淡水殼菜在微污染水源處理技術(shù)中的研究
摘 要:隨著研究的不斷開展,人們對(duì)淡水殼菜在輸水管道中的影響有了一定認(rèn)識(shí)。但淡水殼菜是來(lái)源于飲用水原水中,在輸水管道中不能完全殺滅。當(dāng)它進(jìn)入到凈水構(gòu)筑物中,特別在水溶解氧充足、水溫與pH值適宜、有一定的有機(jī)物和藻類的環(huán)境下,淡水殼菜能大量滋生。
關(guān)鍵詞:淡水殼菜;微污染水源;處理技術(shù)
淡水殼菜是一種具有蛋白足絲的小型雙殼綱動(dòng)物,屬雙殼綱異柱目貽貝科,學(xué)名沼蛤,俗稱“金貽貝”、“死不丟”。淡水殼菜生長(zhǎng)周期可分為幼蟲期、青年期和成熟期。原產(chǎn)于中國(guó)及東南亞國(guó)家的淡水河流和湖泊。特別在我國(guó)南方溫暖潮濕的環(huán)境,繁殖速度和數(shù)量驚人。
1.淡水殼菜在微污染水體里大量生長(zhǎng)的影響
淡水殼菜的大量生長(zhǎng),如滋生在水廠格柵,會(huì)減少格柵過(guò)水能力,影響水廠的制水能力;如在管道內(nèi)滋生,會(huì)增大了建筑物糙率,有縮小了建筑物的輸水?dāng)嗝,造成輸水建筑物?shí)際輸水能力的降低,甚至堵塞原水輸水管道。淡水殼菜的分泌物可能會(huì)對(duì)混凝土有破壞作用,對(duì)水質(zhì)也有一定影響。
2.淡水殼菜滋生的影響因素
淡水殼菜特殊的生理特性決定了它在管道和凈水構(gòu)筑物里滋生的影響因素。根據(jù)淡水殼菜的生長(zhǎng)分布規(guī)律、水體環(huán)境變化、水體中的藻類有機(jī)物分布等因素進(jìn)行分析,對(duì)于淡水殼菜滋生的原因分析,可能包括以下幾個(gè)方面:
原水水質(zhì)的影響。淡水殼菜以濾食水體中的硅藻、原生動(dòng)物和有機(jī)碎屑等為生。因此,當(dāng)以富含藻類的水體作為飲用水源的構(gòu)筑物里,較容易滋生淡水殼菜。
水溫的影響。淡水殼菜一般繁殖季節(jié)為2月~9月,平均水溫16℃~28℃。在水溫27~28℃的6、7月,以及水溫16~17℃的1、2月是淡水殼菜繁殖最旺盛的時(shí)期。這也是淡水殼菜主要分部在我國(guó)南方地區(qū)的主要原因。
水體流速的影響。有研究表明,淡水殼菜的附著數(shù)量與流速存在一定關(guān)系。對(duì)于長(zhǎng)距離輸水管道,在流速小的管段,淡水殼菜附著數(shù)量較多;而流速大的管段,生長(zhǎng)的淡水殼菜較少。當(dāng)管道流速大于1.2m/s時(shí),管壁上附著的淡水殼菜數(shù)量較少。
附著基體的影響。淡水殼菜依靠足絲的絲附著在堅(jiān)硬的基體上。附著基的尺寸大小,即與基材接觸的面積,隨淡水殼菜的生長(zhǎng)而增加。附著基面積受到基材表面性能的影響[8]。對(duì)比捆綁式彈性立體填料和懸浮填料的運(yùn)行效果,發(fā)現(xiàn)微型后生動(dòng)物在后者的生長(zhǎng)數(shù)量遠(yuǎn)少于前者。
3.淡水殼菜在微污染水體中的治理方法
下面將從物理、化學(xué)、生物三大方面來(lái)闡述國(guó)內(nèi)外已逐漸發(fā)展起來(lái)的一些防止方法。
(1)物理方法
物理攔截:要控制淡水殼菜在凈水構(gòu)筑物、管道內(nèi)的滋生,最直接是利用物理攔截方式,防止它進(jìn)入凈水構(gòu)筑物及管道內(nèi)。在取水口設(shè)置一定目數(shù)的濾網(wǎng),可截住大部分的成體。但由于淡水殼菜幼蟲的體長(zhǎng)較小,一般體長(zhǎng)僅有幾百μm,遠(yuǎn)小于濾網(wǎng)孔徑,所以濾網(wǎng)攔截對(duì)幼蟲期的淡水殼菜基本不起作用。
控制水溫:雖然淡水殼菜對(duì)溫度變化有較大的適應(yīng)能力,但利用非常規(guī)手段調(diào)節(jié)水體溫度能抑制其生命活動(dòng),如采取高溫?zé)崴莼蛩魵庋舻确绞。但這種方式僅局限于熱水供應(yīng)方便且經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)中應(yīng)用,并不適用于自然水體。
控制光線:淡水殼菜幼體時(shí)期對(duì)光度反應(yīng)比較明顯,一般在弱光下分布均勻,強(qiáng)光照射下可引起幼蟲的移動(dòng)和分布,甚至造成幼蟲的堆積和死亡。但一般成體對(duì)光線強(qiáng)弱沒(méi)有明顯的反應(yīng)。所以這種方式僅針對(duì)淡水殼菜幼蟲時(shí)期、且所影響的構(gòu)筑物是開放性的。
控制水流流速的方式:淡水殼菜的運(yùn)行能力較差,一旦依附在附著基體上便基本不移動(dòng)。當(dāng)水流流速大于2m/s時(shí),淡水殼菜一般不能生存。所以可以利用控制構(gòu)筑物的水流流速的方法來(lái)防止淡水殼菜的附著,并破壞其正常生活的水流條件抑制淡水殼菜的生長(zhǎng)。
斷絕營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和溶解氧:通過(guò)封閉的方法,使淡水殼菜生存所需的溶解氧和食物不斷減少,最終致死。但對(duì)于一般的凈水構(gòu)筑物而言,要采取完全封閉基本不可能,而且會(huì)影響到凈水構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。所以這種方法在輸水管道的應(yīng)用上較為普遍,但不適用于解決凈水構(gòu)筑物的淡水殼菜生長(zhǎng)的問(wèn)題。
優(yōu)化工程運(yùn)行方式。在生物預(yù)處理工程運(yùn)行中如微型后生生物暴發(fā)性生長(zhǎng)影響到去除污染物效率時(shí),可停止進(jìn)水和曝氣數(shù)小時(shí),待其浮出水面后撈出或隨水流排出;蛘呖s短濾池的反沖洗周期、調(diào)整反沖洗時(shí)間,使濾池沖洗效果得到改善,在浮游生物生長(zhǎng)高峰期時(shí),亦不影響處理效果。減少其附著能力:可以通過(guò)刷涂料、貼光滑瓷片等方式提高淡水殼菜附著基體的表面光滑度,減少淡水殼菜的附著,起到較好的預(yù)防作用。目前表面涂料更多地應(yīng)用于市政管網(wǎng)里,涂料主要選用聚乙烯類及環(huán)氧類。
機(jī)械人工清理方式:先將構(gòu)筑物或管道內(nèi)的積水放空,使淡水殼菜自然脫水死亡,再利用人工或輔助機(jī)械將其清理刮除。例如可以嘗試使用加壓水槍等強(qiáng)制水力沖洗的方式將構(gòu)筑物上的微型動(dòng)物的殘骸清除。但該方式的處理成本高、耗時(shí)長(zhǎng),不適用于不可長(zhǎng)時(shí)間停水的凈水構(gòu)筑物和管道。
脫水干燥方式:利用脫水干燥的方法滅殺淡水殼菜,對(duì)脫落部分要集中進(jìn)行清理清楚,對(duì)未脫落部分能采用人工機(jī)械方式刮除。但該方式受淡水殼菜影響的區(qū)域的環(huán)境條件(如氣溫、相對(duì)適度)和淡水殼菜的生長(zhǎng)特性(如繁殖期的判斷)等因素的限制。
除了上述淡水殼菜的控制措施外,研究學(xué)者們還提出了一些其他設(shè)想,如利用在線檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)地表水的水質(zhì)、水生生物及顆粒物等因素與淡水殼菜生長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,起到預(yù)警效用的同時(shí)有利于確定控制措施實(shí)施的時(shí)間。又或者是采用紫外線照射、施加電流或電壓、利用電磁、超聲波處理等方式殺滅淡水殼菜或破壞其生存環(huán)境,抑制其附著繁殖。但這些方法因?yàn)榇蠖鄶?shù)不便實(shí)施且實(shí)施費(fèi)用高,所以難以大面積推廣。
綜上所述,大部分物理方法操作復(fù)雜,因素限制較多,可控性、可行性較差。
(2)化學(xué)方法
足絲溶解法:由于淡水殼菜依靠分泌的足絲附著在基體上,其死亡后仍能附著不脫落,可以采取一定的措施溶解其足絲,使其脫落。淡水殼菜的足絲是由蛋白質(zhì)、氨基復(fù)合物等組成,不易溶解,可利用某些化學(xué)抑制劑阻礙酶的活性,讓足絲溶解,再利用水力沖刷使其沖出來(lái)。
化學(xué)藥劑滅殺:由于是用于給水管道和凈水構(gòu)筑物,雖然有較多的藥劑能用于滅殺淡水殼菜,如五氯氛鈉或氯氣、臭氧、硫酸銅、氧化銅、鉀鹽、石灰等,但考慮到供水安
全性及滅殺效果,用得較多的是氯消毒劑。液氯和次氯酸鈉對(duì)淡水殼菜的滅殺效果一致時(shí),液氯所需的滅殺時(shí)間比次氯酸鈉短。
與物理方法相比,化學(xué)滅法方法具有可控性強(qiáng),見效快等特點(diǎn),但同時(shí)由于其化學(xué)成份與結(jié)構(gòu)等問(wèn)題,對(duì)于供水安全存在一定隱患?疾炱錅鐨⑿Ч耐瑫r(shí),還應(yīng)注意考慮其長(zhǎng)遠(yuǎn)影響。
(3)生物方法
生物抑制法,在已發(fā)生淡水殼菜危害的水源地地區(qū),放養(yǎng)青魚、鯉魚、鲇魚、卷口魚等能夠捕食淡水殼菜的魚類,帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)還能有效防止淡水殼菜的大量繁殖。不過(guò)生物抑制方法的運(yùn)用有較大的局限性,只能使用于開放性的水體區(qū)域,適合于捕食淡水殼菜魚類生長(zhǎng)的環(huán)境。
4.結(jié)論與設(shè)想
淡水殼菜繁殖快、分布廣泛,它的群棲特性和生長(zhǎng)特性會(huì)給輸水管道、水源水質(zhì)、水廠生產(chǎn)等方面具有一定的危害性。根據(jù)它的棲息附著特點(diǎn),可以利用物理、化學(xué)、生物等方法來(lái)治理。但單一方法的治理效果,對(duì)于處理凈水構(gòu)筑物的淡水殼菜問(wèn)題,均不太理想?梢岳“集成”技術(shù)來(lái)綜合治理淡水殼菜的問(wèn)題。顯示以預(yù)防為主,加強(qiáng)對(duì)源水的在線檢測(cè)監(jiān)控,在原水輸送管道中利用化學(xué)方式降低淡水殼菜進(jìn)入構(gòu)筑物的數(shù)量,在凈水構(gòu)筑物內(nèi)結(jié)合優(yōu)化工程運(yùn)行方式及定期的化學(xué)藥劑浸泡、人工或機(jī)械或反沖洗程序?qū)⒌畾げ饲宄鰳?gòu)筑物,使它維持在可控的數(shù)量,減少由于淡水殼菜的大量滋生帶來(lái)的影響。
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