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2-3-2 藻類特性對淨水程序 藻類特性對淨水程序 藻類特性對淨水程序 藻類特性對淨水程序(clarification process)之影響 之影響 之影響 之影響 (1)沉澱

沉澱是傳統的固液分離技術,經有效的混凝及膠凝所產生沉降性 佳之膠羽可在沉澱過程中被移除。因為藻類細胞密度(cell density)相 當低,僅約 1.02 gcm-3(Piterse and Cloot, 1997),故在混凝及膠凝過程 中,藻類要生成大且密實的膠羽相當困難,此結果可能是造成沉澱效 率不佳的主要原因。藻類的表面形態並不會影響藻類沉澱的效率,一 般使用鋁鹽(aluminium sulphate, AS)混凝後藻類的沉澱移除效率約 70~80%(Jiang et al., 1993; Liu et al., 1999; Drikas et al., 2001)。

除了硫酸鋁混凝劑外,各式各樣的化學混凝藥劑如硫酸鐵(ferric sulphate, FS)、氯化鐵(ferric chloride, FC)、聚氯化鋁(polyaluminum chloride, PAC)及聚硫酸鐵(polyferric sulphate, FS)等均已被用在混凝 程序中處理藻類。使用硫酸鋁混凝對於改變藻類的特性較不明顯。然 而,使用聚硫酸鐵則可增加 21~27%藻類的移除(Jiang, 1993)。另一方 面,若改採陽離子聚合物則可提升藻類的移除率到達 99%,並有助於 過濾。在使用陽離子聚合物混凝及膠凝程序中,藻類的移除率與藻類 的特性並無相關性存在。使用陽離子聚合物主要能強化電性中和及架 橋作用以更有效的促進藻類膠羽的生成,並產生尺寸較大、密實且強 度較強的可沉澱膠羽。因此,使用適當的混凝劑對沉澱過程中移除藻 類是相當重要的,混凝效率若不佳,大量的藻類可能會單獨存在於水 中而無法形成可沉澱的膠羽,不利於後續處理單元的操作(Jun et al., 2001)。

(2)浮除

近十年來,溶解空氣浮除法(dissolved air flotation, DAF)對於去除

低密度藻類的優勢已經被證實(Edzwald, 1993),而且利用浮除法可有 效的縮短藻類於膠凝過程中所需的時間。許多研究已證實浮除法可將 球形藍綠菌 M. aeruginosa 及桿狀的矽藻 Cyclotella 移除率提升至 94~99.8%之間。整體而言,以 DAF 移除藻類大約較重力沉澱多 15~20%的去除率,此現象之主要原因為 DAF 可去除 30 µm 或更大粒 徑的顆粒,當膠凝效果不佳時,小的膠羽及大的藻類亦可藉由浮除程 序移除。

然而,以 DAF 處理具有鞭毛的藻類時,浮除效果將會降至最低。

如以浮除處理運動能力強的 Chlamydomonas,因其具有鞭毛可脫離膠 羽並游離淨水程序。因此,在混凝及膠凝程序中形成大且強度強的膠 羽對於浮除程序的藻類移除效率亦相當重要。

(3)過濾

過濾是去除沉澱或浮除後殘餘物的後續處理程序。藻類直接過濾 會受到藻類種類及表面官能基變化而影響過濾效率。如大尺寸的 Stephanodiscus hantzschii 可被雙層濾料直接過濾而去除 97%的數量;

而鞭毛狀的 Rhodomonas minuta 僅被去除 5%的數量(Petruševski et al., 1993)。此外,有些物種如微小的藍綠菌會穿透濾池,無法在過濾程 序中被去除。絲狀及針狀的矽澡(Melosira 及 S. acus)均會堵塞濾池而 導致濾池的濾程縮短,如 S. acus 堵塞濾池會導致濾池的濾程由原先 的 35 小時縮短至 3.5 小時(Jun et al., 2001)。藻類直接過濾的過濾性取 決於藻類的表面積及濃度。

由上述可知,影響水處理效能的藻類特性包括表面形態、粒徑、

及葉綠素 a 可作為最適處理程序的評估參數。此外,藻類細胞密度的 大小順序為矽藻(具有硬且富含矽的細胞)>綠藻>藍綠菌(具有液 泡)。影響水處理中各單元程序之藻類特性如下:

前氧化:與藻類特性無明顯的相關性

混凝/膠凝:表面形態、活動力、EOM 及表面電位 沉澱:表面形態、活動力及細胞密度

浮除:表面形態、活動力 過濾:表面形態、活動力

整體而言,淨水程序中移除藻類的關鍵在於混凝,許多研究已證 實不同種藻類所需添加的最適混凝劑量有所差異。藻類細胞表面積與 混凝劑量存在極高的相關性,此結果已被認為可用在預測混凝過程中 藻類去穩定所需之最適加藥量。然而,EOM 的組成及濃度亦會對去 除藻類所需的混凝劑量造成影響,不同的藻種,胞外物特性及釋出量 也不同,因此不同藻類所釋放出的 EOM 可能會藉由影響藻類的表面 電荷及與混凝劑產生錯合作用或空間阻隔影響混凝的成效 Tenney et al.(1969)以實驗室規模培養綠藻進行藻類混凝試驗,結果顯示在對數 生長期(Log growth)及生長減緩期(Declining growth)藻類胞外物具有 長鏈分子可提供助凝及架橋功能,所需混凝劑量較少,而內呼吸期時 藻類外部累積胞外物消耗部吩混凝劑,因此需較高混凝劑量。但 Konno(1993)以細長型矽藻(Synedra acus 及 Nitzschia linearis)進行藻 類混沉試驗時發現此類型藻類對數生成期時,藻體細胞表面界達電位 為負值且絕對值大於內呼吸期之電位值,因此所需混凝劑量較多。有 別於一般處理原水中的無機顆粒,對於使用不同混凝劑處理藻類時,

了解藻類表面形態與最適混凝劑量間的關係是淨水處理程序移除藻 類的關鍵。