目前，飲用水源富營養(yǎng)化已經(jīng)成為全球性的問題，由此帶來的水華爆發(fā)以及藻類代謝產(chǎn)物對飲用水處理和水質(zhì)安全帶來了嚴(yán)重的影響。藻類的過度繁殖會產(chǎn)生惡臭和藻毒素[1],對人體健康產(chǎn)生極大威脅。另 外 有 研 究 表 明，當(dāng) 藻 類 數(shù) 量 低 于500 cells/ mL時，不會引起濾池堵塞；當(dāng)藻類數(shù)量為500 ~ 1 000 cells/ mL時，濾池會稍許堵塞；當(dāng)藻類數(shù)量1 000 ~ 2 000 cells/ mL時，濾池出現(xiàn)明顯堵塞；當(dāng)藻類數(shù)量超過2 000 cells/ mL時，濾池出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞[2].因此在水華爆發(fā)的時候，過量的藻會堵塞濾池，縮短濾池的過濾周期，造成濾池反沖洗頻繁。

　　傳統(tǒng)的飲用水處理主要利用混凝/沉淀工藝去除藻細(xì)胞。但由于藻細(xì)胞zeta電位在- 40 mV以上，穩(wěn)定性較高、比重小、難以下沉[3],因此傳統(tǒng)的混凝沉淀法去除藻類的效率非常有限。增大混凝劑的投加量雖然可以強(qiáng)化混凝效果，但會造成成本增大和出水鋁超標(biāo)等問題。而許多學(xué)者的研究已經(jīng)表明采用化學(xué)氧化劑（如CuSO4、含氯化合物、臭氧、高鐵酸鉀、高錳酸鉀等）進(jìn)行預(yù)氧化能很好地強(qiáng)化除藻效果并減少混凝劑投加量[4 - 7].然而，預(yù)氧化也會產(chǎn)生一些負(fù)面影響，因為預(yù)氧化過程中會脅迫藻細(xì)胞釋放胞外有機(jī)物（EOM）和胞內(nèi)有機(jī)物（IOM），而這些有機(jī)物正是消毒副產(chǎn)物（DBPs）的前體物，會增加水質(zhì)具致突變性的危險[8].近幾年有學(xué)者提出適度預(yù)氧化的理念，以達(dá)到既能有效地強(qiáng)化混凝去除藻細(xì)胞又可有效地控制胞內(nèi)有機(jī)物釋放[9].

　　由于藻細(xì)胞具有活性，其預(yù)氧化強(qiáng)化混凝的過程雖然和一般的無機(jī)膠體和懸浮物的混凝過程相似，但其受到的影響因素更為復(fù)雜。氧化劑、藻細(xì)胞的形態(tài)、水中天然有機(jī)物、藻源有機(jī)物和混凝劑種類等因素都會影響預(yù)氧化強(qiáng)化混凝去除藻類的效果。

　　本論文綜述了上述因素對預(yù)氧化強(qiáng)化混凝去除水體中藻類的影響，并展望了預(yù)氧化強(qiáng)化混凝去除藻類的應(yīng)用前景。

1氧化劑的種類對預(yù)氧化強(qiáng)化混凝去除藻類的影響

　　采用氧化劑預(yù)處理會加強(qiáng)混凝作用，并能有效地提高藻類及其胞內(nèi)、外分泌物的去除效率。目前，常用的氧化劑主要包括含氯化合物、臭氧、高錳酸鉀和高鐵酸鉀等。這些氧化劑都能滅活藻細(xì)胞，提高混凝去除藻細(xì)胞的效果，但是不同的氧化劑具有不同的特點(diǎn)。

　　含氯化合物是目前應(yīng)用最廣泛的預(yù)氧化劑，一般以液氯或次氯酸鈉的形式投加至水體中。不同投加量的含氯化合物對藻類的去除效果具有較大差異。Steynberg等[10]的研究表明當(dāng)氯的投加量為2 mg / L時，預(yù)氯化強(qiáng)化混凝去除衣藻和眼蟲藻的效率分別提高85%和95%.但是Plummer等[4]使用1 mg / L的液氯進(jìn)行預(yù)氯化強(qiáng)化混凝時，綠藻和硅藻的去除效果僅僅提高了10%.導(dǎo)致預(yù)氯化強(qiáng)化混凝去除藻類的效率差別較大的另外一個原因可能是不同實驗所使用的優(yōu)勢藻的種類不同。值得注意的是，采取預(yù)氯化強(qiáng)化混凝去除藻細(xì)胞的過程中存在生成三氯甲烷、鹵乙酸等消毒副產(chǎn)物的風(fēng)險，危害人體健康，在實際運(yùn)用中，要嚴(yán)格控制含氯化合物的投加量并通過模擬實驗確定較優(yōu)值。

　　臭氧的氧化還原電位為2. 07 V,在常用的水處理氧化劑中氧化能力最強(qiáng)。臭氧預(yù)氧化有助于滅活藻類、強(qiáng)化混凝。Widrig等[5]的研究表明臭氧預(yù)氧化對三氯化鐵混凝去除藻類具有一定的強(qiáng)化效果，且提高臭氧投加量時混凝效果會進(jìn)一步加強(qiáng)。但是，當(dāng)臭氧投加量過高時，水體中有害物質(zhì)如醛類、酮類、有機(jī)酸、溴酸鹽的濃度會升高。此外，臭氧的發(fā)生裝置昂貴、操作復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用高等特點(diǎn)都限制了臭氧的實際應(yīng)用。

　　高錳酸鉀是一種強(qiáng)氧化劑，水處理中一般使用高錳酸鉀或者高錳酸鉀復(fù)合藥劑（PPC），其對混凝除藻的強(qiáng)化效果非常顯著。Chen等[6]的研究表明，當(dāng)高錳酸鉀的投加量為2 mg / L時，預(yù)氯化強(qiáng)化鋁鹽混凝去除藻細(xì)胞效率提高10% ~ 30%,一方面是因為高錳酸鉀預(yù)氧化會促使藻細(xì)胞聚集，另一方面是預(yù)氧化過程中會形成水合二氧化錳，對后續(xù)混凝過程有一定的促進(jìn)作用。但是，由于高錳酸鉀水溶液呈深紫色，且還原產(chǎn)物為二氧化錳，容易造成出水色度、濁度和余錳超標(biāo)，因此在實際使用中的投加量必須得到嚴(yán)格控制。

　　高鐵酸鹽是一種六價鐵的化合物，易溶于水。在水中，高價鐵以FeO2 -4的形式存在，氧化能力介于高錳酸鉀和臭氧之間。高鐵酸鹽對微生物有極強(qiáng)的抑制作用，且具有投加量小、見效快、無毒、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，苑寶鈴等在處理以顫藻為優(yōu)勢藻種的源水時，選用高鐵酸鹽進(jìn)行預(yù)氧化，較好地強(qiáng)化了后續(xù)聚合氯化鋁（PAC）混凝除藻效率，且除藻效果明顯優(yōu)于預(yù)氯化除藻的效果[7].但是高鐵酸鹽在水溶液中穩(wěn)定性較差，受pH、溫度、濃度及雜質(zhì)等因素影響較大，限制了其實際工程運(yùn)用。

　　總體來說，含氯化合物由于其經(jīng)濟(jì)性、適用性較好，是目前最為常用的預(yù)氧化劑，但由于其對不同類別的藻屬的強(qiáng)化混凝效果差異較大，因此在實際運(yùn)用中應(yīng)根據(jù)源水中優(yōu)勢藻屬的類別來選擇，同時含氯化合物的投加量不宜過高，以降低消毒副產(chǎn)物造成的風(fēng)險。高錳酸鉀和臭氧氧化能力較強(qiáng)，對混凝除藻的強(qiáng)化能力顯著，預(yù)氧化過程中也沒有消毒副產(chǎn)物生成，但是它們的使用成本過高限制了在實際工程中的應(yīng)用。高鐵酸鹽作為一種新興的氧化劑，對混凝除藻有較好的強(qiáng)化作用的同時也能有效除去水中的氯仿前體物，同時不會產(chǎn)生 “三致”物質(zhì)，目前被許多學(xué)者認(rèn)為可取代含氯化合物預(yù)氧化強(qiáng)化混凝除藻。但是高鐵酸鹽在水中穩(wěn)定性較差，實際工程運(yùn)用中強(qiáng)化除藻效果受水質(zhì)條件影響較大，因此如何保持高鐵酸鹽的穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步研究。

2藻細(xì)胞性質(zhì)對預(yù)氧化強(qiáng)化混凝去除藻類的影響

　　藻細(xì)胞的性質(zhì)包括形態(tài)、大小、表面電位、活性等，不同藻屬的藻細(xì)胞性質(zhì)都不一樣。藻細(xì)胞的形態(tài)、大小會對混凝效果產(chǎn)生影響，因為藻細(xì)胞的形態(tài)和大小決定了藻細(xì)胞的表面積，而已有研究表明藻細(xì)胞的表面積決定了其對混凝劑的需求量。如表1所示，藻細(xì)胞的表面積與混凝劑的需求量成正比，因此當(dāng)混凝條件相同時，藻細(xì)胞的表面積越大，混凝效果越差。另外，雖然藻細(xì)胞在正常水體的pH下都帶負(fù)電，但不同的藻細(xì)胞zeta電位不一樣，而zeta電位越高，藻細(xì)胞越穩(wěn)定，越難與混凝劑形成絮體而被去除[11].儲昭升等研究發(fā)現(xiàn)一些活體的藻細(xì)胞如藍(lán)藻細(xì)胞中存在一種充滿氣體的細(xì)胞器，是剛性、中空蛋白質(zhì)的圓柱體的氣囊結(jié)構(gòu)，因此可以自由調(diào)節(jié)浮力，使其擁有較高的穩(wěn)定性，不易于沉淀。但當(dāng)藻細(xì)胞失活時，穩(wěn)定性會降低，同時zeta電位也消失，更容易與混凝劑反應(yīng)形成絮體被去除[12].

　　此外，藻類生長過程中藻細(xì)胞的生理特征結(jié)構(gòu)等性質(zhì)會隨著不同的生長周期而改變，例如表面電負(fù)性、生理活性、胞外分泌物的性質(zhì)和含量以及細(xì)胞外部形態(tài)等的變化，這些生理特征的變化均會影響預(yù)氧化和混凝對藻類的去除作用。張素春[13]采用高錳酸鉀預(yù)氧化強(qiáng)化PAC混凝去除對數(shù)期和衰亡期的藻類時發(fā)現(xiàn)，在相同混凝劑和氧化劑投加量下，對衰亡期藻的去除效果明顯低于對數(shù)期的藻類，主要是因為處于衰亡期的藻液中AOM比對數(shù)期的更多，且AOM中抑制混凝效果的物質(zhì)更多，從而導(dǎo)致達(dá)到相同效果必須投加更多的混凝劑。