供水人懂的都懂——每年三伏天都是水質(zhì)保衛(wèi)戰(zhàn)！原水變身“藻類(lèi)培養(yǎng)皿”，有機(jī)物爆表，沉淀池秒變“抹茶奶蓋現(xiàn)場(chǎng)”。這不，最近某水廠小哥的求救帖刷屏了：

急！救我水命！

我廠招工

家人們誰(shuí)懂??！沉淀池飄滿綠泡沫+藻類(lèi)，在線向各位大佬求解（拜托拜托?????）

除藻課代表

上預(yù)氧化！

福爾摩斯黨

速查水源！可能是原水發(fā)生水華

氣泡偵探

原水有沒(méi)有氣泡，是不是吸入空氣了？

清淤狠人

池底有沒(méi)有積泥？有條件建議把池子徹底清洗干凈

我不是干自來(lái)水的

意大利面就應(yīng)該拌42號(hào)混凝土……（走錯(cuò)了吧喂）

別急！在最近的《凈水技術(shù)》期刊上，有一篇文章便針對(duì)夏季自來(lái)水廠沉淀池漂浮物問(wèn)題做過(guò)全面研究，深度剖析了其發(fā)生原因并給出了控制措施，或許可以為各位水廠一線人員提供借鑒。

文章推薦——自來(lái)水廠沉淀池漂浮物的發(fā)生及控制

本篇文章針對(duì)上海某自來(lái)水廠春夏季沉淀池漂浮物問(wèn)題，探究了其特征、成因及控制措施。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與室內(nèi)分析，發(fā)現(xiàn)漂浮物主要分兩類(lèi)：礬花膜狀漂浮物（黃色，沉淀池頭部）和片狀漂浮物（黃綠色，中后部），形成周期約2天。成因與高溫季藻類(lèi)增殖、預(yù)臭氧投加、沉淀池底部有機(jī)質(zhì)積累及缺氧環(huán)境密切相關(guān)。實(shí)踐表明：增強(qiáng)排泥效率、提高水體流動(dòng)性可有效控制漂浮物，降雨亦能緩解富集。該研究具有系統(tǒng)性和典型性，可為水廠水質(zhì)提升及生產(chǎn)管理提供實(shí)用借鑒。

1.水廠工藝

發(fā)生漂浮物的自來(lái)水廠，其原水為長(zhǎng)江水源，工藝流程包括預(yù)臭氧、混凝沉淀、砂濾、臭氧生物活性炭、消毒，夏季藻類(lèi)嚴(yán)重時(shí)在預(yù)臭氧后同步投加0.5 mg/L次氯酸鈉，進(jìn)一步氧化去除藻類(lèi)和有機(jī)物?；炷齽┐合募臼褂盟嵝粤蛩徜X，秋冬季使用聚硫氯化鋁，沉淀池為平流式，折板絮凝及沉淀反應(yīng)時(shí)間約為125min，利用虹吸式排泥絎車(chē)進(jìn)行排泥。

2.漂浮物特征

2.1 外觀及成分

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，沉淀池漂浮物可分為兩類(lèi)：

第一種是礬花膜狀漂浮物：主要分布于沉淀池前端1/3區(qū)域，呈直徑2~3 cm的點(diǎn)狀或斑塊狀絮體（圖1a）。其主體成分為黃色“礬花”，夾雜零星藻類(lèi)細(xì)胞，外觀由初始淺咖色逐漸轉(zhuǎn)為黃綠色。

第二種是片狀漂浮物：集中出現(xiàn)于沉淀池中后部，可形成直徑≥10 cm的連片結(jié)構(gòu)（圖1b）?；诪辄S色積泥，表層富含絲狀藻類(lèi)及微型動(dòng)物（輪蟲(chóng)、原生動(dòng)物），藻泥緊密結(jié)合使整體呈黃綠色。

（a）礬花膜狀漂浮物

（b）片狀漂浮物

圖1漂浮物類(lèi)型

2.2 形成過(guò)程

兩類(lèi)漂浮物的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程存在顯著差異：

礬花膜狀漂浮物主要形成于沉淀池前端，漂浮單元由絮凝池流入，初始階段呈黃色礬花膜狀，隨水流向沉淀池后端漂移中可逐漸累積富集，約2d時(shí)間至沉淀池尾部，形成大量小片狀分布的漂浮物，表面逐漸變?yōu)辄S綠色（圖2a）。推測(cè)漂浮物在漂移過(guò)程中，里面夾雜的藻類(lèi)細(xì)胞及孢子在適宜的光照和溫度條件下發(fā)生增殖，從而表面呈黃綠色。

片狀漂浮物主要形成于沉淀池中部，漂浮單元源于水體底部上浮或池壁上脫落的片狀積泥。積泥在一定條件下脫落后進(jìn)入水中，螺旋上浮至表面，向沉淀池后端漂移中逐漸累積富集，約2d可至沉淀池尾部，表面為黃綠色（圖2（b））。

（a） 礬花膜狀漂浮物發(fā)生過(guò)程

（b） 片狀漂浮物發(fā)生過(guò)程

圖2 漂浮物形成過(guò)程

3.產(chǎn)生原因分析

參考前人對(duì)自來(lái)水廠沉淀池污泥上浮的研究基礎(chǔ)，從不同角度對(duì)本次漂浮物可能產(chǎn)生原因進(jìn)行了探索分析。

3.1 溫度

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，沉淀池漂浮物集中發(fā)生于春夏季（3-8月），以4月中下旬為高發(fā)期，秋冬季僅零星出現(xiàn)。這與上海亞熱帶季風(fēng)氣候下水溫持續(xù)≥15℃（3月中下旬至8月底）及強(qiáng)光照條件直接同步（圖3），體現(xiàn)顯著的季節(jié)性特征。

圖3 長(zhǎng)江水源水溫變化

3.2 原水水質(zhì)

在2022年極端高溫期間，上海某些自來(lái)水廠沉淀池漂浮物覆蓋面積達(dá)歷史峰值，期間長(zhǎng)江原水藻類(lèi)密度和葉綠素a含量激增至往年同期的10倍以上。監(jiān)測(cè)分析表明：漂浮物分布面積與進(jìn)廠原水葉綠素a呈極顯著正相關(guān)（r=0.37, p≤0.01），與渾濁度顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.26, p≤0.05），而與pH、CODMn、TP無(wú)顯著關(guān)聯(lián)（圖4）。因此，本次研究水廠沉淀池漂浮物的形成受飲用水水源渾濁度、葉綠素a含量等水質(zhì)影響。

注：CA表示漂浮物分布面積；TUR表示渾濁度；Chla表示葉綠素a。

圖4 原水水質(zhì)與漂浮物分布面積的相關(guān)性矩陣

針對(duì)沉淀池漂浮物現(xiàn)象，對(duì)上海市區(qū)及郊縣范圍內(nèi)共計(jì)17家水廠開(kāi)展了調(diào)研。結(jié)果顯示，5家水廠沉淀池發(fā)生過(guò)或正在發(fā)生漂浮物現(xiàn)象，且均采用了預(yù)臭氧工藝。根據(jù)水廠工作人員反饋，采用預(yù)臭氧后，漂浮物出現(xiàn)的頻次和面積明顯增多。推測(cè)沉淀池漂浮物的發(fā)生可能與預(yù)臭氧的投加及作用機(jī)理有關(guān)。

臭氧與污染物反應(yīng)后形成氧氣，產(chǎn)生復(fù)氧效果；污染物被氧化后生成二氧化碳等小分子氣體，產(chǎn)生氣浮效果。預(yù)臭氧的投加及反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的復(fù)氧效果有利于促進(jìn)藻類(lèi)生長(zhǎng)和微生物代謝，氣浮效果導(dǎo)致礬花不易沉降及沉泥上浮，整體易促使沉淀池形成漂浮物。

另外發(fā)現(xiàn)，采用預(yù)臭氧工藝但沉淀池?zé)o漂浮物發(fā)生的水廠，80%在絮凝區(qū)增加了旋流或機(jī)械攪拌裝置。進(jìn)一步推測(cè)，預(yù)臭氧工藝帶來(lái)的氣浮和復(fù)氧效果利于漂浮物的形成，但絮凝區(qū)的旋流、攪拌使混凝反應(yīng)更均勻充分，利于礬花的沉降，抑制漂浮物的生成。沉淀池發(fā)生漂浮物水廠及工藝參數(shù)如表1所示。

表1 沉淀池發(fā)生漂浮物水廠及工藝參數(shù)

3.3 內(nèi)源環(huán)境

沉淀池排泥水中的富營(yíng)養(yǎng)化底泥（監(jiān)測(cè)顯示TN 1.60~1.99 mg/L、TP 0.030~0.035 mg/L，已處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)）為絲狀藻類(lèi)提供物質(zhì)基礎(chǔ)，使其在底泥中高度富集，使得藻細(xì)胞密度達(dá)原水0.4~4.1倍，葉綠素a濃度達(dá)1.7~14.2倍（圖5）。沉淀池前端水體渾濁度<10 NTU的高透明度環(huán)境促進(jìn)光照透射，觸發(fā)藻類(lèi)代謝：夏季高溫下，藻類(lèi)光合作用產(chǎn)生大量氧氣，在附著基質(zhì)（積泥）中形成微氣泡降低密度；同時(shí)藻類(lèi)氣囊結(jié)構(gòu)提供額外浮力，二者協(xié)同驅(qū)動(dòng)片狀漂浮物從池底/池壁脫落上浮，形成“藻-泥共生”的黃綠色片狀漂浮物。

圖5不同工藝段出水藻細(xì)胞密度、葉綠素a含量

同時(shí)，該研究對(duì)水廠不同工藝段出水CODMn、化學(xué)需氧量及溶解性有機(jī)質(zhì)等有機(jī)物指標(biāo)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，如圖6所示。沉淀池排泥水中有機(jī)物濃度顯著高于其他工藝段，其COD達(dá)進(jìn)廠原水的1.8~14.3倍、化學(xué)需氧量達(dá)原水的1.3~17.7倍，成為有機(jī)物的核心富集區(qū)。有機(jī)碳組分分析顯示，排泥水中腐殖質(zhì)、生物多聚物等小分子有機(jī)物占比激增，這些物質(zhì)直接表征底泥微生物活性增強(qiáng)。16S rDNA檢測(cè)進(jìn)一步證實(shí)：排泥水及底泥以變形菌門(mén)（專性厭氧菌）為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。綜合表明：預(yù)臭氧處理將原水大分子有機(jī)物降解為小分子物質(zhì)，經(jīng)絮凝沉淀富集至池底，通過(guò)提升微生物活性和厭氧代謝強(qiáng)度，最終驅(qū)動(dòng)積泥上浮形成漂浮物。

圖6 不同工藝段出水有機(jī)物含量

此外，通過(guò)對(duì)沉淀池水體溶解氧分布的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，沉淀池水體溶解氧受季節(jié)影響顯著，夏季溶解氧質(zhì)量濃度為0.50~9.65 mg/L，明顯低于秋冬季。夏季沉淀池水體溶解氧呈垂向分層分布，底部溶解氧接近0，處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)（秋冬季無(wú)此現(xiàn)象），如圖7所示。高溫季節(jié)下，池底缺氧環(huán)境觸發(fā)污泥腐化，促使厭氧微生物代謝產(chǎn)生甲烷等氣體，導(dǎo)致污泥上浮。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，正在上浮過(guò)程中的漂浮物腹側(cè)黃色基質(zhì)上存在大量氣泡如圖8所示，推測(cè)可能為微生物厭氧代謝及污泥腐化生成。

圖7 沉淀池不同水深溶解氧含量

圖8 上浮中的片狀漂浮物

4.控制對(duì)策

漂浮物現(xiàn)象對(duì)自來(lái)水廠生產(chǎn)及水質(zhì)安全存在重大風(fēng)險(xiǎn)。自現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以來(lái)，在研究漂浮物的發(fā)生特征及形成機(jī)制的基礎(chǔ)上，探索性地采取了針對(duì)性的防控措施。在實(shí)施相應(yīng)措施后，漂浮物現(xiàn)象得到了顯著控制。

4.1 噴淋干擾

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，大面積分布的漂浮物是由一個(gè)個(gè)的漂浮單元逐漸富集累積而成，形成的漂浮本體質(zhì)地疏松易破碎，尤其是礬花膜狀類(lèi)型。夏秋高溫季若出現(xiàn)降雨天氣，沉淀池漂浮物的形成及分布面積明顯減少。統(tǒng)計(jì)顯示，當(dāng)降雨量高于5mm時(shí)，發(fā)生漂浮物的沉淀池個(gè)數(shù)明顯下降（圖9）。推測(cè)降雨對(duì)漂浮物的抑制作用與其跌落產(chǎn)生的干擾作用有關(guān)，同時(shí)，一定程度的水體擾動(dòng)可促進(jìn)水體上下流的混勻和礬花沉降，抑制礬花膜漂浮單元的生成。因此，采取物理措施直接對(duì)漂浮物進(jìn)行干擾或者破碎，可直接緩解漂浮物的富集和累積，抑制大面積漂浮的形成。

圖9 降雨對(duì)漂浮物產(chǎn)生的影響

基于此，模仿降雨的物理干擾作用，于沉淀池頭部安裝噴淋裝置，用于沉淀池礬花膜狀漂浮物的防控及應(yīng)急控制（圖10）。生產(chǎn)應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)，安裝并啟用噴淋干擾裝置后，沉淀池高溫季節(jié)礬花膜狀漂浮物分布面積明顯減小，漂浮物發(fā)生頻次明顯減少，漂浮物現(xiàn)象得到明顯緩解。

圖10 沉淀池頭部安裝噴淋裝置

4.2 縮短水力停留時(shí)間，增加流動(dòng)性

對(duì)比兩個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)相同的沉淀池發(fā)現(xiàn)：采用間歇運(yùn)行模式（白天運(yùn)行/夜間停止）的沉淀池漂浮物發(fā)生率顯著高于24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行的沉淀池。這其中的原因在于春夏季高溫環(huán)境下，間歇運(yùn)行導(dǎo)致水力停留時(shí)間延長(zhǎng)，池底厭氧狀態(tài)加?。ㄈ芙庋跸陆担龠M(jìn)污泥腐化產(chǎn)氣，同時(shí)高藻高有機(jī)物原水進(jìn)一步削弱礬花沉降效率。水廠據(jù)此探索調(diào)整運(yùn)行方式，縮短沉淀池水力停留時(shí)間，增強(qiáng)水體流動(dòng)性，3天內(nèi)使大面積礬花膜狀漂浮物得到了有效控制（圖11）。

圖11 沉淀池工藝優(yōu)化前后漂浮物分布

4.3 排泥工藝優(yōu)化

根據(jù)水廠沉淀池及排泥水中有機(jī)物的組成及分布特征，推測(cè)采取措施提高沉淀池的排泥效率，去除底泥中厭氧反應(yīng)、污泥腐化發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，可大力削弱底泥中微生物活性，從根本上緩解厭氧狀態(tài)和污泥孵化，抑制底泥上浮。

采取了2種方式縮短污泥停留時(shí)間，提高排泥效率，優(yōu)化排泥工藝，防止底泥上浮。首先將排泥周期從48h壓縮至24h，使污泥停留時(shí)間縮短50%，大幅削減底泥污染物富集量；同步將虹吸排泥車(chē)升級(jí)為泵吸式設(shè)備，排泥速度由98 m3/h提升至220 m3/h，以減少沉淀池底泥的停留時(shí)間，削弱沉淀池底部污染物富集，緩解底部厭氧狀態(tài)。水廠泵吸排泥絎車(chē)改造完成后，漂浮物現(xiàn)象得到控制。

5.小結(jié)

針對(duì)春夏季上海某自來(lái)水廠沉淀池水面出現(xiàn)大量漂浮物的現(xiàn)象，開(kāi)展了漂浮物的發(fā)生特征和形成原因調(diào)研分析，并采取了針對(duì)性防控措施，使漂浮物現(xiàn)象得到控制，形成的主要結(jié)論如下。

（1）漂浮物主要包括礬花膜狀漂浮物和黃綠色片狀漂浮物2種類(lèi)型，前者主要形成于沉淀池頭部，由礬花漂浮累積而成，后者主要形成于中后部，由池壁或者底部底泥脫落上浮而成。

（2）漂浮物形成受春夏季進(jìn)廠原水水質(zhì)波動(dòng)及水廠工藝綜合影響，原水高溫季藻類(lèi)生物量偏高，水廠預(yù)臭氧氣投加及沉淀池底部有機(jī)質(zhì)偏高、缺氧厭氧等環(huán)境條件均有助于漂浮物的發(fā)生。

（3）噴淋干擾、增強(qiáng)水體流動(dòng)性及排泥效率等措施，能夠明顯緩解和控制漂浮物的發(fā)生。

本文來(lái)源于《凈水技術(shù)》2025年增刊一“工藝優(yōu)化與管理經(jīng)驗(yàn)”欄目，內(nèi)容略有刪減，原標(biāo)題為《自來(lái)水廠沉淀池漂浮物的發(fā)生及控制》，作者王先云1，張琴娟2，蔡建斌2，沈雪1（1.上海城市水資源開(kāi)發(fā)利用國(guó)家工程中心有限公司，上海200082；2.上海城投水務(wù) <集團(tuán)> 有限公司制水分公司，上海200081）。

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注明：本篇內(nèi)容在原文基礎(chǔ)上有刪減，僅供分享交流不作商業(yè)用途，版權(quán)歸原作者和原作者出處。

排版：《凈水技術(shù)》編輯 李濱妤

審核：《凈水技術(shù)》社長(zhǎng)/執(zhí)行主編 阮辰旼

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