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，孙兴滨1,21哈尔滨工业大学市政环境工程学院，哈尔滨(150090)2东北林业大学环境科学系，哈尔滨(150040)E-mail：cuifuyi@hit.edu.cn摘要：进行了二氧化氯、液氯杀灭沉淀池中摇蚊幼虫的中试研究，并对不同预氧化工艺下，预氧化与水处理澄清过程对1龄幼虫的协同去除效果进行了考察。试验结果表明，20mg·L-1加氯量和3.0mg·L-1二氧化氯投加量浸泡沉淀池，24h内可完全杀死摇蚊幼虫，并且摇蚊密度下降为零。投加量0.51mg·L-1，二氧化氯预氧化对沉淀池中摇蚊幼虫种群生物量有着很强的控制作用，运行到第16天摇蚊幼虫达到100%的死亡率；运行到第17天，沉淀池水面没有出现摇蚊，采用预投二氧化氯的水处理工艺可以起到控制摇蚊幼虫在沉淀池中孳生的作用。二氧化氯预氧化和预氯化对比试验表明，二氧化氯投加量0.51mg·L-1，二氧化氯预氧化与水处理澄清过程的协同作用可以完全去除原水中的1龄幼虫。关键词：摇蚊幼虫，二氧化氯，预氧化，杀灭，协同去除1．引言天然水体污染程度的加重，导致底栖动物多样性明显降低，适应富营养水体的摇蚊幼虫却占优势地位[1,2]，摇蚊幼虫在水库、湖泊类水源水中的大量孳生，导致其可以在城市净水工艺中出现[3,4,5,6,7]，摇蚊幼虫影响饮用水感官指标，引起人们对水质信心的下降。摇蚊分属昆虫双翅目，生长发育过程包括4个阶段，即卵、幼虫（俗称红虫）、蛹和成虫（摇蚊）[8]。刚孵化出的1龄幼虫具有很强的活动性，经过3~6天浮游生活后，转入底栖生活。水源水中大量孳生的1龄幼虫随着水流进入水处理系统，在沉淀池斜板（斜管）上及沉淀池的池底利用絮凝体、泥土等筑巢，并羽化为摇蚊成虫；摇蚊成虫在沉淀池池壁上产卵，卵孵化成幼虫后，一些幼虫沉入池底生长，一些就随水流进入滤池，对常规的滤池有可能穿透并进入清水池。在摇蚊幼虫的爆发期，利用深圳某水厂的中试装置进行了液氯、二氧化氯静态浸泡沉淀池试验，在此基础上，进行了二氧化氯预氧化杀灭沉淀池中摇蚊幼虫及对摇蚊密度的控制试验，并对比了二氧化氯预氧化和预氯化与水处理澄清工艺对1龄浮游幼虫协同去除效果，为解决给水处理工艺中摇蚊幼虫污染问题提供了参考。2．试验装置与试验方法2.1中试装置中试工艺流程如图1所示。中试装置设计规模4m3·h-1，由混凝、沉淀、砂滤等工艺构筑物组成，混凝剂为碱式氯化铝，投量为1.5mg·L-1，使用计量泵投加；絮凝沉淀池反应时间12min，沉淀池清水区上升流速1.6mm·s-1，石英砂滤柱4根并联，按位置分成两组，每组2根，每根设计流量1.0m3·h-1，平均滤速υ=7m·h-1，滤料为单层石英砂滤料，粒径为0.8～1.2mm，K60=1.2，砂层厚度1.2m，过滤周期为48h。1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：20030213036）的资助。-1-试验原水试验用水为深圳某水厂的生产原水，水质情况见表1。表1原水水质情况Table1Rawwaterquality水质项目水温（℃）pH值浊度（NTU）CODMn（mg·L-1）藻类（个·L-1）原水24~266.5~7.010~131.7~2.21.5×1072.3试验方法2.3.1测定方法沉淀池斜板上摇蚊幼虫死亡率的测定：将1dm3的塑料薄片沿沉淀池池长按前、中、后3个位置放在沉淀池斜板上，定时取出统计其上的摇蚊幼虫死亡率。摇蚊密度的定量测定：将三块黄色木板(10cm×10cm)上均匀涂上凡士林，然后分别放置于沉淀池上方，统计黄板上粘住的摇蚊数量，并及时清除，以便下次统计，定期更换凡士林，以每块黄板诱集的摇蚊为指标。摇蚊幼虫的死亡标准：以玻璃棒轻压摇蚊幼虫的尾部3次后不做“8”运动[9]。2.3.2静态浸泡试验试验前测定放置在沉淀池斜板上塑料薄片表面孳生的摇蚊幼虫死亡率、沉淀池水面摇蚊密度，然后将沉淀池水排空，液氯、二氧化氯采用水射器在反应池后端与原水同时投加，原水注满沉淀池后停止投加，静置24h，静置期间每隔6h测定沉淀池斜板上摇蚊幼虫死亡率、沉淀池水面摇蚊密度。静置24h后将沉淀池水排空，重新进原水。二氧化氯采用发生器现场制备，碘量法测定氯的纯度，连续碘量法测定二氧化氯浓度。2.3.3二氧化氯预氧化杀灭沉淀池中摇蚊幼虫及对摇蚊密度的控制试验试验前测定放置在沉淀池斜板上塑料薄片表面孳生的摇蚊幼虫死亡率、沉淀池水面摇蚊密度，二氧化氯投加到原水中，其后每隔24h测定沉淀池斜板上摇蚊幼虫死亡率、沉淀池水面摇蚊密度。-2-龄摇蚊幼虫的去除试验原水试验前排空沉淀池水，并彻底清洗掉沉淀池中摇蚊幼虫，然后注入原水，氯或二氧化氯投加到原水中，分别在原水、沉后水和滤后水三个取样口处用100目纱网截留摇蚊幼虫，观测时间24h，统计三种水样中的摇蚊幼虫数量。离子色谱法测定滤后水中亚氯酸盐、氯酸盐浓度。3结果与分析3.1静态浸泡试验中试装置采用传统的预氯化工艺，由于摇蚊幼虫具有极强的抗氯性，导致其可以在沉淀池中大量繁殖，所以在沉淀池中投加液氯和二氧化氯来杀灭摇蚊幼虫，静态浸泡时间对沉淀池中摇蚊幼虫死亡率及摇蚊密度的影响如图2-5所示。02040608010006121824摇蚊幼虫死亡率/%10mg/L15mg/L20mg/L071421283506121824摇蚊密度/n·dm-210mg/L15mg/L20mg/L浸泡时间/h图2加氯浸泡对摇蚊幼虫死亡率的影响Fig2EffectofimmersedinchlorineondeathrateofChironomidlarvae浸泡时间/h图3加氯浸泡对摇蚊密度的影响Fig3EffectofimmersedinchlorineonChironomiddensity02040608010006121824摇蚊幼虫死亡率/%1.0mg/L2.0mg/L3.0mg/L0510152025303506121824摇蚊密度/（n·dm-2)1.0mg/L2.0mg/L3.0mg/L浸泡时间/h图4投加二氧化氯浸泡对摇蚊幼虫死亡率的影响Fig4EffectofimmerseinchlorinedioxideondeathrateofChironomidlarvae浸泡时间/h图5投加二氧化氯浸泡对摇蚊密度的影响Fig5EffectofimmerseinchlorinedioxideonChironomiddensity从图2-5可以看出，摇蚊幼虫的死亡率皆随氧化剂投加量的增加而呈上升趋势。摇蚊幼虫对液氯的耐受性极强，在10mg·L-1的投加量下，24h内摇蚊幼虫的死亡率只有74.7%，至15mg·L-1的投加量下可以达到100%的死亡率。二氧化氯的灭活效果远强于液氯，投量-3-·L-1时，浸泡24h可以完全杀死沉淀池中孳生的摇蚊幼虫。投加液氯、二氧化氯静态浸泡沉淀池同样可以控制沉淀池水面上的摇蚊密度，液氯、二氧化氯的投加量分别在20mg·L-1和3.0mg·L-1时，浸泡24h沉淀池水面上没有出现摇蚊成虫。摇蚊成虫一方面被液氯和二氧化氯的刺激性气味所驱赶，更为主要的是氧化剂对摇蚊幼虫的杀灭，阻断了摇蚊幼虫化蛹，进而羽化为成虫的生长路线，导致摇蚊成虫密度的急剧下降。试验中考察了静态浸泡沉淀池对摇蚊密度的长期控制效果，静态浸泡24h后，重新进原水，每天测定沉淀池水面摇蚊密度，监测时间为20d，液氯、二氧化氯的投加量分别为20mg·L-1和3.0mg·L-1，试验结果如图6所示。05101520253004812162运行时间/d摇蚊密度/（n·dm-2）0液氯20mg/L二氧化氯3mg/L图6浸泡对摇蚊密度的长期控制效果Fig6LongtermcontroleffectofimmersiononChironomiddensity从图6可以看出，投加液氯和二氧化氯静态浸泡沉淀池24h后摇蚊密度下降为零，恢复进水后，由于原水中携带的幼虫可以不断地在沉淀池中富集，并通过化蛹、羽化变为摇蚊成虫，重新在沉淀池水面出现，经过12d-14d后，摇蚊密度逐渐呈上升趋势。在摇蚊幼虫的爆发期，采用静态浸泡沉淀池的方式，能够有效杀灭沉淀池中孳生的摇蚊幼虫，但不具有长期控制作用。3.2二氧化氯预氧化杀灭沉淀池中摇蚊幼虫及对摇蚊密度的控制效果将中试预氯化工艺改为二氧化氯预氧化工艺，投加量分别为0.51mg·L-1和0.98mg·L-1，二氧化氯预氧化对沉淀池中摇蚊幼虫死亡率及摇蚊密度的影响如图7所示。-4-运行时间/d摇蚊幼虫死亡率/%0510152025303540摇蚊成虫数量/n·dm-2摇蚊幼虫摇蚊成虫010203040506070809010002468101214运行时间/d摇蚊幼虫死亡率/%0714212835摇蚊密度/n·dm-2摇蚊幼虫摇蚊密度图7二氧化氯预氧化对摇蚊幼虫死亡率及摇蚊密度的影响Fig7Effectofchlorinedioxidepre-oxidationondeathrateofChironomidlarvaeandChironomiddensity（1）二氧化氯预氧化投量0.51mg/L（2）二氧化氯预氧化投量0.98mg/L从图7可以看出，二氧化氯具有的强氧化性对沉淀池中孳生的摇蚊幼虫种群生物量有着很强的控制作用，例如，二氧化氯预氧化投量为0.98mg/L时，在最初的4d内，二氧化氯预氧化对于沉淀池中孳生的摇蚊幼虫的杀灭效果不好，但随时间延长，摇蚊幼虫的死亡率急剧提高，至运行第7天达到100%的死亡率；摇蚊密度在最初的6d内波动较大，其后随摇蚊幼虫死亡率的提高呈显著下降趋势；到第10天，沉淀池水面没有发现摇蚊。而二氧化氯预氧化投量为0.51mg/L时，至运行第16天摇蚊幼虫达到100%的死亡率，到第17天，沉淀池水面没有发现摇蚊摇蚊幼虫。上述试验表明：在二氧化氯的持续氧化作用下，沉淀池中孳生的摇蚊幼虫逐渐失去活性，并最终死亡，摇蚊密度也伴随沉淀池中幼虫数量的减少而逐渐下降。同时随运行时间延长，摇蚊幼虫死亡率及摇蚊密度都得到很好的控制，说明二氧化氯预氧化对于原水中的摇蚊幼虫同样具有显著的杀灭效果，避免了摇蚊幼虫在沉淀池中的二次繁殖。3.3原水中摇蚊幼虫的去除试验试验中考察了预氧化与水处理澄清过程对原水中1龄幼虫的协同去除效果，试验结果如图8所示。-5-去除率/%4预投二氧化氯的沉后水预投二氧化氯的滤后水预投氯的沉后水预投氯的滤后水投加量/mg·L-1图8预氧化与水处理澄清过程对1龄幼虫的协同去除效果Fig8Synergicremovaleffectonthefirstinstarlarvaewithpre-oxidationfollowedbyclarificationprocess由图8可以看出，1）未经预氧化灭活的1龄摇蚊幼虫经混凝沉淀、过滤后去除率为92%，说明单纯依靠传统的澄清工艺难以完全除去原水中营浮游生活的1龄幼虫；2）二氧化氯预氧化的实际效果理想，仅需要0.51mg·L-1的投加量，就可以保证经混凝沉淀、过滤后，完全去除原水中的1龄幼虫；而对于传统的预氯化工艺，投氯量较大（3.97mg·L-1）。与液氯相比二氧化氯作为预氧化剂在去除水中有机物、杀灭细菌和藻类等方面效果更为显著，同时二氧化氯与水中黄腐酸FA等THMs前驱物质反应几乎不产生氯仿