饮用水中的藻类及微小生物的处理控制技术研究

中国疾病预防控制中心环境所 （北京 100050）

高世荣 许永香 孙凤英

摘要：本研究采用变频式微电脑水处理器对绿藻门中的栅藻及后生动物类进行处理。结果表明，这种水处理器对藻及后生动物都有抑制和杀灭的效果。96小时抑制栅藻的生长达75％，而对后生动物类能使其全部死亡。

关键字：淡水藻类、后生动物、饮用水、净水工艺。

淡水浮游藻类的污染是全球性的。通过饮用或接触被MC或其它有毒藻毒素污染的饮用水或娱乐用水而引起的患病风险，已经成为一个世界关注的环境卫生问题。由于藻类是以单细胞或简单的多细胞群体形式生活，通过裂殖或产生生殖孢子等方式繁殖的低等植物的通称。它们在淡水和土壤中分布广泛，尽管一些种类是病原性的，另一些种类营共生生活，但大多数藻类营养要求简单，对水质变化敏感，是生物链的初级生产者，与其他微生物相比，藻类生长速度缓慢，似乎危害生产的可能性不大，但藻类可在贮水槽、增压泵及滤器中繁殖，形成胶质细胞团粘附在管道、滤膜表面，堵塞管道和滤器，仅依靠简单的反冲洗或化学处理也不可能恢复原有的水通量，造成故障或缩短滤芯使用寿命，使滤膜提前报废。而饮用水源水体的富营养化可引起有害藻的大量繁殖而危害饮用水水质，全球从热带到温带的广大地区都频繁发生过产毒藻类产生的藻毒素。象野生动物及家畜家禽饮用了含有产毒藻及藻毒素的水 后，会引起中毒甚至死亡［1］。

    微囊藻毒素MCLR具有热稳定性和水溶性，很难破坏，自来水厂采用的混凝、沉淀、过滤、加氯等处理方式以及家庭常用的煮沸、加茶叶冲泡等方法都不能去除，这种藻毒素可能对人畜造成急性毒害，近年来，欧美某些发达国家爆发了多起由贾第虫、隐孢子虫等致病原生动物引起的较大规模的介水传染病，致病原生动物构成了对饮用水安全的主要威胁。

    饮用水的深度处理主要是以膜分离技术为核心，应用组合工艺技术。当源水中氨氯含量较高时，膜技术组合工艺可以将其有效控制。膜过滤技术对水中致病原生动物有较好的去除作用，对于以自来水为源水的深加工处理，采用纳滤工艺对TDS的去除率在40％左右，在去除有害成分的前提下，能保留一定数量的生命元素，并可以保证将余氯控制在理想水平，对藻毒素也具有良好的去除效果。

    紫外线照射还是去除源水藻毒素的一种有效方法，在特定的波长下，47mw/cm² 的照射下，微囊藻毒素的半衰期是10min，2550 mw/cm² 照射10min，毒素被完全分解。Giorgio等研究认为，Tio2 光催化氧化可以将一部分微囊藻毒素完全降解，另外的部分可被转化为毒性明显降低或丧失的新产物。而用硫酸铜杀藻，可使藻毒素进入水中，从而提高水中藻毒素浓度，因此在饮用水水源水体中不宜用此杀藻剂［2］。

    臭氧氧化、活性炭吸附（取决于炭质类型和接触时间）可100％地去除水中的藻毒素，慢砂滤池由于生物膜的作用对铜绿微囊藻的肝毒素和水华鱼腥藻的神经毒素去除率可达70％－85％［3］，按常规工艺＋活性炭组合工艺的去除率可达100％。值得注意的是，过滤工艺对已形成的藻类毒素和异味作用不大，甚至过滤时的压力可导致细胞破裂后而促使胞内毒素释放进入水体。臭氧在洁净水体中的杀生能力尤其突出，故反复强调水处理时臭氧发生量达到0.5mg/L以上［4］。但实际应用效果不佳。一是增加臭氧对已形成胶质固块的藻类细胞作用不大，反而加速了藻类内毒素释放，二是加剧滤芯的腐蚀为防止藻类生长阻塞滤器，在过滤前设置紫外线杀菌器可明显延长滤膜的使用寿命。但希望达到杀藻和降低毒素的目的，要求的紫外线强度过高，工艺中不易做到。活性炭吸附及逆渗透技术都是控制藻类及其毒素非常有效的措施，但常影响矿物质含量，不适于矿泉水生产工艺。因此，控制水源水体富营养化，避免有毒蓝藻的大量繁殖，采用恰当的净水工艺有效去除水中的藻及毒素成分是防治藻危害的必然措施。所以，必须对净水工艺进行研究、开发、选择适当的水处理工艺以减少甚至消除有害藻对人类健康的危害。

    为了探讨水处理新的工艺，本研究采用变频式微电脑水处理器对饮用水中常出现的藻类及后生动物类进行处理。

材料和方法

1、  试验方法依据《国家环境保护局化学品测试准则（1990）》和《消毒技术规范》（2002年版）方法。

2、  试验生物采用绿藻门中的栅藻和后生动物轮虫类。试验水样用经处理过的自来水加试验生物配制。

3、  设两个试验组。一组为水样未经过变频式微电脑水处理器处理过的对照组，另一组为水样经过变频式微电脑水处理器处理过的试验组。在试验时间4、24、48、72以及96小时分别采集两组样品，测定轮虫及栅藻的数量。

4、  在光学显微镜，用0.1ml计数框进行栅藻及轮虫的数量计数。

结果和讨论

表1 变频式微电脑水处理器对绿藻门斜生栅藻生长的抑制率

表2 变频式微电脑水处理器对轮虫类的死亡率

    试验结果表明，变频式微电脑水处理器对水中生物（包括浮游植物、原生动物、后生动物、枝角类、桡足类）都有一定的杀灭效果。24h、48h及96h对栅藻的生长抑制率分别达到30.1%、56.3%及75.1%。而对后生动物轮虫类的杀灭率24h为70.5%、48h、96h分别为90%及100%。可见变频式微电脑水处理器对后生动物类的杀灭效果最好。

小结

1、  变频式微电脑水处理器对绿藻门中的栅藻有一定的抑制效果，试验4小时，藻的生长抑制率可达12.4%，48h达50％以上，96h达75.1%。

2、  对后生动物轮虫类的杀灭效果，4h轮虫的死亡率可达23.1%，48h为90.1%，96h能引起轮虫全部死亡。

综上所述，变频式微电脑水处理器对不同生物都有一定的杀灭效果，对栅藻而言，如果改进箱内结构，加大频率，对栅藻的生长抑制效果会更好。

参考文献

1、  AWWA Research division microbiological Contaminants research Committee, Committee

Report: Emerging pathogensviruses, protozoa, and algal toxins [J].J.AWWA,1999,91(9):110-121

2、  Kenefick s1, Hrudey SE, Peterson HG, et a1.Toxin release from Microcystis Aeruginosa after Chemical treatment [J].Wat sci Tech, 1993, 27(3-4):433-440.

3、  Hiisvirta L, Lahti K,The effect of ozonation and biological filtration on the removal of cyanobacterial toxins[C].IN: proceedings of the sixth European symposium, head in Lisbon, Portugal, 1990.251-257.

4、  韩力等，矿泉水藻类污染及控制措施的研究[J]。中国卫生监督杂志，2000、7（3）：100－101。

5、  马群飞，饮用天然矿泉水淡水藻类污染研究进展。环境与健康杂志，2002、19（2）：155－157。