净水工艺中红虫污染治理的研究动态.doc

净水工艺中红虫污染治理的研究动态提要:概述了英国、美国、中国等国部分地区净水工艺中红虫污染治理的研究动态，并较为详细地介绍了深圳水务(集团)有限公司近年的研究成果。述及多种红虫治理措施，如投加Catfloc Ls食品级聚合物、安装微滤器、喷雾驱蚊、鱼苗控制、投加微生物制剂、化学药剂消杀等，具有很好的应用可行性。 关键词:红虫摇蚊净水工艺治理 0前言 有资料表明，红虫幼虫经常污染城市供水系统。英国的艾塞克斯城(Essex)，美国的洛厄尔城(Lowell)、塔科马市(Tacoma)，中国的广东、四川、江苏、浙江等地区都相继发生过比较严重的红虫污染。红虫是分属昆虫双翅目摇蚊科的摇蚊的幼虫。摇蚊的整个生长发育过程包括四个阶段，即卵、幼虫(红虫)、蛹和成虫(摇蚊)。由于其繁殖迅速，对环境的耐受力较强，很难与氯接触而被灭活，因此长期以来始终缺乏一种行之有效的治理手段，自来水红虫问题也就成为困扰国内外供水界的一大难题。经过广泛的调查研究，我们掌握了部分国内外净水工艺中红虫污染治理的策略，同时也尝试了多种新的治理措施，在此一并予以介绍。 1国外研究动态 1.1英国 20世纪70年代初英国的艾塞克斯城(Essex)发生了一次比较严重的摇蚊污染，当时艾塞克斯城采取了多种措施，如封闭了供水系统中的蓄水池，并且安装了微滤器防止附近自然水体中红虫进入，同时对已被污染的水池进行了清洗和消毒，而且还打开消火栓用高速水流冲洗去除管网内的幼虫。尽管如此，用户的投诉仍然不断。后来证实，艾塞克斯城供水系统中的是一种名叫P.grimmii的孤雌生殖方式的红虫。最后艾塞克斯城采取在供水系统中直接添加除虫菊酯杀虫剂才将这种红虫治理成功1。应该指出的是：除虫菊酯在当时被认为是无毒无害的杀虫剂，但90年代以后科研人员发现除虫菊酯对人的神经系统具有一定的损伤性。因此我们不建议在供水系统中采用除虫菊酯杀虫剂。 1.2美国 1.2.1塔科马市(Tacoma) Bay(1993)2证实，在美国塔科马市(Tacoma)的蓄水池中寄生于水中生物的红虫幼虫数量最少不足1条/m2，最高则达6000条/m2，其中的虫卵和早龄期幼虫通过净水系统出现在管网末梢(用户水龙头)，从而引起了公众较大范围的投诉。控制这种形式的红虫污染，建议封闭和冲洗受污染的开放式蓄水池以避免红虫进一步产卵繁殖，从而彻底消灭红虫。同时，在蓄水池的进出口安装微滤器，防止红虫幼虫散布并阻止摇蚊从水池进入供水系统1。 1.2.2洛厄尔城(Lowell) 1987年后期美国印第安那州的洛厄尔城发生了城市供水系统红虫污染。该城的饮用水源来自地下水。地下水由一系列的水井直接泵入水厂进行处理。据推测，摇蚊是由水塔顶部的通气孔进入供水系统的。洛厄尔城也同英国艾塞克斯城一样实施了清洗消毒等处理措施，但是没有取得明显的效果，用户投诉仍然不断发生。第一种尝试方案是利用被称为BTI( 苏云金杆菌)的生物制剂来治理，但提案被印第安那州政府否决，首先是因为BTI尚未被批准应用在饮用水中，其次是因为在相关法规上，不允许在饮用水中投加杀虫剂。因此美国的部分研究人员试图寻找一种药剂，既可应用于水处理中又可用以杀死摇蚊。 他们选择了两种药剂即Catfloc Ls食品级聚合物和过氧化氢(H2O2)开展杀虫试验。静态试验结果表明： Catfloc Ls的15天LC50值(半致死浓度)低于水处理药剂允许投加的上限值，而 Catfloc Ls(100 mg/L)和H2O2(3 mg/L)的3天LC50值及H2O2的15天LC50值则超出了上限值。鉴于研究结论以及该研究没有涉及到摇蚊污染对人类健康的影响，最终决定Catfloc Ls和35%浓度的H2O2溶液不能直接应用于供水系统中，但是允许水厂采用Catfloc Ls，其作用是作为水絮凝剂去除红虫所需的食物-硫化细菌和铁细菌。由于此后在洛厄尔城供水系统的取样监测中却又未发现红虫的存在，因此Catfloc Ls没有被作为絮凝剂得到应用1。但是此种红虫治理策略仍然值得我们借鉴。 1.2.3其它 美国一食品加工厂供水系统出现红虫污染。研究人员尝试了一系列的治理方案。第一套治理方案是利用49 的水反冲洗冷水处理系统12 h。试验结果表明：温度超过40 就可以杀灭红虫。但是检测结果显示配水系统的某些部位温度仅有30 ，因此红虫没有被完全杀灭。有鉴于此，第二套治理方案尝试利用89 的水进行反冲洗整个水处理系统，终于彻底杀灭所有的幼虫。从此每个月如此反冲洗1次3。 2国内研究概况 近几年来，我国水环境污染日益加剧，水体富营养化严重，在水库、海湾和河道水流迟缓的地方，摇蚊很容易大量孳生。摇蚊的幼虫和卵随原水进入水厂，容易在水厂反应池和沉淀池繁殖、孳生，增加了给水处理厂的运行负担并影响出厂水水质。城市的二次供水水箱，也常常因为清洗、消毒不及时或管理不善，而成为红虫的孳生地。红虫经管网进入用户，直接导致用户投诉。 据调查，北京、天津、上海、江苏、浙江、四川、湖北、广东、福建相继有净水工艺红虫污染的报道。其中部分城市也开展了一些防治试验。 2.1成都自来水公司 成都自来水公司开展了化学药剂喷洒和浸泡杀灭试验。化学药剂分别采用过氧化氢、次氯酸钠、高锰酸钾和石灰水。结果表明：喷洒5%浓度(有效浓度)的过氧化氢效果最佳，能在短时间内杀死摇蚊幼虫；过氧化氢和次氯酸钠的浸泡杀灭效果较佳，从经济性角度考虑，建议采用0.075%0.150%的过氧化氢，浸泡时间为2 h。实际生产运用时，成都自来水公司针对某水厂的快速滤池进行了喷洒和浸泡，过氧化氢的浓度分别采用5%和0.23%，效果良好4。 2.2广州自来水公司 广州自来水公司在掌握摇蚊幼虫的生长习性及在净水系统的分布规律后，提出主要对净水工艺环节实施控制措施：强化混凝，投加聚丙烯酰胺助凝，控制待滤水浊度3 NTU； 加强滤池管理，保证滤池的正常运行，适当时候采用更小粒径的均粒滤料或添加活性炭和陶粒等滤料；采用10%左右浓度过氧化氢喷洒杀灭；加强清水池和二次供水设施的管理5。 2.3深圳市水务局 1997年深圳市水务局立项开展自来水生物(红虫)治理措施研究。研究人员选取了几种物理因素及化学药剂进行试验，结果表明：紫外光照对红虫卵块和蛹有杀伤作用；灭蚊灯诱杀摇蚊高效可行；直流电击对红虫的杀伤作用显著，但实际应用难度较大；对二氧化氯、乙醇、漂白粉精和A型消毒剂(主要成分过氧化氢)等几种化学药剂对比，A型消毒剂有很强的杀虫能力，浓度为0.12%时，能在1 h内将红虫全部杀灭；同时又无色无味无毒，而且价格低廉。 3深圳市水务集团的研究和应用实践 深圳市水务(集团)有限公司于1999年4月开始开展自来水红虫控制技术研究。我们分别从物理、化学、生物等方面进行了多种控制措施的研究。在此予以简单介绍。 3.1物理方法的研究 3.1.1灯光抑制摇蚊产卵现场试验 我们选择了3种不同颜色的光源进行现场试验，观察光强对摇蚊产卵的抑制作用，试验时间选在傍晚蚊柱形成前至第二日清晨蚊柱结束。试验结果表明： (1)光源选择400 W橘黄色探照灯较为合适。该光源较400 W白色探照灯及1 000 W微黄色小太阳灯光束集中，穿透力强，试验结果也最好； (2)通过光照来干扰摇蚊产卵的效果比较明显。当光强超过300 lx时，光照能从很大程度上抑制摇蚊产卵，但还不能彻底根除。 3.1.2喷雾驱蚊试验 根据现场观察，水池池壁是摇蚊栖息、产卵的主要场所。考虑是否可以运用一种有效手段将摇蚊驱离水池，使其不能在池壁产卵，从而在根本上防止红虫在水厂水体中孳生。喷雾驱蚊正是根据这种设想提出并进行试验。在水厂实施喷洒浇灌阻断摇蚊飞向池壁具有压力水源便利的条件，且喷洒置于池边可以回收大部分水量，保证在摇蚊产卵时段(傍晚或早晨)喷水不会对制水产生不利影响。喷头的选择可视沉淀池不同类型而定，一般可选用离心式、折射式及摇臂式喷头并加以适当改造。结果表明：驱蚊效果良好，基本上能达到杜绝摇蚊在水池池壁上产卵的目的，有效防止红虫在水厂孳生；设施运行稳定，维护管理简便；设施一次性投资较少，运行费用较低。 3.2化学方法的研究 我们采用了多种常用水处理消毒化学药剂开展试验，效果表明，无论是二氧化氯、液氯还是过氧化氢、臭氧，只要保证在一定的投加量(稳定性液态二氧化氯约10 mg/L，现场发生 ClO2约5 mg/L，液氯约50 mg/L，过氧化氢约300 mg/L，臭氧约10 mg/L)以上时，它们都能在较短时间内将红虫杀灭。在几种药剂的对比中，现场发生二氧化氯的杀虫能力最强，适宜的投加量很低，更具有实际操作性，是一种较理想的杀虫药剂。 3.3生物方法的研究 3.3.1鱼苗控制红虫试验 红虫一直被作为生物饲料，是许多鱼苗喜爱的食物之一。据我们了解，南方城市有水厂曾有利用鱼苗控制红虫的经验，因此我们对原水前加氯的情况下沉淀池养鱼的可行性进行了试验研究，试验鱼种采用鲫鱼鱼苗。 通过室内及沉淀池现场养鱼试验，得到以下基本结论： (1)沉淀水余氯1.0 mg/L，鱼苗在沉淀水中生长良好，没有出现不适应症状，因此在正常情况下，沉淀池水中的溶解氧、水温等对鱼类的生存不会造成危害； (2)鱼喜食红虫特别是老龄红虫，有利于灭蚊和控制红虫数量； (3)沉淀池中放养鱼的种类选择很重要，要求鱼对环境耐受力强； (4)几种鱼类配合放养，使鱼在沉淀池中呈立体分布，有利于消灭不同生活习性的各发育阶段的红虫； (5)放养鱼苗的沉淀池出水浊度及氨氮含量与未放养鱼沉淀池出水相差不大，说明鱼的正常活动及其排泄物不会影响沉淀效果。 3.3.2微生物制剂控制红虫 目前，用微生物防治害虫是生物防治的一个重要组成部分。特定种类的微生物既能够直接杀死害虫，又不会伤害控制害虫的天敌，不会污染环境，害虫也难以产生抗药性。通过性状改良和产品优化，我们研制了灭蚊幼剂，经过一系列的试验研究，结果表明： (1)灭蚊幼剂对红虫生活的抑制作用很明显，可以在较短时间(24 h)之内将红虫杀灭； (2)为保持灭蚊幼剂与红虫作用更长时间，应选择在絮凝后沉淀前投加； (3)经过沉淀、过滤处理工艺后，灭蚊幼剂的截留率达到99.9%，经过液氯消毒后水中灭蚊幼剂的去除率达到99.999%，使出厂水中细菌总数达到国家出水水质指标。 4结语 由于英、美等发达国家的原水水质相对较优，水处理工艺先进，净水工艺红虫污染极为少见，因而有关这方面的研究相对较少。而目前我国水体富营养化的程度日趋严重，而且绝大多数水厂采用传统处理工艺，例如平流沉淀池，从一定程度上提