凈水工藝中紅蟲污染治理的動(dòng)態(tài)

凈水工藝中紅蟲污染治理的研究動(dòng)態(tài)

摘要：概述了英國(guó)、美國(guó)、中國(guó)等國(guó)部分地區(qū)凈水工藝中紅蟲污染治理的研究動(dòng)態(tài)，并較為詳細(xì)地介紹了深圳水務(wù)(集團(tuán))有限公司近年的研究成果。述及多種紅蟲治理措施，如投加CatflocLs食品級(jí)聚合物、安裝微濾器、噴霧驅(qū)蚊、魚苗控制、投加微生物制劑、化學(xué)藥劑消殺等，具有很好的應(yīng)用可行性。

關(guān)鍵字：紅蟲搖蚊凈水工藝治理0前言有資料表明，紅蟲幼蟲經(jīng)常污染城市供水系統(tǒng)。英國(guó)的艾塞克斯城(Essex)，美國(guó)的洛厄爾城(Lowell)、塔科馬市(Tacoma)，中國(guó)的廣東、四川、江蘇、浙江等地區(qū)都相繼發(fā)生過比較嚴(yán)重的紅蟲污染。紅蟲是分屬昆蟲雙翅目搖蚊科的搖蚊的幼蟲。搖蚊的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過程包括四個(gè)階段，即卵、幼蟲(紅蟲)、蛹和成蟲(搖蚊)。由于其繁殖迅速，對(duì)環(huán)境的耐受力較強(qiáng)，很難與氯接觸而被滅活，因此長(zhǎng)期以來始終缺乏一種行之有效的治理手段，自來水紅蟲問題也就成為困擾國(guó)內(nèi)外供水界的一大難題。經(jīng)過廣泛的調(diào)查研究，我們掌握了部分國(guó)內(nèi)外凈水工藝中紅蟲污染治理的策略，同時(shí)也嘗試了多種新的治理措施，在此一并予以介紹。1國(guó)外研究動(dòng)態(tài)1.1英國(guó)20世紀(jì)70年代初英國(guó)的艾塞克斯城(Essex)發(fā)生了一次比較嚴(yán)重的搖蚊污染，當(dāng)時(shí)艾塞克斯城采取了多種措施，如封閉了供水系統(tǒng)中的蓄水池，并且安裝了微濾器防止附近自然水體中紅蟲進(jìn)入，同時(shí)對(duì)已被污染的水池進(jìn)行了清洗和消毒，而且還打開消火栓用高速水流沖洗去除管網(wǎng)內(nèi)的幼蟲。盡管如此，用戶的投訴仍然不斷。后來證實(shí)，艾塞克斯城供水系統(tǒng)中的是一種名叫P.grimmii的孤雌生殖方式的紅蟲。最后艾塞克斯城采取在供水系統(tǒng)中直接添加除蟲菊酯殺蟲劑才將這種紅蟲治理成功［1］。應(yīng)該指出的是：除蟲菊酯在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是無毒無害的殺蟲劑，但90年代以后科研人員發(fā)現(xiàn)除蟲菊酯對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)具有一定的損傷性。因此我們不建議在供水系統(tǒng)中采用除蟲菊酯殺蟲劑。1.2美國(guó)塔科馬市(Tacoma)Bay(1993)［2］證實(shí)，在美國(guó)塔科馬市(Tacoma)的蓄水池中寄生于水中生物的紅蟲幼蟲數(shù)量最少不足1條/m2，最高則達(dá)6000條/m2，其中的蟲卵和早齡期幼蟲通過凈水系統(tǒng)出現(xiàn)在管網(wǎng)末梢(用戶水龍頭)，從而引起了公眾較大范圍的投訴?？刂七@種形式的紅蟲污染，建議封閉和沖洗受污染的開放式蓄水池以避免紅蟲進(jìn)一步產(chǎn)卵繁殖，從而徹底消滅紅蟲。同時(shí)，在蓄水池的進(jìn)出口安裝微濾器，防止紅蟲幼蟲散布并阻止搖蚊從水池進(jìn)入供水系統(tǒng)［1］。洛厄爾城(Lowell)1987年后期美國(guó)印第安那州的洛厄爾城發(fā)生了城市供水系統(tǒng)紅蟲污染。該城的飲用水源來自地下水。地下水由一系列的水井直接泵入水廠進(jìn)行處理。據(jù)推測(cè)，搖蚊是由水塔頂部的通氣孔進(jìn)入供水系統(tǒng)的。洛厄爾城也同英國(guó)艾塞克斯城一樣實(shí)施了清洗消毒等處理措施，但是沒有取得明顯的效果，用戶投訴仍然不斷發(fā)生。第一種嘗試方案是利用被稱為BTI(蘇云金桿菌)的生物制劑來治理，但提案被印第安那州政府否決，首先是因?yàn)锽TI尚未被批準(zhǔn)應(yīng)用在飲用水中，其次是因?yàn)樵谙嚓P(guān)法規(guī)上，不允許在飲用水中投加殺蟲劑。因此美國(guó)的部分研究人員試圖尋找一種藥劑，既可應(yīng)用于水處理中又可用以殺死搖蚊。他們選擇了兩種藥劑即CatflocLs食品級(jí)聚合物和過氧化氫(H2O2)開展殺蟲試驗(yàn)。靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果表明：CatflocLs的15天LC50值(半致死濃度)低于水處理藥劑允許投加的上限值，而CatflocLs(100mg/L)和H2O2(3mg/L)的3天LC50值及H2O2的15天LC50值則超出了上限值。鑒于研究結(jié)論以及該研究沒有涉及到搖蚊污染對(duì)人類健康的影響，最終決定CatflocLs和35%濃度的H2O2溶液不能直接應(yīng)用于供水系統(tǒng)中，但是允許水廠采用CatflocLs，其作用是作為水絮凝劑去除紅蟲所需的食物--硫化細(xì)菌和鐵細(xì)菌。由于此后在洛厄爾城供水系統(tǒng)的取樣監(jiān)測(cè)中卻又未發(fā)現(xiàn)紅蟲的存在，因此CatflocLs沒有被作為絮凝劑得到應(yīng)用［1］。但是此種紅蟲治理策略仍然值得我們借鑒。其它美國(guó)一食品加工廠供水系統(tǒng)出現(xiàn)紅蟲污染。研究人員嘗試了一系列的治理方案。第一套治理方案是利用49℃的水反沖洗冷水處理系統(tǒng)12h。試驗(yàn)結(jié)果表明：溫度超過40℃就可以殺滅紅蟲。但是檢測(cè)結(jié)果顯示配水系統(tǒng)的某些部位溫度僅有30℃，因此紅蟲沒有被完全殺滅。有鑒于此，第二套治理方案嘗試?yán)?9℃的水進(jìn)行反沖洗整個(gè)水處理系統(tǒng)，終于徹底殺滅所有的幼蟲。從此每個(gè)月如此反沖洗1次［3］。2國(guó)內(nèi)研究概況近幾年來，我國(guó)水環(huán)境污染日益加劇，水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，在水庫(kù)、海灣和河道水流遲緩的地方，搖蚊很容易大量孳生。搖蚊的幼蟲和卵隨原水進(jìn)入水廠，容易在水廠反應(yīng)池和沉淀池繁殖、孳生，增加了給水處理廠的運(yùn)行負(fù)擔(dān)并影響出廠水水質(zhì)。城市的二次供水水箱，也常常因?yàn)榍逑?、消毒不及時(shí)或管理不善，而成為紅蟲的孳生地。紅蟲經(jīng)管網(wǎng)進(jìn)入用戶，直接導(dǎo)致用戶投訴。據(jù)調(diào)查，北京、天津、上海、江蘇、浙江、四川、湖北、廣東、福建相繼有凈水工藝紅蟲污染的報(bào)道。其中部分城市也開展了一些防治試驗(yàn)。2.1成都自來水公司成都自來水公司開展了化學(xué)藥劑噴灑和浸泡殺滅試驗(yàn)。化學(xué)藥劑分別采用過氧化氫、次氯酸鈉、高錳酸鉀和石灰水。結(jié)果表明：①噴灑5%濃度(有效濃度)的過氧化氫效果最佳，能在短時(shí)間內(nèi)殺死搖蚊幼蟲；②過氧化氫和次氯酸鈉的浸泡殺滅效果較佳，從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，建議采用0.075%～0.150%的過氧化氫，浸泡時(shí)間為2h。實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用時(shí)，成都自來水公司針對(duì)某水廠的快速濾池進(jìn)行了噴灑和浸泡，過氧化氫的濃度分別采用5%和0.23%，效果良好［4］。2.2廣州自來水公司廣州自來水公司在掌握搖蚊幼蟲的生長(zhǎng)習(xí)性及在凈水系統(tǒng)的分布規(guī)律后，提出主要對(duì)凈水工藝環(huán)節(jié)實(shí)施控制措施：①?gòu)?qiáng)化混凝，投加聚丙烯酰胺助凝，控制待濾水濁度＜3NTU；②加強(qiáng)濾池管理，保證濾池的正常運(yùn)行，適當(dāng)時(shí)候采用更小粒徑的均粒濾料或添加活性炭和陶粒等濾料；③采用10%左右濃度過氧化氫噴灑殺滅；④加強(qiáng)清水池和二次供水設(shè)施的管理［5］。2.3深圳市水務(wù)局1997年深圳市水務(wù)局立項(xiàng)開展"自來水生物(紅蟲)治理措施研究"。研究人員選取了幾種物理因素及化學(xué)藥劑進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：①紫外光照對(duì)紅蟲卵塊和蛹有殺傷作用；滅蚊燈誘殺搖蚊高效可行；直流電擊對(duì)紅蟲的殺傷作用顯著，但實(shí)際應(yīng)用難度較大；②對(duì)二氧化氯、乙醇、漂白粉精和A型消毒劑(主要成分過氧化氫)等幾種化學(xué)藥劑對(duì)比，A型消毒劑有很強(qiáng)的殺蟲能力，濃度為0.12%時(shí)，能在1h內(nèi)將紅蟲全部殺滅；同時(shí)又無色無味無毒，而且價(jià)格低廉。3深圳市水務(wù)集團(tuán)的研究和應(yīng)用實(shí)踐深圳市水務(wù)(集團(tuán))有限公司于1999年4月開始開展自來水紅蟲控制技術(shù)研究。我們分別從物理、化學(xué)、生物等方面進(jìn)行了多種控制措施的研究。在此予以簡(jiǎn)單介紹。3.1物理方法的研究燈光抑制搖蚊產(chǎn)卵現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)我們選擇了3種不同顏色的光源進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，觀察光強(qiáng)對(duì)搖蚊產(chǎn)卵的抑制作用，試驗(yàn)時(shí)間選在傍晚蚊柱形成前至第二日清晨蚊柱結(jié)束。試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)光源選擇400W橘黃色探照燈較為合適。該光源較400W白色探照燈及1000W微黃色小太陽(yáng)燈光束集中，穿透力強(qiáng)，試驗(yàn)結(jié)果也最好；(2)通過光照來干擾搖蚊產(chǎn)卵的效果比較明顯。當(dāng)光強(qiáng)超過300lx時(shí)，光照能從很大程度上抑制搖蚊產(chǎn)卵，但還不能徹底根除。噴霧驅(qū)蚊試驗(yàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，水池池壁是搖蚊棲息、產(chǎn)卵的主要場(chǎng)所?？紤]是否可以運(yùn)用一種有效手段將搖蚊驅(qū)離水池，使其不能在池壁產(chǎn)卵，從而在根本上防止紅蟲在水廠水體中孳生。噴霧驅(qū)蚊正是根據(jù)這種設(shè)想提出并進(jìn)行試驗(yàn)。在水廠實(shí)施噴灑澆灌阻斷搖蚊飛向池壁具有壓力水源便利的條件，且噴灑置于池邊可以回收大部分水量，保證在搖蚊產(chǎn)卵時(shí)段(傍晚或早晨)噴水不會(huì)對(duì)制水產(chǎn)生不利影響。噴頭的選擇可視沉淀池不同類型而定，一般可選用離心式、折射式及搖臂式噴頭并加以適當(dāng)改造。結(jié)果表明：驅(qū)蚊效果良好，基本上能達(dá)到杜絕搖蚊在水池池壁上產(chǎn)卵的目的，有效防止紅蟲在水廠孳生；設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)管理簡(jiǎn)便；設(shè)施一次性投資較少，運(yùn)行費(fèi)用較低。3.2化學(xué)方法的研究我們采用了多種常用水處理消毒化學(xué)藥劑開展試驗(yàn)，效果表明，無論是二氧化氯、液氯還是過氧化氫、臭氧，只要保證在一定的投加量(穩(wěn)定性液態(tài)二氧化氯約10mg/L，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生ClO2約5mg/L，液氯約50mg/L，過氧化氫約300mg/L，臭氧約10mg/L)以上時(shí)，它們都能在較短時(shí)間內(nèi)將紅蟲殺滅。在幾種藥劑的對(duì)比中，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生二氧化氯的殺蟲能力最強(qiáng)，適宜的投加量很低，更具有實(shí)際操作性，是一種較理想的殺蟲藥劑。3.3生物方法的研究魚苗控制紅蟲試驗(yàn)紅蟲一直被作為生物飼料，是許多魚苗喜愛的食物之一。據(jù)我們了解，南方城市有水廠曾有利用魚苗控制紅蟲的經(jīng)驗(yàn)，因此我們對(duì)原水前加氯的情況下沉淀池養(yǎng)魚的可行性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)魚種采用鯽魚魚苗。通過室內(nèi)及沉淀池現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)魚試驗(yàn)，得到以下基本結(jié)論：(1)沉淀水余氯＜1.0mg/L，魚苗在沉淀水中生長(zhǎng)良好，沒有出現(xiàn)不適應(yīng)癥狀，因此在正常情況下，沉淀池水中的溶解氧、水溫等對(duì)魚類的生存不會(huì)造成危害；(2)魚喜食紅蟲特別是老齡紅蟲，有利于滅蚊和控制紅蟲數(shù)量；(3)沉淀池中放養(yǎng)魚的種類選擇很重要，要求魚對(duì)環(huán)境耐受力強(qiáng)；(4)幾種魚類配合放養(yǎng)，使魚在沉淀池中呈立體分布，有利于消滅不同生活習(xí)性的各發(fā)育階段的紅蟲；(5)放養(yǎng)魚苗的沉淀池出水濁度及氨氮含量與未放養(yǎng)魚沉淀池出水相差不大，說明魚的正?；顒?dòng)及其排泄物不會(huì)影響沉淀效果。微生物制劑控制紅蟲目前，用微生物防治害蟲是生物防治的一個(gè)重要組成部分。特定種類的微生物既能夠直接殺死害蟲，又不會(huì)傷害控制害蟲的天敵，不會(huì)污染環(huán)境，害蟲也難以產(chǎn)生抗藥性。通過性狀改良和產(chǎn)品優(yōu)化，我們研制了滅蚊幼劑，經(jīng)過一系列的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：(1)滅蚊幼劑對(duì)紅蟲生活的抑制作用很明顯，可以在較短時(shí)間(24h)之內(nèi)將紅蟲殺滅；(2)為保持滅蚊幼劑與紅蟲作用更長(zhǎng)時(shí)間，應(yīng)選擇在絮凝后沉淀前投加；(3)經(jīng)過沉淀、過濾處理工藝后，滅蚊幼劑的截留率達(dá)到99.9%，經(jīng)過液氯消毒后水中滅蚊幼劑的去除率達(dá)到99.999%，使出廠水中細(xì)菌總數(shù)達(dá)到國(guó)家出水水質(zhì)指標(biāo)。4結(jié)語(yǔ)由于英、美等發(fā)達(dá)國(guó)家的原水水質(zhì)相對(duì)較優(yōu)，水處理工藝先進(jìn)，凈水工藝紅蟲污染極為少見，因而有關(guān)這方面的研究相對(duì)較少。而目前我國(guó)水體富營(yíng)養(yǎng)化的程度日趨嚴(yán)重，而且絕大多數(shù)水廠采用傳統(tǒng)處理工藝，例如平流沉淀池，從一定程度上提供了搖蚊孳生繁殖的條件。從我國(guó)國(guó)情考慮，短期內(nèi)對(duì)傳統(tǒng)工藝做出改進(jìn)的可能性不大。因而利用現(xiàn)有條件，開展凈水工藝紅蟲污染治理的研究意義重大。以上我們對(duì)所了解的國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)予以了簡(jiǎn)單介紹，同時(shí)我們自身也進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)3年的紅蟲控制技術(shù)的研究，其中不乏經(jīng)濟(jì)有效的紅蟲治理方法，如投加CatflocLs、安裝微濾器、噴霧驅(qū)蚊、魚苗控制、投加微生物制劑、化學(xué)藥劑消殺等。在實(shí)際操作中，可以根據(jù)情況采取多種方法結(jié)合使用，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短以最大限度地去除凈水工藝中的紅蟲。參考文獻(xiàn)1MichaelKAlexander.Newstrategiesforthecontroloftheparthenogeneticchironomid.

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