以混凝/沉淀/过滤/消毒为主体的常规工艺在处理高藻、低浊、有机物浓度较高的微污染地表水时存在较大的局限性，主要表现为混凝效果差、易堵塞滤池、出水中有机物浓度较高、氯耗增加、出水嗅味严重、消毒副产物浓度增加等等。为提高饮用水的安全性，笔者将气浮、活性炭过滤与膜分离等技术进行有机组合，开发出一套气浮/活性炭/微滤膜一体化工艺，采用该工艺处理高藻、低浊、有机物浓度较高的微污染湖泊水，对其处理效能进行了研究。
1 材料与方法
1. 1 试验装置
气浮/活性炭/微滤膜一体化试验装置的壳体由两个单池构成，外观呈U 型，如图1 所示。左侧单池的上部为气浮区、下部为活性炭滤层，右侧单池中安置膜组件。试验原水由原水管进入，混凝剂由加药管投加，加药水进入絮凝室，形成的絮体与由溶气释放器产生的微气泡在接触室相互粘附(回流加压溶气水的原水为活性炭滤层的滤后水) ，气、水在气水分离室分离，浮渣由刮渣机刮除，处理后的水向下流经活性炭滤层，滤后水进入右侧膜池，在蠕动泵的抽吸作用下通过膜组件由出水管排出。
1. 2 试验方法
试验原水取自徐州工程学院中心校区内的彭湖水，其水质如下: CODMn为7．4～10．8mg/L，浊度为4．38～9．27 NTU，氨氮为0．5～0．8mg/L，叶绿素a为16．4～23．7 μg/L，色度为25～35 倍，pH 值为7．5～ 8．3，水温为17～26 ℃。
气浮/活性炭/微滤膜一体化试验装置的处理水量为2 L/h，工艺参数如下: 絮凝时间为15 min，接触室的水力停留时间为8 min，回流比为10%，分离室的水力停留时间为20 min; 活性炭滤层厚度为1 000mm，滤速为1 m/h，采用高速水流反冲洗，冲洗强度为12 L/(m2·s) ，过滤周期为48 h; 采用聚偏氟乙烯平板微滤膜，膜孔径为0．2 μm，设计膜通量为30L/(m2·h) ，每隔2 h 将膜组件停止运行，并用下方的曝气头曝气5 min，用以清洗膜组件。待试验装置运行稳定后，分别采集原水、气浮出水、活性炭滤后水、膜出水进行检测，每周采样3～5 次。
1. 3 检测项目及方法
CODMn: 高锰酸盐指数法; 氨氮: 纳氏试剂分光光度法; 叶绿素a: 分光光度法; 浊度: Turb550 浊度仪; pH 值: Orion 868-2 型pH 计; 跨膜压差(TMP) :真空表。
2 结果与分析
2. 1 对浊度的去除效果
试验期间，原水的平均浊度为7．03 NTU，出水的平均浊度为0．17 NTU，试验装置对浊度的平均去除率为97．50%。气浮单元、活性炭过滤单元和膜分离单元对浊度的平均去除率分别为23．40%、48．00%、26．10%。
2. 2 对CODMn的去除效果
装置对CODMn的去除效果如图2 所示。试验期间，原水和出水的CODMn平均值分别为9．10、2．14mg/L，装置对CODMn的平均去除率为76．50%。其中，气浮、活性炭过滤和膜分离单元对CODMn的平均去除率分别为34．20%、40．80%、1．50%。
2. 3 对氨氮和色度的去除效果
试验期间，原水的氨氮平均浓度为0．63mg/L，出水的氨氮平均浓度为0．23mg/L，试验装置对氨氮的平均去除率为63．40%。其中，气浮单元、活性炭过滤单元和膜分离单元对氨氮的平均去除率分别为30．50%、24．90%、7．90%。
原水、出水的平均色度分别为33．40、6．15 倍，试验装置对色度的平均去除率为81．60%。其中，气浮、活性炭过滤和膜分离单元对色度的平均去除率分别为53．80%、25．10%、2．70%。
2. 4 对藻类的去除效果
装置对藻类的去除效果见图3。原水中叶绿素a 的平均值为20．40 μg/L，出水中叶绿素a 的平均值为1．10 μg/L，试验装置对叶绿素a 的平均去除率为94．60%。其中，气浮单元、活性炭过滤单元和膜分离单元对叶绿素a 的平均去除率分别为73．70%、10．00%、11．00%。
2. 5 膜污染状况
试验期间，TMP 呈缓慢的上升趋势，初始TMP约为2．1 kPa，至试验结束时TMP 约为3．4 kPa。
2. 6 讨论
气浮技术具有高效除藻以及基本不产生副产物的特点，近年来在处理高藻水方面得到了较多的应用。例如，济南市南郊水厂的气浮工艺对原水中藻类［(200～250) × 104 个/L］的平均去除率可达到94%; 苏州市胥江水厂采用气浮工艺后，对藻类也取得了良好的去除效果; 武汉东湖水厂的气浮工艺对藻类的去除率达到了80%以上。本次试验中，气浮单元表现出了良好的除藻效果，对叶绿素a 的去除率高达73．70%; 另外，气浮单元对浊度、色度、CODMn等指标也表现出了良好的去除效果。
活性炭过滤单元具有过滤、吸附能力，另外，活性炭表面易附着生长生物膜，对有机污染物具有生物降解作用。因此，活性炭滤层能进一步去除浊度、色度、CODMn、氨氮、藻类等。膜分离单元的主要作用机理为筛滤作用，凡是粒径比膜孔径大的物质均可被膜截留，因此，浊度、色度、CODMn、氨氮、藻类等各指标经膜处理后均有不同程度的降低，膜出水水质优良且稳定。
由于气浮单元和活性炭过滤单元对浊度、色度、叶绿素a、CODMn、氨氮等指标的有效去除，水中可导致膜污染的物质大大减少，因此，试验装置中的膜污染程度较低，TMP 在试验期间一直保持在较低的水平。。
3 结论
①气浮/活性炭/微滤膜一体化工艺对高藻、低浊、有机物浓度较高的微污染湖泊水具有良好的去除效果，对浊度、色度、CODMn、氨氮、叶绿素a 的平均去除率分别达到97．50%、81．60%、76．50%、63．40%、94．60%。对于浊度的去除，气浮、活性炭和微滤膜均发挥重要作用; 对于色度、CODMn和氨氮的去除，气浮和活性炭发挥主要作用; 对于叶绿素a的去除，气浮发挥主要作用。
②得益于气浮单元和活性炭过滤单元对污染物质的有效去除，气浮/活性炭/微滤膜一体化工艺表现出了良好的抗膜污染能力。试验期间，TMP 呈缓慢上升趋势，初始TMP 约为2．1 kPa，至试验结束时TMP 仅增至3．4 kPa 左右。
