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1、增氧机在水源取水口的应用肖树宏，王铁军，孟祥东，张承武，付妍，刘博（长春水务集团，长春 130022, Email:,Tel:0431-85207079）摘要：当水源地发生蓝藻水华的时候，在取水口附近安装叶轮式增氧机可以有效地驱散相当数量的蓝藻，从而使得原水水体中的叶绿素、耗氧量、COD的平均去除率分别为 92%、45.1%、45%，溶解氧平均增加 15.3%。关键词: 增氧机；取水口；蓝藻；水华；叶绿素水体富营养化是目前世界各国所面临的重大环境问题，水体富营养化带来的一个突出问题是蓝藻水华的暴发，蓝藻旧称蓝绿藻，细菌学中称为蓝绿细菌1，是一类极其古老、微小的原核生物经过长期进化形成极强的竞争
2、优势，在适宜的环境条件下即可获得最大生长率，并以指数级迅速增长，研究发现蓝藻具有自我强化机制作用的生态生长调节素，可使其产生尽可能多的后代，从而使产毒菌株密度增加，获得竞争优势，形成种类少而数量大的蓝藻水华。蓝藻水华的形成影响了水生态系统的健康发展，蓝藻大量生长改变了水体的理化环境，透明度降低，水体散发腥臭味，溶解氧减少。当水体中的营养素被蓝藻耗尽时，蓝藻大量死亡，释放大量有害气体及藻毒素。生活饮用水中微囊藻毒素（LR）的限值为 0.001mg/L2。能产生藻毒素的藻类以铜绿微囊藻、节球藻、水华鱼腥藻和水华束丝藻毒性最大 3。藻类分泌释放的藻毒素威胁供水水质的安全 4，治理蓝藻水华的方法有化学
3、法、物理法、生物法等。新立城水库是长春市的重要水源地之一，2007 年 7月中旬起，该水库出现了大量蓝藻并且形成水华，针对此种情况，我们采取用中层水、原水前加氯、活性炭吸附等措施，缓解了蓝藻带来的危害。为尽量减少原水中蓝藻的含量，以减轻其对制水生产中的不利影响，我们在取水口附近安装了叶轮式增氧机，用来驱散原水中的蓝藻，并取得了良好的效果。1叶轮式增氧机的工作原理叶轮式增氧机由电机、减速器、支撑架、叶轮、浮筒五部分组成。叶轮式增氧机具有搅水、增氧、混合、曝气的作用。这些作用是在机器运转过程中同时完成的。开机后，叶轮把它下部的贫氧水吸起来，再向四周推送出去，使水库水发生对流，表层水进入下层、下层水
4、上升至表层，下层水不断地被提升与表层水混合，不断更新表层水，并且表层水又因重力作用不断向下层补充。叶轮下面的水受到叶片和搅水管的强烈搅拌，在水面激起水跃和浪花，形成能裹入空气的水幕，不仅扩大了气液界面的表面积，而且气液间的双膜变薄，并不断更新，促进了空气中氧气的溶解速度。搅拌时还把水中原有的有害气体，如硫化氢、氨、甲烷、二氧化硫等通过曝气从水中解吸出来，排入空气中。由于叶轮在旋转过程中，在搅水管的后部形成负压，使空气能够通过搅水管吸入水中，并且立即被搅成微气泡进入叶轮压力区，有利于提高空气中氧气的溶解速度，提高增氧效率（见图 1、图 2）。图 1 取水口单台增氧机工作照片图 2 取水口多台增氧
5、机工作照片2 结果与讨论我们对新立城水库在蓝藻高发期间使用叶轮式增氧机前后的水质检测结果分析如下：2.1蓝藻分布情况的对比图 3 使用增氧机前后藻类分布情况照片050101502025030207年 9月 17日 207年 9月 18日 207年 9月 1日 207年 9月 20日 207年 9月 21日 207年 9月 2日 207年 9月 23日日 期藻类数量（万个/L） 未 用 增 氧 机使 用 增 氧 机图 4 使用增氧机前后藻类分布图图 3表明，使用增氧机前原水中藻类非常稠密，使用增氧机后原水中藻类明显减少。图 4表明，2007 年 9月 18日使用增氧机前原水中藻数量为 2400万
6、个/L，而使用增氧机后原水中藻类数量为 120万个/L，其余日期原水中藻类有类似的变化。2.2 叶绿素的变化情况00.050.10.150.20.250.32007年 9月 17日 2007年 9月 18日 2007年 9月 19日 2007年 9月 20日 2007年 9月 21日 2007年 9月 22日 2007年 9月 23日日期未用增氧机使用增氧机图 5 使用增氧机前后叶绿素变化图水中的叶绿素是指水中浮游植物的现存量，是用来描述浮游植物利用光能进行光合作用将无机物质转变为有机物质时，有机物生产力的一个重要指标。浮游植物的现存量用单位体积或单位面积中生物的数量或质量表示5。常见的是叶绿
7、素 a，其含量大约占藻干重的 1%2%，是藻类生物量的重要指标6。图5表明，使用增氧机前，原水中叶绿素最高值为 0.2681mg/m3，使用增氧机后，该值为 0.0093 mg/m3，减少了 96.5%，平均去除率为 92%。2.3 溶解氧的变化情况012345678910207年 9月 17日 207年 9月 18日 207年 9月 1日 207年 9月 20日 207年 9月 21日 207年 9月 2日 207年 9月 23日日 期溶解氧（mg/L） 未 用 增 氧 机使 用 增 氧 机图 6 使用增氧机前后溶解氧变化图3 3 叶绿素浓度（mg/m3）图 6表明，叶轮式增氧机可以使水库水
8、复氧率明显提高，其所产生的搅动水流使得水库表面水由内向外辐射不断更新，减少了水体表面张力，水库下部水由外向内汇集，被吸到表面用以填补表面水流走后形成的空隙，增加了水体内外氧气的交换，使水会变得荡漾起来，产生更多的波浪，含氧量较高的表层水进入下层后可有效改善下层水体的溶氧状况，使下层水中的有机物迅速分解，从而达到改善水质的效果，有利于打破水库水中溶氧的垂直不均匀性，又可以充分发挥生物增氧效果，使水体中溶解氧增加，平均增加 15.3%。2.4 耗氧量的变化情况012345678207年 9月 17日 207年 9月 18日 207年 9月 1日 207年 9月 20日 207年 9月 21日 20
9、7年 9月 2日 207年 9月 23日日 期耗氧量（mg/L） 未 用 增 氧 机使 用 增 氧 机图 7 使用增氧机前后耗氧量变化图2.5 COD 的变化情况051015202530207年 9月 17日 207年 9月 18日 207年 9月 1日 207年 9月 20日 207年 9月 21日 207年 9月 2日 207年 9月 23日日 期COD(mg/L) 未 用 增 氧 机使 用 增 氧 机图 8 使用增氧机前后 COD 变化图图 7、图 8 表明，使用增氧机后原水中还原性污染物明显降低，这是由于使用增氧机后，加速了好氧生物的新陈代谢，提高了生物的成活率和生长速率，使水体净化过
10、程加快，消化一部分还原性污染物，水体的透明度提高，阳光可以穿透得更深，热传递和光合作用也相应增加。原水中耗氧量的去除率为41.1% 51.4%，平均去除率为 45.1%，COD 的去除率为 18.2%55.9%，平均去除率为 45%。3 结论当水源地发生蓝藻大量繁殖的时候，在进行水厂工艺处理的同时，在取水口附近安装叶轮式增氧机可以有效地驱散相当数量的蓝藻，从而使得水体中的叶绿素、耗氧量、COD 的平均去除率分别为 92%、45.1%、45%，溶解氧平均增加 15.3%。但是，在水源地取水口安装叶轮式增氧机只是应急措施，要彻底解决蓝藻水华问题，必须对水源地及其上游地区进行综合治理。参考文献： 1 许保玖. 给水处理理论M. 中国建筑工业出版社： 7076.2生活饮用水卫生标准 GB57492006. 3水和废水监测分析方法（第四版）M. 中国环境科学出版社： 810.4 朱光灿，吕锡武. 去除藻毒素的水处理技术研究进展J. 中国给水排水，2003，19（8）：3639.5 黄祥飞. 湖泊生态调查观测与分析 M. 北京：中国标准出版社，1999，7279.6 吕洪刚，张锡辉，等 . 原水藻与叶绿素 a 定量关系的研究J. 给水排水，2005，31（2）：2730.
