砂，厚400mm。試(shi)驗結果(guo)表(biao)(biao)明，由(you)于采用(yong)(yong)了聚合氯化鋁絮凝劑及聚丙(bing)烯酰胺助濾(lv)劑，除藻、除濁效(xiao)果(guo)均較⑴中(zhong)直接過(guo)濾(lv)為好，輻射(she)流(liu)過(guo)濾(lv)是減速(su)過(guo)濾(lv)，其凈水(shui)(shui)(shui)效(xiao)果(guo)與豎向流(liu)相近而略優。
⑶ 流化床(chuang)接(jie)觸絮凝澄清池試(shi)驗
武漢工(gong)(gong)業大(da)學(xue)進行的(de)(de)活(huo)性(xing)砂(sha)絮(xu)凝沉淀(dian)試(shi)驗(yan)[12]，實質上(shang)流(liu)化(hua)床接觸絮(xu)凝澄(cheng)清(過濾)試(shi)驗(yan)，其工(gong)(gong)作(zuo)原理(li)是上(shang)升水流(liu)中的(de)(de)微(wei)粒在(zai)微(wei)渦體(ti)運(yun)動場中，依靠活(huo)性(xing)砂(sha)表面吸(xi)附的(de)(de)高分子絮(xu)凝劑，具有大(da)的(de)(de)表面和吸(xi)附力，通過架橋與(yu)網捕作(zuo)用，截留水中微(wei)粒，試(shi)驗(yan)裝置見 文獻 [6]。試(shi)驗(yan)成(cheng)果表明，懸(xuan)砂(sha)濃(nong)度(du)以(yi)(yi)12000mg/L為(wei)妥，液面上(shang)升速(su)度(du)以(yi)(yi)不大(da)于3mm/s為(wei)妥，聚丙烯酰胺PAM投加量與(yu)投砂(sha)的(de)(de)重量比(bi)3:10000為(wei)宜，活(huo)性(xing)砂(sha)的(de)(de)成(cheng)熟期1h，初期工(gong)(gong)作(zuo)期8h、循環投砂(sha)期0.5h，后續工(gong)(gong)作(zuo)期4h，該項(xiang)設備經加斜管(guan)后，在(zai)高負(fu)荷下有防(fang)止上(shang)升水流(liu)挾帶微(wei)粒的(de)(de)作(zuo)用。
⒊ 浮(fu)選分(fen)離法
氣(qi)浮法由于分(fen)離效率高，并兼(jian)有(you)(you)向水(shui)(shui)中充氧曝氣(qi)的(de)作用(yong)(yong)，所以特別適用(yong)(yong)于處理低(di)溫、低(di)濁、高藻、高色和(he)受有(you)(you)機物(wu)污染的(de)原水(shui)(shui)。工程(cheng) 應用(yong)(yong) 及研究(jiu)均表明，除分(fen)離無機及有(you)(you)機懸浮物(wu)外(wai)，氣(qi)浮法對于水(shui)(shui)中溶解性有(you)(you)機物(wu)也有(you)(you)一(yi)定的(de)去除效果。
實(shi)際上，即使是(shi)在含(han)沙量較大的(de)(de)江河(he)(he)水(shui)(shui)(shui)或混凝(ning)(ning)良好(hao)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)中，也還存同(tong)樣適(shi)于為氣(qi)浮(fu)法所去除(chu)的(de)(de)小沉速顆粒。更何況隨著(zhu)國內(nei)水(shui)(shui)(shui)環(huan)境受到日益嚴重的(de)(de)污(wu)染，許多河(he)(he)水(shui)(shui)(shui)兼(jian)有了江河(he)(he)水(shui)(shui)(shui)與湖、塘、水(shui)(shui)(shui)庫水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)質特(te)征(zheng)，如(ru)含(han)藻量增多、色臭味加重、并呈現(xian)季節性變化(hua)(如(ru)漢江水(shui)(shui)(shui)華現(xian)象)，增加了混凝(ning)(ning)-沉淀-過濾工藝的(de)(de)處理(li)難度。因此，將氣(qi)浮(fu)工藝引入傳(chuan)統水(shui)(shui)(shui)處理(li)流(liu)程中，可充分發揮氣(qi)浮(fu)法與沉淀法各(ge)自的(de)(de)特(te)點，以期獲(huo)得(de)較好(hao)的(de)(de)處理(li)效(xiao)果(guo)。
實(shi)踐表明，氣浮(fu)工藝(yi)用(yong)于(yu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)改(gai)造(zao)，具(ju)(ju)有實(shi)用(yong)性強(qiang)，應用(yong)面廣、投資少、見效(xiao)快(kuai)等特點(dian)，可作(zuo)為處(chu)理(li)微污(wu)染(ran)江(jiang)河飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)一種備選 方法 。對于(yu)緩(huan)解由(you)于(yu)水(shui)(shui)(shui)源污(wu)染(ran)而造(zao)成(cheng)的(de)(de)處(chu)理(li)難度，改(gai)善供(gong)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質，降低(di)制水(shui)(shui)(shui)成(cheng)本，具(ju)(ju)有普遍的(de)(de)意義(yi)和較高的(de)(de)應用(yong)價值。
⒋ 生物(wu)(接觸氧化)預處(chu)理除藻
1989～1991年中南設計院(yuan)在武漢東湖水(shui)廠(chang)進行了生物(wu)接(jie)觸(chu)氧(yang)化(hua)(hua)預處理除藻(zao)(zao)試驗[15]，試驗裝置(zhi)參見文獻[15]。預處理池三級串聯，內裝3m高(gao)峰窩填料，由(you)(you)空(kong)壓機供氣(qi)，氣(qi)水(shui)依次逆流(liu)、順流(liu)、逆流(liu)接(jie)觸(chu)。隱藻(zao)(zao)門、藍藻(zao)(zao)門藻(zao)(zao)類易(yi)被氧(yang)化(hua)(hua)分解(jie)，去(qu)除率可達90%以(yi)上，但(dan)綠藻(zao)(zao)門中的柵裂藻(zao)(zao)不(bu)易(yi)氧(yang)化(hua)(hua)，去(qu)除率僅(jin)43.8%，硅藻(zao)(zao)由(you)(you)于(yu)硅殼難于(yu)完全分解(jie)，去(qu)除率僅(jin)為(wei)65.4%，氣(qi)水(shui)比(bi)對水(shui)中溶解(jie)氧(yang)、水(shui)循(xun)環(huan)、生物(wu)膜(mo)更(geng)新都有影(ying)響，從而影(ying)響藻(zao)(zao)類的去(qu)除率，提高(gao)氣(qi)水(shui)比(bi)，有利于(yu)提高(gao)藻(zao)(zao)的去(qu)除率。
水(shui)(shui)溫(wen)對(dui)除(chu)藻(zao)(zao)(zao)(zao)率(lv)的(de)影(ying)響呈一次(ci)線性關系。水(shui)(shui)溫(wen)低于20℃時(shi)，除(chu)藻(zao)(zao)(zao)(zao)率(lv)隨藻(zao)(zao)(zao)(zao)負荷(he)(藻(zao)(zao)(zao)(zao)負荷(he)為(wei)單位體積填料每小(xiao)時(shi)負擔藻(zao)(zao)(zao)(zao)類的(de)數(shu)量)提(ti)高(gao)而下降，但幅度不大，如當水(shui)(shui)溫(wen)為(wei)5.5～10℃時(shi)，藻(zao)(zao)(zao)(zao)負荷(he)自200×107 個/m3·h，上(shang)升到1380×107 個/m3·h，提(ti)高(gao)了69倍，而藻(zao)(zao)(zao)(zao)的(de)去(qu)除(chu)率(lv)僅從83%下降至67%，可見生(sheng)物處(chu)理對(dui)藻(zao)(zao)(zao)(zao)的(de)去(qu)除(chu)有(you)較好的(de)穩定性。有(you)資料說(shuo)明，生(sheng)物處(chu)理除(chu)藻(zao)(zao)(zao)(zao)的(de)同時(shi)，氨(an)氮的(de)去(qu)除(chu)率(lv)達(da)80%～95%，除(chu)濁率(lv)為(wei)48%～80%，除(chu)色度率(lv)為(wei)30%～60%，COD去(qu)除(chu)率(lv)為(wei)18%~26%，臭閾值冬季去(qu)除(chu)率(lv)為(wei)60%~70%，Ames致突變率(lv)有(you)所減弱(ruo)[16]。
⒌ 光氧化法
光氧化(hua)(hua)法是(shi)指在可(ke)見光或是(shi)紫外光(UV)作用下進行的光化(hua)(hua)學(xue)、光催化(hua)(hua)或是(shi)光敏化(hua)(hua)的氧化(hua)(hua)過(guo)程，也稱為高級(ji)氧化(hua)(hua)法(AOPs)[7]。
⑴ 光化(hua)學氧化(hua)
光(guang)(guang)(guang)(guang)化(hua)(hua)學(xue)氧(yang)化(hua)(hua)是指加(jia)入(ru)水體(ti)中的(de)O3、H2O2和(he)O2等氧(yang)化(hua)(hua)劑在紫外光(guang)(guang)(guang)(guang)作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)，產(chan)生羥基自(zi)由(you)基(·OH)強氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)物質，大(da)幅(fu)度(du)地(di)加(jia)快對水體(ti)中的(de)有機物污(wu)染物的(de)降(jiang)解作(zuo)用(yong)(yong)。光(guang)(guang)(guang)(guang)化(hua)(hua)學(xue)氧(yang)化(hua)(hua)能力(li)與反應速(su)率遠(yuan)遠(yuan)大(da)于單(dan)獨使(shi)用(yong)(yong)氧(yang)化(hua)(hua)劑的(de)氧(yang)化(hua)(hua)能力(li)。為(wei)(wei)了產(chan)生·OH自(zi)由(you)基和(he)活化(hua)(hua)有機物，光(guang)(guang)(guang)(guang)化(hua)(hua)學(xue)需(xu)要較大(da)的(de)離解能。短波長(chang)的(de)紫外光(guang)(guang)(guang)(guang)(波長(chang)為(wei)(wei)200~280nm)產(chan)生·OH自(zi)由(you)基最為(wei)(wei)有效，使(shi)用(yong)(yong)最廣泛的(de)紫外光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)是低壓陰(yin)離子汞(gong)燈(蒸汽壓力(li)在10-2~10-3在毫帕(pa)內)，其放射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜為(wei)(wei)253.7nm的(de)單(dan)色(se)波長(chang)。 目前(qian) 采用(yong)(yong)的(de)主要工藝為(wei)(wei)UV-O3、UV-H2O2、UV-O3-H2O2和(he)UV-O2-H2O2。
⑵ 光催化氧化
光(guang)(guang)(guang)催(cui)化(hua)氧化(hua)是指采用(yong)n型(xing)半導(dao)體作為(wei)(wei)催(cui)化(hua)劑，水(shui)分(fen)子(zi)經光(guang)(guang)(guang)照射后(hou)在(zai)催(cui)化(hua)劑表面上失(shi)去 電子(zi) 生成羥基(ji)自由基(ji)·OH與同時生成的(de)(de)·O2-和(he)(he)(he)光(guang)(guang)(guang)生空穴等一起(qi)礦化(hua)有(you)機物。TiO2被(bei)認為(wei)(wei)是目(mu)前n型(xing)半導(dao)體中催(cui)化(hua)型(xing)和(he)(he)(he)穩定(ding)性最好的(de)(de)催(cui)化(hua)劑。以TiO2催(cui)化(hua)劑為(wei)(wei)例，為(wei)(wei)了(le)完成電子(zi)躍(yue)遷，光(guang)(guang)(guang)催(cui)化(hua)需要(yao)光(guang)(guang)(guang)子(zi)能量必須大于TiO2的(de)(de)禁(jin)帶寬度(3.2eV)，因此使用(yong)波長為(wei)(wei)300~400nm的(de)(de)紫(zi)外光(guang)(guang)(guang)，如高壓汞燈、黑(hei)光(guang)(guang)(guang)燈和(he)(he)(he)紫(zi)外線殺菌燈，這些光(guang)(guang)(guang)源均能滿足所需入射光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)最大波長387nm。
⑶ 光敏化氧化
光敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)是指(zhi)在(zai)(zai)敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)存在(zai)(zai)下，敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)劑被光照射后吸收光能(neng)，進入激(ji)發(fa)態，激(ji)發(fa)態的(de)敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)劑與(yu)溶解(jie)氧(yang)(DO)反(fan)應(ying)(ying)，產生強氧(yang)化(hua)(hua)(hua)能(neng)力(li)的(de)超氧(yang)負離子·O2-或單線態氧(yang)1O2，從而氧(yang)化(hua)(hua)(hua)被激(ji)活(huo)的(de)有機(ji)物。天然(ran)水體(ti)中(zhong)所含的(de)微量染料和腐殖質(zhi)可以(yi)作(zuo)為敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)劑，民戶籍在(zai)(zai)反(fan)應(ying)(ying)過程中(zhong)僅(jin)充當能(neng)量轉移的(de)媒介(jie)，與(yu)有機(ji)污染物不發(fa)生直接反(fan)應(ying)(ying)，所以(yi)可循環使用，并(bing)且所需濃度很低。光敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)技術(shu)由于其復雜性因(yin)而研究很少。
⒍ 激光照射法
激光照射法(fa)是目(mu)前我們課題組(zu)正(zheng)在(zai)研(yan)究的(de)(de)一種新型(xing)除藻(zao)方法(fa)，利(li)用激光的(de)(de)生物效(xiao)應(ying)，使用特定波長(chang)的(de)(de)激光照射含藻(zao)水，破壞藻(zao)體結(jie)構，使之(zhi)死(si)亡，以利(li)于通過混凝、沉淀等后續工藝除藻(zao)。我們的(de)(de)研(yan)究表明，波長(chang)較短(duan)的(de)(de)紫外激光有較好的(de)(de)除藻(zao)效(xiao)果，照射時間在(zai)1到3分鐘左右即可(ke)。
激(ji)光(guang)照射(she)法的(de)(de)(de)不(bu)足之(zhi)處在(zai)于：設備(bei)昂貴，投資大，但(dan)隨著(zhu)激(ji)光(guang)技術的(de)(de)(de)不(bu)斷 發(fa)展 ，激(ji)光(guang)設備(bei)的(de)(de)(de)成本正在(zai)不(bu)斷下降，相信不(bu)久(jiu)的(de)(de)(de)將來我們就可以(yi)將廉價(jia)、高效、無(wu)污染的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)技術應用于水處理中。
⒎ 電泳法
由于藻(zao)類帶正電(dian)荷，可以考(kao)(kao)慮采用(yong)(yong)電(dian)泳法(fa)分(fen)離(li)水中的(de)(de)(de)(de)(de)藻(zao)類。該法(fa)趨向于研究在多(duo)相電(dian)場內(nei)分(fen)散顆粒的(de)(de)(de)(de)(de)相互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，其目的(de)(de)(de)(de)(de)是降低懸(xuan)浮物(wu)對聚集(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定性，為順利地通過(guo)凝(ning)聚及(ji)絮(xu)凝(ning)過(guo)程而(er)創造條件，而(er)凝(ning)聚和絮(xu)凝(ning)過(guo)程可導致形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)聚集(ji)(ji)物(wu)在切斷電(dian)場后也不會分(fen)散，因而(er)隨后能(neng)加(jia)速沉(chen)淀作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)或(huo)(huo)用(yong)(yong)過(guo)濾(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)去除它。但電(dian)凝(ning)結作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)產生的(de)(de)(de)(de)(de)沉(chen)淀物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)濕度很大，十分(fen)疏松(song)且易流(liu)動(dong)。可以考(kao)(kao)慮改善電(dian)場條件或(huo)(huo)加(jia)入特殊的(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)劑使之密實。
三、原(yuan)水(shui)除(chu)藻(zao)組合(he)工藝
㈠ 氣浮濾池除藻(zao)
中國 市(shi)(shi)政(zheng)工程(cheng)中南設(she)計院與武漢(han)市(shi)(shi)自來水公司以(yi)東(dong)湖(hu)水為(wei)原水進行了氣浮濾池(chi)除藻試驗[4]，試驗在(zai)生產設(she)備上進行，所謂氣浮濾池(chi)是將氣浮池(chi)和濾池(chi)疊加，氣浮池(chi)在(zai)上，濾池(chi)在(zai)下形成(cheng)的一種水處理(li)池(chi)型。
夏秋季5～12月采用：預加氯-絮(xu)凝-氣浮-過濾-加氯組合工藝系統。
氣(qi)浮池(chi)結(jie)合濾(lv)池(chi)凈水(shui)，其(qi)除藻(zao)效果較好，我國武(wu)(wu)漢(han)、昆明、蘇州等城市都采用(yong)此種池(chi)型。武(wu)(wu)漢(han)市東(dong)湖水(shui)廠采用(yong)氣(qi)浮濾(lv)池(chi)工(gong)藝多年，原(yuan)水(shui)預(yu)加(jia)氯0.8～1.0mg/L，1992～1995年生產(chan)(chan)實測(ce)除藻(zao)效率很好，生產(chan)(chan)上除藻(zao)率數(shu)據與(yu)試(shi)驗數(shu)據頗(po)為接近，盡管原(yuan)水(shui)含(han)藻(zao)量增加(jia)了20倍(bei)。。
㈡ 活性炭濾(lv)池一常規處(chu)理設備(bei)組合工(gong)藝除藻
有(you)關試(shi)驗(原水(shui)條件：含(han)(han)藻(zao)量平均值(zhi)分(fen)別為(wei)(wei)2183×103/L及(ji)1695×103/L，放射菌測得值(zhi)平均分(fen)別為(wei)(wei)2583CFU/mL及(ji)2858CFU/mL，臭(chou)味閾(TON)分(fen)別為(wei)(wei)9.3及(ji)8.2，并測得第1個(ge)水(shui)庫水(shui)中含(han)(han)Geosmin4.6ng/L，2-MIB3.7ng/L)[17]證明(ming)：采(cai)用(yong)(yong)預(yu)加(jia)氯及(ji)常規水(shui)處(chu)理(li)工藝，不能將TON降至標準要求(<4)，采(cai)用(yong)(yong)曝氣法，不僅耗用(yong)(yong)大(da)量空氣，而且TON亦(yi)不能達標。但加(jia)1.0mg/L O3，TON可以從12降至4，若用(yong)(yong)活性(xing)炭(tan)過濾，則效果較加(jia)O3為(wei)(wei)好，在試(shi)驗的基礎上(shang)提出凈水(shui)廠的設(she)計流程為(wei)(wei)：
預(yu)加氯(lv)-常規(gui)處理-GAC過濾-加氯(lv)-出廠
某水廠(chang)采用這一組(zu)合(he)水處理工藝流(liu)程已10余(yu)年(nian)，每年(nian)12月(yue)至2月(yue)底原水不(bu)加氯，其余(yu)時間(jian)預加氯3.0～3.5mg/L，原水進廠(chang)后，加聚合(he)氯化(hua)(hua)鋁和三(san)氯化(hua)(hua)鐵，以(yi)商品計(ji)分別為4mg/L和8mg/L，采用加速(su)澄清(qing)池(chi)凈(jing)水，上升流(liu)速(su)1mm/s，濾(lv)(lv)池(chi)采用煤砂(sha)雙(shuang)層濾(lv)(lv)料，各厚(hou)400mm，濾(lv)(lv)速(su)7.7m/h，活性(xing)炭(tan)濾(lv)(lv)池(chi)濾(lv)(lv)料厚(hou)度1500mm。濾(lv)(lv)速(su)10m/h，其活性(xing)炭(tan)濾(lv)(lv)池(chi)濾(lv)(lv)后除(chu)藻率達到90%左右。
㈢ 生物活性炭工藝
歐洲(zhou) 應用 臭(chou)氧和活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)去除(chu)飲用水(shui)(shui)中(zhong)有(you)機物時，發現活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)濾(lv)(lv)料上(shang)有(you)大(da)量微生(sheng)(sheng)(sheng)物，出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質很好并且(qie)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)周期(qi)明(ming)顯延長，于是 發展 成為一(yi)種有(you)效的(de)給(gei)水(shui)(shui)深(shen)度處理(li)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)，稱(cheng)為生(sheng)(sheng)(sheng)物活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)法(BAC)。它是指由臭(chou)氧化、砂過濾(lv)(lv)、活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸附等結(jie)合在一(yi)起的(de)水(shui)(shui)處理(li)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)。正如(ru)前面介紹過的(de)，單(dan)獨應用臭(chou)氧化除(chu)藻存在一(yi)些 問題 ，并且(qie)電耗高(gao)，成本高(gao)，不 經濟(ji) 。所以(yi)，現在的(de)實際生(sheng)(sheng)(sheng)產中(zhong)通(tong)常(chang)考慮采用臭(chou)氧和活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)聯合使(shi)用處理(li)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)。常(chang)見(jian)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)如(ru)下：
↓混凝(ning)劑 ↓ O3
原水-----→澄清----→過(guo)濾(lv)----→活性炭吸(xi)附(fu)----→消毒---→出水
生(sheng)(sheng)物活性炭法的特(te)點(dian)是(shi)：完成(cheng)(cheng)生(sheng)(sheng)物硝化作用(yong)將NH4+-N轉(zhuan)化為(wei)NO3-;將溶解有(you)(you)(you)(you)機物進行生(sheng)(sheng)物氧(yang)化，可去(qu)除mg/L級濃度(du)的溶解有(you)(you)(you)(you)機碳(DOC)和(he)三(san)鹵(lu)甲(jia)烷形成(cheng)(cheng)潛力(THMFP)，以及mg/L到μg/L級的有(you)(you)(you)(you)機物;此外(wai)，還可使活性炭部分(fen)再生(sheng)(sheng)，明顯延長了再生(sheng)(sheng)周(zhou)期;臭氧(yang)加(jia)在濾池之前還可以防止藻(zao)類和(he)浮(fu)游植物在濾池中生(sheng)(sheng)長繁殖。在 目前 水(shui)源(yuan)受到污染，水(shui)中氨(an)氮、酚(fen)、農(nong)藥以及其它有(you)(you)(you)(you)毒有(you)(you)(you)(you)害有(you)(you)(you)(you)機物經(jing)常超過標準，而水(shui)廠常規水(shui)處理工藝又(you)不能(neng)將其驅除的情(qing)況下，生(sheng)(sheng)物活性炭法成(cheng)(cheng)為(wei)飲(yin)用(yong)水(shui)深度(du)處理的有(you)(you)(you)(you)效(xiao) 方(fang)法 之一(yi)。
在(zai)(zai)水中(zhong)(zhong)投(tou)加少量(liang)氧化劑(常(chang)用(yong)O3)的(de)目的(de)是，將藻類(lei)、溶解和膠體有(you)機物(wu)轉化為(wei)較易生(sheng)物(wu)降(jiang)解的(de)有(you)機物(wu)，將某(mou)些分子量(liang)較高的(de)腐殖(zhi)質氧化為(wei)分子量(liang)較低、易生(sheng)物(wu)降(jiang)解的(de)物(wu)質并(bing)成為(wei)炭(tan)床中(zhong)(zhong)微生(sheng)物(wu)的(de)養(yang)料來源(yuan)。在(zai)(zai)活性炭(tan)床內，有(you)機物(wu)吸附在(zai)(zai)炭(tan)粒(li)的(de)表面和小孔隙中(zhong)(zhong)，微生(sheng)物(wu)生(sheng)長在(zai)(zai)炭(tan)粒(li)表面的(de)大孔中(zhong)(zhong)，通過細胞酶(mei)的(de)作用(yong)將某(mou)些有(you)機物(wu)降(jiang)解，所以有(you)機外的(de)去(qu)除(chu)在(zai)(zai)于吸附和生(sheng)物(wu)降(jiang)解的(de)雙重作用(yong)。
新(xin)建水廠(chang)采用生(sheng)物活性(xing)(xing)炭(tan)工(gong)藝時(shi)，由于投資很大(da)，應先進(jin)行實驗室和中試 研究(jiu) ，主要是觀測活性(xing)(xing)炭(tan)柱(zhu)(zhu)去除有機物的(de)效(xiao)果(guo)(可用COD、TOC、DOC或(huo)UV吸光(guang)值等指標(biao)表示)，并確定炭(tan)柱(zhu)(zhu)的(de)主要實際參數，如接觸時(shi)間等。國外(wai)采用的(de)生(sheng)物活性(xing)(xing)炭(tan)池(chi)濾速為8-12m/h，炭(tan)床厚度為2-4m，接觸時(shi)間為15-25min。
四、激光輻照法除藻研究(jiu)
㈠ 激光(guang)除(chu)藻概(gai)論
繼1960年(nian)7月世(shi)界(jie)上(shang)(shang)第一臺激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)--紅寶(bao)石激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)問世(shi)以來，各(ge)種激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)應運而(er)(er)生。激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)件迅速發(fa)展(zhan)到(dao)上(shang)(shang)千種，激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)譜線達上(shang)(shang)萬條(tiao)，波長(chang)從幾百微(wei)米到(dao)100埃左右的(de)(de)(de)(de)(de)真空紫外。激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作物質(zhi)有固體、氣體、半導體和(he)液體，已(yi)(yi)(yi)發(fa)展(zhan)到(dao)上(shang)(shang)千種。激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)輸出功率已(yi)(yi)(yi)超過(guo)十(shi)萬億瓦(wa)(1013瓦(wa))，激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)單色性也在不斷提高(gao)，一臺好的(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)所產生的(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)波長(chang)范圍(wei)可(ke)以小于(yu)十(shi)億分之一埃(10-9埃)。與此同(tong)時，激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang) 理(li)論 的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)也日趨深(shen)入和(he)完善。隨(sui)著激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)迅速發(fa)展(zhan)，新(xin)型激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)已(yi)(yi)(yi)不再是主流，如何將激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)技術(shu)應用(yong)于(yu)各(ge)行(xing)各(ge)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)生產實際中，才是當(dang)前(qian)和(he)今(jin)后我(wo)們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)研究(jiu)方(fang)向(xiang)。目(mu)前(qian)，激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)技術(shu)再 現代 工(gong)業(ye)(ye) 、農業(ye)(ye)、醫(yi)學(xue)、通訊、國(guo)防、 科學(xue) 等方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)已(yi)(yi)(yi)經取(qu)得了一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)喜(xi)成果，而(er)(er)在環(huan)保事業(ye)(ye)上(shang)(shang)，激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)還很(hen)少。采用(yong)日益廉價的(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)技術(shu)，開發(fa)出一種新(xin)型、經濟、高(gao)效的(de)(de)(de)(de)(de)水處理(li)工(gong)藝(yi)，是我(wo)們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)心愿。
⒈ 激光原理
激(ji)(ji)光(guang)器是這樣(yang)一種技術裝置，它由于受(shou)(shou)激(ji)(ji)發原子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)受(shou)(shou)激(ji)(ji)輻(fu)(fu)射(she)(she)而或(huo)者(zhe)能(neng)放(fang)大光(guang)波(bo)，或(huo)者(zhe)能(neng)產(chan)生光(guang)頻相干(gan)輻(fu)(fu)射(she)(she)。按其(qi)本質，受(shou)(shou)激(ji)(ji)輻(fu)(fu)射(she)(she)的(de)(de)(de)過程作(zuo)為(wei)被激(ji)(ji)發的(de)(de)(de)原子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)或(huo)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)同電(dian)磁(ci)波(bo)相互(hu)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)是光(guang)吸(xi)收的(de)(de)(de)逆過程。當處(chu)于激(ji)(ji)發態(tai)(tai)的(de)(de)(de)原子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)數超(chao)過處(chu)于基態(tai)(tai)的(de)(de)(de)原子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)數時，便產(chan)生受(shou)(shou)激(ji)(ji)輻(fu)(fu)射(she)(she);這樣(yang)的(de)(de)(de)系統稱為(wei)粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)數反轉狀(zhuang)態(tai)(tai)。用(yong)(yong)(yong)持續時間不(bu)超(chao)過原子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)或(huo)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)(zai)激(ji)(ji)發態(tai)(tai)的(de)(de)(de)壽命的(de)(de)(de)強的(de)(de)(de)光(guang)脈沖(chong)照射(she)(she)原子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)或(huo)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)系統時，便能(neng)在(zai)(zai)(zai)技術上實現(xian)粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)數反轉狀(zhuang)態(tai)(tai)。如果(guo)把這種系統放(fang)置在(zai)(zai)(zai)兩(liang)塊反射(she)(she)鏡(jing)之間，則作(zuo)為(wei)受(shou)(shou)激(ji)(ji)原子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)自(zi)發輻(fu)(fu)射(she)(she)的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)而出現(xian)的(de)(de)(de)光(guang)波(bo)，將在(zai)(zai)(zai)多(duo)次通過系統并在(zai)(zai)(zai)兩(liang)鏡(jing)之間多(duo)次反射(she)(she)之后而得到(dao)放(fang)大，若這種放(fang)大作(zuo)用(yong)(yong)(yong)超(chao)過反射(she)(she)時的(de)(de)(de)損耗，便產(chan)生相干(gan)電(dian)磁(ci)振蕩。若用(yong)(yong)(yong)一塊半透明鏡(jing)置換一塊反射(she)(she)鏡(jing)，就(jiu)能(neng)得到(dao)光(guang)輻(fu)(fu)射(she)(she)的(de)(de)(de)輸出。
⒉ 激光的特(te)性
激(ji)光(guang)是一種有異(yi)于普通光(guang)源(yuan)的(de)新型光(guang)源(yuan)。激(ji)光(guang)是光(guang)的(de)受激(ji)輻(fu)射，而普通光(guang)源(yuan)是光(guang)的(de)自發輻(fu)射。激(ji)光(guang)與普通光(guang)源(yuan)(包括紫外(wai)線燈)比較有以下三個特點：
普(pu)通光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)面積(ji)比激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器的(de)(de)發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)面積(ji)大(da)的(de)(de)多，因為(wei)普(pu)通光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)是在(zai)(zai)整個(ge)燈泡面上(shang)發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，而(er)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)只(zhi)集中(zhong)在(zai)(zai)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)其諧振腔的(de)(de)一(yi)端發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(小于(yu)(yu)0.2厘(li)米)。更(geng)(geng)為(wei)重(zhong)要的(de)(de)差(cha)別還在(zai)(zai)于(yu)(yu)普(pu)通光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)能(neng)(neng)量只(zhi)分散(san)在(zai)(zai)四周的(de)(de)整個(ge)立體(ti)(ti)空間內(nei)，而(er)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器的(de)(de)發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)僅僅局限在(zai)(zai)很(hen)小的(de)(de)發(fa)散(san)角α所包含(han)的(de)(de)立體(ti)(ti)角Ω內(nei)。也(ye)就是說，在(zai)(zai)總輻射(she)能(neng)(neng)量完全相同的(de)(de)情況下(xia)，激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)能(neng)(neng)將(jiang)所有能(neng)(neng)量集中(zhong)在(zai)(zai)很(hen)小的(de)(de)面積(ji)內(nei)發(fa)出(chu)，而(er)普(pu)通光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)只(zhi)能(neng)(neng)將(jiang)能(neng)(neng)量向(xiang)四面八方(fang)分散(san)放(fang)射(she)。顯而(er)易(yi)見，激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)由于(yu)(yu)發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)面積(ji)和發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)方(fang)向(xiang)的(de)(de)高度集中(zhong)，其單(dan)位面積(ji)上(shang)輸(shu)出(chu)的(de)(de)能(neng)(neng)量將(jiang)大(da)大(da)超過普(pu)通光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)。在(zai)(zai)實(shi)際應用中(zhong)，方(fang)向(xiang)性好(hao)還意味著(zhu)更(geng)(geng)容易(yi)控制(zhi)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)輻照(zhao)方(fang)向(xiang)和輻照(zhao)范(fan)圍，不會因為(wei)漫射(she)、散(san)射(she)而(er)浪費能(neng)(neng)源(yuan)。
⑵ 亮度高
亮度(du)(du)高，即激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)在(zai)單(dan)(dan)位面(mian)積(ji)(ji)、單(dan)(dan)位立體(ti)角(jiao)內的(de)(de)輸出(chu)(chu)功率(lv)(lv)(lv)特別大(da)(指脈(mo)沖(chong)(chong)輸出(chu)(chu))。用B表(biao)(biao)示亮度(du)(du)，則(ze) B=W/(△S·△t·△Ω)。W表(biao)(biao)示光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源發(fa)(fa)(fa)射(she)的(de)(de)總能量，以(yi)焦(jiao)耳為單(dan)(dan)位;△S表(biao)(biao)示光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)面(mian)積(ji)(ji)，用平方厘米作(zuo)單(dan)(dan)位;△t表(biao)(biao)示光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)時(shi)間(jian)，用秒(miao)作(zuo)單(dan)(dan)位。如(ru)上所(suo)述(shu)，激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)面(mian)積(ji)(ji)和發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)立體(ti)角(jiao)可以(yi)壓縮(suo)得很小(xiao)(xiao)，而(er)(er)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)時(shi)間(jian)(激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)脈(mo)沖(chong)(chong)的(de)(de)持(chi)續時(shi)間(jian))也(ye)可以(yi)壓縮(suo)至(zhi)僅為十億(yi)分之(zhi)一秒(miao)(10-9秒(miao))、一萬億(yi)分之(zhi)一秒(miao)(10-12秒(miao))甚至(zhi)更短，這(zhe)樣一來，△S、△t、△Ω都很小(xiao)(xiao)，所(suo)以(yi)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)亮度(du)(du)也(ye)就可以(yi)很高。簡(jian)言(yan)之(zhi)，激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)就是把巨大(da)的(de)(de)能量集中(zhong)(zhong)在(zai)很短的(de)(de)時(shi)間(jian)、很小(xiao)(xiao)的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)面(mian)積(ji)(ji)和立體(ti)角(jiao)內發(fa)(fa)(fa)射(she)出(chu)(chu)來，從而(er)(er)得到很高的(de)(de)亮度(du)(du)(輸出(chu)(chu)功率(lv)(lv)(lv))。在(zai)實際(ji)應(ying)用中(zhong)(zhong)，這(zhe)意味(wei)著在(zai)消耗同(tong)樣能源情(qing)況下，可以(yi)得到極高的(de)(de)輸出(chu)(chu)功率(lv)(lv)(lv)，滿足生產的(de)(de)特定需要(yao)。
⑶ 單色性好
一(yi)個光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源發(fa)射的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)所(suo)包含(han)的(de)(de)波(bo)長范圍(wei)越(yue)窄，其(qi)顏色(se)(se)就(jiu)(jiu)越(yue)單(dan)純，即其(qi)單(dan)色(se)(se)性(xing)(xing)(xing)(xing)越(yue)好(hao)。單(dan)色(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)就(jiu)(jiu)是指波(bo)長范圍(wei)很(hen)窄的(de)(de)一(yi)段光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)輻射。以△λ/λ(λ為光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)波(bo)波(bo)長，△λ為光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)波(bo)的(de)(de)波(bo)長范圍(wei))的(de)(de)比值表示單(dan)色(se)(se)性(xing)(xing)(xing)(xing)，則(ze)△λ越(yue)小(xiao)(xiao)，單(dan)色(se)(se)性(xing)(xing)(xing)(xing)越(yue)好(hao)。激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)出現(xian)使光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)單(dan)色(se)(se)性(xing)(xing)(xing)(xing)有了極大(da)的(de)(de)提高(gao)，如He-Ne激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)產(chan)生(sheng)的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)所(suo)包含(han)的(de)(de)波(bo)長范圍(wei)小(xiao)(xiao)于(yu)一(yi)千萬分(fen)之一(yi)埃(10-7埃)。在實際應用中，單(dan)色(se)(se)性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao)意味著(zhu)我們可(ke)以取得(de)特定波(bo)長的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，從而防止由(you)于(yu)其(qi)它波(bo)長的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)存在而產(chan)生(sheng)的(de)(de)不(bu)良 影響(xiang) 和能量(liang)浪(lang)費(fei)。
⒊ 激光的生物效(xiao)應[22]
激光對生(sheng)物體的作用效應(ying)大致可以從光、熱、壓力、電磁場等幾個方面加以考慮：
⑴ 光效應
一般來說(shuo)，光(guang)(guang)(guang)(guang)和(he)(he)物(wu)質的(de)(de)相互作用是個基礎。有(you)(you)機(ji)物(wu)由于吸收(shou)了光(guang)(guang)(guang)(guang)，而發(fa)生分解(jie)和(he)(he)電(dian)解(jie)，發(fa)生熒光(guang)(guang)(guang)(guang)產(chan)(chan)生熱，這(zhe)符合(he)一般地(di)光(guang)(guang)(guang)(guang)化學反應(ying)過程(cheng)，即只有(you)(you)被吸收(shou)了的(de)(de)那(nei)一部分光(guang)(guang)(guang)(guang)，才(cai)可能(neng)對有(you)(you)機(ji)物(wu)發(fa)生作用。因(yin)此(ci)，研究激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)對有(you)(you)機(ji)物(wu)的(de)(de)影響(xiang)時，激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)波長地(di)透射率(T)和(he)(he)吸收(shou)率(A)就(jiu)成為重要的(de)(de)因(yin)素，TA值(zhi)大，光(guang)(guang)(guang)(guang)效(xiao)應(ying)就(jiu)強。另外，由于激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)具(ju)有(you)(you)能(neng)量密度極高的(de)(de)特點，還可能(neng)導致有(you)(you)機(ji)物(wu)發(fa)生多光(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)吸收(shou)的(de)(de)非線形效(xiao)應(ying)和(he)(he)其它效(xiao)應(ying)，而使(shi)有(you)(you)機(ji)體產(chan)(chan)生較(jiao)大的(de)(de)突變效(xiao)應(ying)。
各種(zhong)生(sheng)物有機體(ti)由于(yu)(yu)其形態、結(jie)構(gou)和(he)化學組成的(de)不同，對不同波(bo)長的(de)激光(guang)的(de)反(fan)應是(shi)(shi)不同的(de)，為了獲得理想的(de)光(guang)效應，需要(yao)反(fan)復實(shi)驗(yan)，才能確定(ding)其有效的(de)作用光(guang)譜范圍。在用普通的(de)紫外光(guang)誘(you)發突變(bian)的(de)實(shi)驗(yan)中，已經明確其有效的(de)作用光(guang)譜為2000-3000埃，而(er)以2600-2650埃最為明顯，這(zhe)是(shi)(shi)和(he)DNA的(de)吸收光(guang)譜相一致的(de)。至于(yu)(yu)激光(guang)的(de)作用光(guang)譜是(shi)(shi)否與此(ci)符合，要(yao)通過實(shi)驗(yan)來(lai)回答。
⑵ 熱效應
激光(guang)是(shi)時(shi)(shi)(shi)(shi)空上(shang)的(de)(de)(de)(de)相干輻射，它對有機體的(de)(de)(de)(de)熱(re)效(xiao)應十分顯著(zhu)，而且不同于一(yi)般的(de)(de)(de)(de)光(guang)熱(re)效(xiao)應。如將脈沖振蕩的(de)(de)(de)(de)紅寶(bao)石激光(guang)器(qi)(qi)和釹玻(bo)璃激光(guang)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)激光(guang)，聚焦于有機物的(de)(de)(de)(de)微小部分，持(chi)續幾微秒的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)，就能(neng)使這部分的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)上(shang)升幾百度(du)，并(bing)且其溫(wen)度(du)下降的(de)(de)(de)(de)速度(du)，比激光(guang)以(yi)外(wai)的(de)(de)(de)(de)任何方法都要來得慢。遺(yi)傳學的(de)(de)(de)(de)研究證明，激溫(wen)是(shi)誘發突(tu)變的(de)(de)(de)(de)一(yi)個因(yin)(yin)(yin)(yin)素(su)。例如用不同溫(wen)度(du)處理(li)果(guo)蠅，在14℃下突(tu)變率為0.086%，22℃時(shi)(shi)(shi)(shi)為0.191%，28℃時(shi)(shi)(shi)(shi)為0.347%。依(yi)此 計算 ，在一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)范圍(wei)內，溫(wen)度(du)較常溫(wen)每(mei)升高10℃，突(tu)變率可以(yi)增加一(yi)倍(bei)。激溫(wen)能(neng)夠引起(qi)突(tu)變的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)(yin)(yin)(yin)，可從(cong)量子(zi)變化 規律 來理(li)解(jie)。據估(gu)算每(mei)一(yi)基(ji)因(yin)(yin)(yin)(yin)是(shi)由大約1000個原(yuan)子(zi)所組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)分子(zi)，熱(re)能(neng)運(yun)動在代謝過程中經常進行，基(ji)因(yin)(yin)(yin)(yin)中的(de)(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)就可能(neng)受到(dao)高能(neng)量的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用而改變位置，變成(cheng)異(yi)構分子(zi)，因(yin)(yin)(yin)(yin)而引起(qi)突(tu)變。
⑶ 壓力效應
壓力效應來(lai)自(zi)兩方面：
① 激光聚焦后會產生極大(da)(da)的功率密度，因而會產生很大(da)(da)的輻(fu)射壓力(li)。例如，當(dang)功率密度為108瓦/厘米2時，其(qi)輻(fu)射壓力(li)可達3.4×104達因/厘米2，即3.4×10-2大(da)(da)氣壓。
② 由于聚焦(jiao)激光在有機體組織(zhi)中產生的局部瞬間熱效應，造成組織(zhi)的膨脹、汽(qi)化(hua)、變形，從(cong)而產生所(suo)謂的次(ci)生沖(chong)擊波壓(ya)力(li)。
光(guang)壓(ya)和(he)次生(sheng)沖擊(ji)波(bo)構成(cheng)的總壓(ya)力可能引起有機體結構和(he)組成(cheng)的改變，從而引起性狀的變異。
⑷ 電磁場效應
激光是一種高能(neng)量的電磁波，伴隨著激光的強光必(bi)然也產生(sheng)(sheng)一個強的電磁場。例如(ru)，當激光的功率密度達到5×1014瓦(wa)/厘(li)米(mi)2時，就可(ke)產生(sheng)(sheng)4×108伏(fu)特/厘(li)米(mi)2的強大電場，從而(er)可(ke)使有機體組織的分(fen)子(zi)、原子(zi)離(li)化以及(ji)產生(sheng)(sheng)自(zi)由基(ji)等(deng)。這些(xie)變(bian)(bian)化可(ke)以引起DNA分(fen)子(zi)中氫鍵的斷裂和堿基(ji)的替換，即使基(ji)因物質發生(sheng)(sheng)了改變(bian)(bian)。改變(bian)(bian)了的基(ji)因在(zai)復制其自(zi)身時就能(neng)產生(sheng)(sheng)突變(bian)(bian)。
總之，激(ji)光可能(neng)通過光、熱、壓力和電(dian)磁場效(xiao)應對生物有(you)機(ji)體(ti)發(fa)生作(zuo)用(yong)，由(you)于(yu)作(zuo)用(yong)強度的不同，使有(you)機(ji)體(ti)表現出刺(ci)激(ji)或抑制的效(xiao)應，至于(yu)哪一種效(xiao)應占(zhan)主(zhu)導(dao)地位，需視具(ju)體(ti)條件而定，但是其中的光效(xiao)應無疑(yi)是基礎。
⒋ 激光在除藻工(gong)藝中的應(ying)用可能(neng)性
藻類是自養生物(wu)，憑(ping)借自身的(de)(de)(de)葉綠(lv)素(su)，吸收陽光(guang)(guang)(guang)、水分、CO2等，發生光(guang)(guang)(guang)化學反應，制造有機物(wu)，從而生長、繁(fan)殖。所有的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)生物(wu)學過程都具有如下特(te)征：色素(su)分子(zi)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)吸收，光(guang)(guang)(guang)激(ji)發，分子(zi)內能級(ji)之間的(de)(de)(de)躍遷(qian)，能量向反應中心的(de)(de)(de)轉移。毫無疑問(wen)，光(guang)(guang)(guang)是其中的(de)(de)(de)重(zhong)要因(yin)素(su)，也(ye)就(jiu)是說，我(wo)(wo)們可以通過控制、改變(bian)光(guang)(guang)(guang)作(zuo)用的(de)(de)(de)條件，來(lai)影響和(he)研究光(guang)(guang)(guang)化學反應，也(ye)即是影響和(he)研究生物(wu)體(如藻類)的(de)(de)(de)生物(wu)特(te)性。改變(bian)光(guang)(guang)(guang)作(zuo)用的(de)(de)(de)條件，可以是改變(bian)光(guang)(guang)(guang)閃爍的(de)(de)(de)持續時間、光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)能量、功率、功率密度等等。通過這樣的(de)(de)(de)一系列實驗得到的(de)(de)(de)結果，我(wo)(wo)們就(jiu)可以研究初級(ji)光(guang)(guang)(guang)反應動力學的(de)(de)(de)規律性及各個階段的(de)(de)(de)特(te)性。
如(ru)前(qian)所述，激(ji)光(guang)是一種(zhong)新型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)源，它具有普通光(guang)源所沒有的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)單色性、高(gao)亮度、大能量、大功率和(he)功率密(mi)度、極短的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)光(guang)時(shi)間(jian)等(deng)特性。現在(zai)，由于有機染料激(ji)光(guang)器(qi)等(deng)技術的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)明(ming)，制造從短的(de)(de)(de)(de)(de)真空紫外到長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)遠紅外光(guang)譜區域的(de)(de)(de)(de)(de)輻(fu)射頻率可調(diao)的(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)光(guang)器(qi)都(dou)不成問題。著對于生(sheng)物學研究是非常重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)，因為(wei)目前(qian)在(zai)生(sheng)物體的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)譜學里(li)所采利(li)用的(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)波段為(wei)2000埃到10000埃。選擇上述的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)譜區域，主要(yao)是根據包(bao)含在(zai)生(sheng)物組織的(de)(de)(de)(de)(de)組成里(li)的(de)(de)(de)(de)(de)復雜有機分子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de) 電子(zi)(zi) 吸收光(guang)譜的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構資料。所以，在(zai)目前(qian)的(de)(de)(de)(de)(de)研究工(gong)作中(zhong)利(li)用激(ji)光(guang)器(qi)這(zhe)種(zhong)新型(xing)光(guang)源是可能的(de)(de)(de)(de)(de)和(he)需要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)。
⒌ 激光輻射法除藻的研究(jiu)
按其作用(yong)和(he)方法激光器在(zai)生物(wu)學中的應(ying)用(yong)可以從不同的方面予(yu)以實現(xian)，具(ju)體(ti)到我們目(mu)前的課題(ti)，我們就僅研究激光輻射同生物(wu)體(ti)系(藻(zao)類)的相互作用(yong)和(he)它(ta)對物(wu)質(zhi)交換的各個(ge)方面的影(ying)響的機制和(he)特(te)征(zheng)。
研(yan)(yan)究(jiu)激光(guang)(guang)輻射對生(sheng)(sheng)物細胞(bao)的(de)(de)大量交換過(guo)程的(de)(de)影響是研(yan)(yan)究(jiu)激光(guang)(guang)輻射同生(sheng)(sheng)物體相互作(zuo)用機制的(de)(de)關鍵，因為最后的(de)(de)效果(死亡、延續、生(sheng)(sheng)命(ming)活(huo)動(dong)的(de)(de)改(gai)變(bian))首先由能量上和(he)生(sheng)(sheng)命(ming)上的(de)(de)重要過(guo)程(呼吸、氧化的(de)(de)磷酸(suan)化作(zuo)用，蛋(dan)白質和(he)核酸(suan)的(de)(de)合(he)成(cheng)，光(guang)(guang)合(he)作(zuo)用和(he)核器管的(de)(de)作(zuo)用)的(de)(de)破壞所(suo)決(jue)定。[21]
㈡ 激光除藻實驗
⒈ 實驗目的
比較各種(zhong)波長(chang)的激光(guang)的除(chu)藻效果，找出(chu)針(zhen)對原水除(chu)藻的最佳(jia)激光(guang)方案(穩(wen)定態(tai)或(huo)脈沖態(tai)、波長(chang)、照(zhao)射時間)。
⒉ 實驗(yan)儀器(qi)、設備
顯微鏡一臺、50mL燒杯3只、計數框、微量(liang)移液管(0.1mL)、玻璃(li)棒1只、5L水壺1只
[532nm 波長]DGE100-5YB激光 治(zhi)療 儀
[660nm 波長]ZSM-1信頻YAG激光儀(yi)
[1064nm波長(chang)]DGR100-5YB激(ji)光(guang)治療儀
[1320nm 波長]DGR100-5YB激光治療儀(yi)
⒊ 實驗方案設計原理
與原(yuan)(yuan)水除藻效(xiao)果(guo)有關的因素有：激(ji)(ji)光器輸出功(gong)率(lv)、輸出頻率(lv)(激(ji)(ji)光的波長)、照射時(shi)間(jian)、原(yuan)(yuan)水濁度(du)(du)、色度(du)(du)等。原(yuan)(yuan)水的濁度(du)(du)濁度(du)(du)和色度(du)(du)是不(bu)斷變(bian)化(hua)(hua)的，不(bu)易做到人為(wei)控制，但從武(wu)漢地區的原(yuan)(yuan)水水質來看，其濁度(du)(du)和色度(du)(du)都比較低(di)，不(bu)會對激(ji)(ji)光的透射造成大(da)的 影響(xiang) ，因而(er)本實(shi)驗(yan)不(bu)考慮原(yuan)(yuan)水濁度(du)(du)和色度(du)(du)的影響(xiang)，以簡化(hua)(hua)實(shi)驗(yan)，減(jian)少實(shi)驗(yan)次數(shu)。
激(ji)光器(qi)(qi)的(de)(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率通(tong)常是(shi)連續可調的(de)(de)，其照射時間(jian)也(ye)可以隨意(yi)控(kong)制，而每臺激(ji)光器(qi)(qi)的(de)(de)輸(shu)出(chu)頻(pin)率(激(ji)光的(de)(de)波長(chang))一般是(shi)單(dan)一固定的(de)(de)。所以從生產(chan) 應用 的(de)(de)方便性考慮，本(ben)實驗將各波長(chang)的(de)(de)激(ji)光器(qi)(qi)輸(shu)出(chu)功(gong)率均(jun)設為同(tong)(tong)一固定值(zhi)，而只考察(cha)同(tong)(tong)一條件下(xia)(相同(tong)(tong)水(shui)樣、相同(tong)(tong)激(ji)光器(qi)(qi)輸(shu)出(chu)功(gong)率、相同(tong)(tong)激(ji)光照射時間(jian))不同(tong)(tong)波長(chang)激(ji)光的(de)(de)除(chu)藻(zao)效果。
激(ji)光(guang)(guang)實(shi)驗室(shi)現有兩種(zhong)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)：穩定(ding)態(tai)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)和脈沖激(ji)光(guang)(guang)器(qi)。在確定(ding)了何(he)種(zhong)波長(chang)的(de)激(ji)光(guang)(guang)除藻效果(guo)最好之后，采用該種(zhong)波長(chang)的(de)穩定(ding)態(tai)激(ji)光(guang)(guang)和脈沖激(ji)光(guang)(guang)進行照(zhao)射實(shi)驗，以確定(ding)在相同輸出功(gong)率(lv)下何(he)種(zhong)狀態(tai)的(de)激(ji)光(guang)(guang)除藻效率(lv)最佳。
⒋ 實驗步驟
本實驗分兩個階段：
Ⅰ.使用4種(zhong)波長(chang)(530nm、660nm、1064nm、1320nm)的(de)穩定態激光分別進行1、2、3分鐘的(de)照(zhao)(zhao)射實驗， 分析 篩選出除藻(zao)效果最好的(de)波長(chang)，確定最佳照(zhao)(zhao)射時間(jian);
Ⅱ.使(shi)用(一(yi))中所定(ding)波(bo)(bo)長(chang)的(de)(de)穩定(ding)態激(ji)光和相(xiang)同波(bo)(bo)長(chang)的(de)(de)脈(mo)沖激(ji)光分別進行1、2、3分鐘的(de)(de)照射實(shi)驗，確定(ding)何種激(ji)光的(de)(de)除(chu)藻效果更好，及最佳照射時間。
具體步驟：
階段Ⅰ：
① 水(shui)壺(hu)于團山水(shui)廠穩定井處取得超過3L的原(yuan)水(shui)水(shui)樣，帶至華中 科技 大學主校區(qu)的激光 研究 所(suo)實驗室。
② 三只1L燒(shao)杯分別(bie)編(bian)號1、2、3，將(jiang)5L水(shui)(shui)壺中的(de)原水(shui)(shui)水(shui)(shui)樣(yang)搖勻，分別(bie)往各(ge)燒(shao)杯中倒入略(lve)超(chao)過1L的(de)(考慮(lv)到在轉移過程中會漏(lou)失部分水(shui)(shui)樣(yang)，因而多(duo)取少許水(shui)(shui)樣(yang))原水(shui)(shui)。
③ 啟動激光器，調(diao)節工作電流，使(shi)激光器輸出功率為3W。
④ 確(que)定光(guang)(guang)纖(xian)端(duan)(duan)部(bu)出光(guang)(guang)：由于1064nm和1320nm激光(guang)(guang)為紅(hong)外激光(guang)(guang)，肉眼(yan)不可見(jian)，在(zai)啟動激光(guang)(guang)器后將(jiang)光(guang)(guang)纖(xian)端(duan)(duan)部(bu)接近小(xiao)木(mu)塊，若有灼燒現(xian)象(xiang)則說明已發射(she)激光(guang)(guang)。
⑤ 設定(ding)激光器的發射(she)時(shi)(shi)(shi)間(分(fen)別為1、2、3分(fen)鐘(zhong))或以秒(miao)表計(ji)(ji)時(shi)(shi)(shi)。將光纖(xian)端(duan)(duan)部放(fang)入水(shui)樣中(zhong)開始計(ji)(ji)時(shi)(shi)(shi)，均勻擺動光纖(xian)端(duan)(duan)部，使激光能充分(fen)照射(she)所有原水(shui)水(shui)樣，計(ji)(ji)時(shi)(shi)(shi)結束時(shi)(shi)(shi)拿出光纖(xian)。
⑥ 用玻(bo)璃(li)棒將燒杯中(zhong)照射(she)后的(de)水(shui)樣攪勻，以(yi)微量(liang)移液管(guan)吸取中(zhong)間液層(ceng)水(shui)樣，滴至(zhi)計數框中(zhong)央，用鑷子夾取蓋(gai)玻(bo)片，從一側輕(qing)輕(qing)蓋(gai)下，務必(bi)使計數框中(zhong)不產生氣泡。
⑦ 調整好顯微鏡(jing)，將計(ji)(ji)(ji)數框置于顯微鏡(jing)下，以活(huo)、死(si)藻(zao)(zao)分別計(ji)(ji)(ji)數的 方法(fa) 觀(guan)測(ce)水(shui)樣(yang)， 計(ji)(ji)(ji)算(suan) 除藻(zao)(zao)率(lv)，具體方法(fa)如下：選(xuan)取兩橫兩縱共四行進行觀(guan)察，記(ji)錄各(ge)行中(zhong)死(si)藻(zao)(zao)、活(huo)藻(zao)(zao)的的數目(mu)。區分死(si)藻(zao)(zao)、活(huo)藻(zao)(zao)的標準(zhun)是，活(huo)藻(zao)(zao)有細(xi)胞(bao)質(zhi)內含物，有顏色(se);死(si)藻(zao)(zao)只有空(kong)細(xi)胞(bao)壁，沒(mei)有細(xi)胞(bao)質(zhi)，呈透明(ming)空(kong)殼狀(zhuang)。最后(hou)按以下公式計(ji)(ji)(ji)算(suan)除藻(zao)(zao)率(lv)：
除藻率=激光照射后死(si)藻率-原水死(si)藻率
階段Ⅱ：
① 階段Ⅰ中選定波長的穩定態(tai)激光和相同波長的脈(mo)沖激光進(jin)行如(ru)階段Ⅰ中第1、2步的實驗。
② 進行比較(jiao)分析，確定何(he)種激光的除藻效果更好，最(zui)佳(jia)照射時間為(wei)多少。
⒍ 實(shi)驗分析與結論：
⑴ 最佳波長(chang)：532nm，這(zhe)一結論(lun)與前(qian)面原理分析(xi)中關于(yu)200nm-1000nm的激光對生物體(ti)有較(jiao)大作用效果的論(lun)斷相(xiang)符(fu)。
⑵ 照射(she)(she)時間越長除藻率(lv)越高，因(yin)為照射(she)(she)時間長意味著(zhu)激光可以照射(she)(she)更多地藻。當然，實際應用中要(yao)考慮 經濟 因(yin)素。
⑶ 由于團山(shan)水(shui)廠的原(yuan)(yuan)水(shui)含藻(zao)量很低(di)，這使(shi)得(de)(de)激(ji)光(guang)輻(fu)射的利(li)用率(lv)很底(di)，因而從實驗(yan)數據可以看(kan)出(chu)，其最大的除藻(zao)率(lv)也只有23.38%(當然(ran)，這一結果(guo)與照射時(shi)間長短及激(ji)光(guang)的輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)也有很大關系);而水(shui)華期間的含藻(zao)量極高，這使(shi)得(de)(de)實驗(yan)的數據不一定(ding)適用于反映激(ji)光(guang)輻(fu)射法對漢江(jiang)水(shui)華期間原(yuan)(yuan)水(shui)的處理效果(guo)。
⑷ 華工激(ji)(ji)光(guang)集團激(ji)(ji)光(guang)實驗室的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)器(qi)都是(shi)用(yong)(yong)(yong)于醫(yi)學事(shi)業的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)治療(liao)儀，其(qi)光(guang)徑極(ji)小(xiao)，又是(shi)用(yong)(yong)(yong)手進行(xing)擺動照(zhao)(zhao)射(she)(she)，很難使水樣的(de)(de)各部分均勻接受輻射(she)(she)。在實際(ji)應用(yong)(yong)(yong)中可考慮使用(yong)(yong)(yong)具有(you)大直(zhi)徑光(guang)束輕便激(ji)(ji)光(guang)器(qi)或將15-20個小(xiao)直(zhi)徑光(guang)束地激(ji)(ji)光(guang)器(qi)排成一排來照(zhao)(zhao)射(she)(she)反應池。
⑸ 在(zai)日本(ben)有這(zhe)樣(yang)的(de)例子：把某種(zhong)激光(guang)除莠(you)劑(ji)噴在(zai)植物(wu)上，在(zai)激光(guang)地作用下，通過光(guang)動力學反應，就可以有選擇的(de)殺死(si)某種(zhong)有害植物(wu)而作物(wu)本(ben)身卻能正常生長，對昆(kun)蟲也(ye)有同樣(yang)情況。[23]所(suo)以，在(zai)激光(guang)輻射法(fa)除藻過程中，也(ye)可以考慮與使用藥劑(ji)結合：通過投加藥劑(ji)，催化光(guang)動力學反應，加快反應速(su)度，加強除藻效果。
(注：由(you)于激光實(shi)驗(yan)室(shi) 目前 沒有532nm波(bo)長的脈沖激光器，第二階段實(shi)驗(yan)還(huan)不能(neng)進行)
㈢ 分析(xi)與(yu)討論
⒈ 根(gen)據(ju)第一(yi)(yi)階段的(de)(de)數據(ju)分(fen)析，波長較(jiao)短的(de)(de)激(ji)光(guang)有(you)較(jiao)好的(de)(de)除(chu)藻(zao)率，在(zai)3分(fen)鐘的(de)(de)照射后可(ke)達到22.75%，可(ke)以(yi)據(ju)此(ci)推(tui)測(ce)，波長越(yue)短的(de)(de)激(ji)光(guang)對(dui)藻(zao)類(lei)的(de)(de)破壞能力越(yue)強，除(chu)藻(zao)效果越(yue)好。現在(zai)激(ji)光(guang)實驗(yan)室還沒有(you)波長更(geng)短的(de)(de)激(ji)光(guang)器(qi)，待新的(de)(de)紫外激(ji)光(guang)器(qi)生產后，可(ke)作進一(yi)(yi)步實驗(yan)來驗(yan)證。
⒉ 由于水(shui)(shui)華期(qi)已過，本實驗中(zhong)采用(yong)的水(shui)(shui)樣取(qu)自東(dong)湖(團山水(shui)(shui)廠穩定井處)。漢(han)江中(zhong)的藻(zao)類(lei)以硅藻(zao)為主，而東(dong)湖水(shui)(shui)中(zhong)藻(zao)類(lei)以藍、綠藻(zao)為主，這(zhe)對實驗結果多少會有一些(xie)影響，因而在進一步(bu)實驗中(zhong)，需(xu)要考慮這(zhe)一 問題(ti) ，建議采用(yong)近(jin)似于漢(han)江水(shui)(shui)質的培養液。
⒊ 目前(qian)(qian)采(cai)用的(de)活藻(zao)、死(si)藻(zao)分(fen)(fen)辨(bian)方(fang)法(fa)式常用于(yu)(yu)觀(guan)察預氧(yang)化法(fa)的(de)除(chu)(chu)藻(zao)率。由于(yu)(yu)激(ji)光輻照(zhao)(zhao)法(fa)除(chu)(chu)藻(zao)與預氧(yang)化法(fa)除(chu)(chu)藻(zao)的(de)機(ji)(ji)理(li)不(bu)一樣，后者的(de)觀(guan)察方(fang)法(fa)是(shi)否同樣適用于(yu)(yu)前(qian)(qian)者，還有待(dai)商(shang)榷。預氧(yang)化劑氧(yang)化藻(zao)類的(de)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)物質，破壞細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)結構(gou)，使細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)質外泄(xie)(xie)，只剩下空的(de)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)壁(bi)，因而(er)可(ke)以(yi)(yi)使用該方(fang)法(fa)觀(guan)察、計算除(chu)(chu)藻(zao)率。而(er)激(ji)光輻照(zhao)(zhao)法(fa)除(chu)(chu)藻(zao)時，激(ji)光殺死(si)的(de)藻(zao)類的(de)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)結構(gou)是(shi)否也發生如氧(yang)化般的(de)重大破壞，造成細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)質外泄(xie)(xie)而(er)只余空細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)壁(bi)，這還沒有可(ke)信的(de)實驗(yan)加以(yi)(yi)證(zheng)實。所(suo)以(yi)(yi)，目前(qian)(qian)的(de)實驗(yan)數(shu)據是(shi)否完全(quan)真實可(ke)靠，還有待(dai)對激(ji)光輻照(zhao)(zhao)法(fa)除(chu)(chu)藻(zao)機(ji)(ji)理(li)的(de)進一步(bu)研究。在此(ci)之前(qian)(qian)，可(ke)以(yi)(yi)考慮(lv)采(cai)用準確(que)度較高的(de)葉綠素測(ce)定法(fa)來測(ce)定激(ji)光輻照(zhao)(zhao)法(fa)的(de)除(chu)(chu)藻(zao)率。為了使測(ce)定更準確(que)，建議(yi)在照(zhao)(zhao)射后靜置1小時，使死(si)亡藻(zao)類的(de)葉綠素完全(quan)失效(xiao)分(fen)(fen)解。
⒋ 正(zheng)確(que)評價一個水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)的除(chu)(chu)藻(zao)(zao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)工藝目前還缺少(shao)一個與除(chu)(chu)藻(zao)(zao)有(you)關的水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質標(biao)準或(huo)規定，Janssens等(deng)[18]提(ti)出水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)除(chu)(chu)藻(zao)(zao)最終(zhong)出水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中的葉(xie)綠素(su)(su)-a的濃度要小(xiao)于0.1μg/L，以防止管網中的生物(wu)繁殖;Oskam等(deng)則認為最終(zhong)出水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中葉(xie)綠素(su)(su)-a的濃度達(da)到0.3～0.5μg/L已經(jing)足夠[18]。岳(yue)舜琳等(deng)認為確(que)定除(chu)(chu)藻(zao)(zao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)的最終(zhong)出水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質標(biao)準還要考慮藻(zao)(zao)毒(du)素(su)(su)問題，只有(you)認真研究(jiu)了(le)藻(zao)(zao)毒(du)素(su)(su)的毒(du)性及其在水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)過(guo)程中的動態變化，解決(jue)了(le)其分析方法以后才能解決(jue)這一問題。[19]
參考 文獻
1 漢(han)(han)江"水(shui)華"事件(jian)匯(hui)報(bao)材料，武漢(han)(han)自來水(shui)公司，2000.3.23。
2 曾卓等，團山水(shui)源水(shui)質現狀及對策(ce)。
3 劉益萱等(deng)，顆(ke)粒活性炭在飲用水深度(du)處理中(zhong)的(de) 應用 ，給水排水，Vol.27，No.3，2001。
4 濮(pu)慶嬌等，粉(fen)末活性炭在滇池水處理中的(de)應用(yong) 研(yan)究 。
5 尤作亮(liang)等，二氧化氯凈化微(wei)污染(ran)水源(yuan)水的研(yan)究進(jin)展。
6 嚴(yan)煦世等主編，給水工(gong)程，第(di)三版， 中國 建筑 工(gong)業 出版社(she)，1995。
7 許沁等，光氧化法去除(chu)水中有機污染物(wu)的研(yan)究與應用，西南給排水，Vol.23，No.1，2001。
8 張華梁(liang)等，HCA做助凝劑(ji)在生產中的應用，1999.9.20。
9 石穎(ying)等，pH值對高鐵酸鹽復合藥(yao)劑(ji)強化除藻的(de) 影響 ，中國給水排(pai)水。
10 中國給(gei)水(shui)排水(shui)中南設計院等.東(dong)湖(hu)水(shui)廠水(shui)處理(li)測試(shi)報告.1984,8。
11 李鏡明等.輻射流濾池(chi)直接過濾處理含(han)藻湖水(shui)的試驗研(yan)究.給水(shui)排水(shui),1992,1(75),5～8。
12 李鏡明等(deng).高營養化湖水(shui)絮(xu)凝(ning)新工藝的試(shi)驗研(yan)究.給水(shui)排水(shui)，1993,1(105),14～16。
13 陳寶書等.微孔(kong)濾(lv)網除藻的試驗研究.給(gei)水凈化學(xue)術會議論文，中國土木工程(cheng)學(xue)會市政(zheng)工程(cheng)委員會，1964 ,6。
14 湖南大學等.洪覺(jue)民執(zhi)筆.微(wei)濾機除(chu)藻試驗 總結 .1982,7。
15 李家新等.高營養(yang)化湖泊水源生物預處(chu)理研究.中國給(gei)水排水，1992,6(8),4～7。
16 張(zhang)賜承.東湖水廠(chang)自(zi)來水中(zhong)三鹵(lu)甲烷及對策(ce)研究.中(zhong)國給水排水，1995,5(11)9～13。
17 Li Wanying, et al."Research on Odor Origin and Treatment Technology for Reservoir Water"Water and Waste-water Treatment Proceedings of International Conference, July 12～16 1994 BEijing, China VO1.1,P.170～180。
18 Oskam G & et al."Entrophication and development of algae in surface Water-a threat for the future".國(guo)際(ji)供水協會第20屆年會論文論文集，STECIAL SUBJECT,SS.8-1～8-10。
19 岳舜(shun)琳等，湖泊水除藻工藝研究，上海環境 科學 學會編(bian)文集，1999。
20 丁俊(jun)華(hua)等(deng)，激光原理及(ji)應(ying)用，清華(hua)大學出版社(she)，1987。
21 王壽祥(xiang)譯，激光(guang)(guang)在生(sheng)物學(xue)研究中的應(ying)用(yong)，激光(guang)(guang)(第十冊(ce))，科學(xue)技(ji)術文獻出(chu)版社重慶分(fen)社，1970。
22 吉林(lin)農大激(ji)光(guang)科研小(xiao)組(zu)，激(ji)光(guang)在農業上的應用(yong)，激(ji)光(guang)(第十冊)，科學技術文獻出(chu)版社(she)重慶分社(she)，1970。
23 劉頌(song)豪，生物光(guang)(guang)子學(xue)，激光(guang)(guang)和激光(guang)(guang)光(guang)(guang)譜學(xue)在生物學(xue)和醫(yi)學(xue)中地應用，1996。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
