從富營養化水體中制備飲用水，最主要的目標是去除水體中的藻類細胞和由藻細胞分泌的有毒性有機物，即藻毒素。目前主要工藝有物理、化學和生物法三種，其中化學法又可以分為除藻劑除藻、混凝沉淀除藻、氧化劑除藻三種，其中，以混凝沉淀法應用最為廣泛，它可以使懸浮小顆粒膠體脫穩凝聚成大顆粒，以便能自然沉降，達到固液分離的目的。藻細胞個體雖然稍大，但其比重小，生物活性強，細胞表面帶有一定量的負電荷，這些決定了含藻水比由無機顆粒組成的懸濁液更穩定。投加鋁、鐵鹽混凝劑混凝除藻，可以達到較好的去除效果，除藻效率可達90%以上。另外，相對于其它方法，混凝法價格低廉，操作簡單。因此，混凝沉淀工藝是目前城市給水廠必備的基本工藝之一。
由于含藻廢水的處理難度很大，單獨采用鋁鹽或鐵鹽都很難達到預期目標。通過復合或共聚的方法，在聚鋁鹽中引入適量的鐵離子來增加無機高分子混凝劑的聚合程度，從而提高絮凝體的沉降性能，降低殘留鋁離子的含量，同時保留鋁鹽優越的吸附-橋聯作用，以期達到對藻細胞高效地去除。我們選擇聚合氯化鋁鐵進行除藻，并觀察了實驗結果。
含藻原水取自墨水湖的湖水,時間為4 ～5月。表1列出原水的一些常規指標。從藻類數量看,墨水湖水的藻類較豐富,平均為8.9 x 10 cells/L,優勢藻類為小球藻,約占92% ,其次有柵列藻、月形藻、球藻、平裂藻、微囊藻和星狀菜等。
| 指標 | 最小值 | 最大值 | 平均值 |
| PH | 6 | 7.4 | 6.7 |
| 濁度（NTU） | 3.5 | 10 | 6.8 |
| 藻細胞密度（cells/L） | 8.4×107 | 9.4×107 | 8.9×107 |
1.2主要試劑與儀器
聚合氯化鋁鐵(PAFC),購自河南鞏義市凈水劑材料廠,密度為1.22 g/cm3 ,鐵鋁有效質量分數13%，氯化亞鐵含量≤0.2%,鹽基度50%～ 85% ;過氧化氫,AR ;Lugol溶液;722型可見光柵分光光度計;Nikon光學顯微鏡。
1.3 實驗方法
取0.5 L原水至玻璃燒杯中,用0.1 mol/L 的HCl或0.1mol/L的NaOH調水樣的pH,依次投加一定量的預氧化劑(H2O2)和一.定量的聚合氯化鋁鐵(PAFC),用多功能調節器控制每種試劑加入后的轉速和攪拌時間,經過“慢速攪拌(時間2 min)-快速攪拌(時間1 min)- 慢速攪拌(1)一靜置沉淀(30 min)"的混凝過程,其中慢速攪拌強度80 r/min ,快速攪拌強度300 r/min。取上清液,用分光光度法測定其濁度,根據上述條件,重復3次實驗,結果取平均值。
用顯微鏡血球計數法測定藻細胞密度:取1.0L水樣加入Lugol溶液固定后,放人藻類沉降裝置,直接靜置沉降24 h后,用虹吸管抽掉上清液,余下沉淀物轉人30mL定量瓶中。用上清液沖洗容器3次,沖洗液加到30 mL定量瓶中。吸取0.1 mL樣品注入0.1 mL藻類計數框中,用顯微鏡進行計數，重復3次,取平均值。按式N= A/Vc×Vw/V×n
其中:N為每升水中藻的密度(cells/L);A為計數框面積(mm2 );Ac為計數面積( mm2);Vw為1.0 L水樣經沉淀濃縮后的樣品體積(mL);V為計數框體積(mL) ;n為計數所得藻細胞數,計算藻細胞密度。
實驗設計
通過初步的實驗發現,水樣的pH、絮凝劑PAFC的投加量、預氧化劑H2O2的投加量及慢速攪拌時間t對混凝效果較為重要,故以PpAFE = 20 mg/L,Pm2O2 =6 mg/L,pH =7,攪拌時間為4 min為基本條件,設計單因素實驗來確定此4個主要因素的最佳數值,然后再以此4個主要因素來設計正交實驗。
通過實驗，我們進行了以下探究：
1、聚合氯化鋁鐵投量對混凝效果的影響，結果如下圖。
| ρPAPC（mg/L） | 剩余藻細胞密度 | 除藻率 | 剩余濁度 | 除濁度率 |
| 10 | 10.52 | 82.7 | 1.38 | 86.2 |
| 15 | 8.62 | 93.6 | 1.00 | 89.5 |
| 20 | 3.38 | 96.4 | 0.70 | 92.9 |
| 25 | 3.37 | 96.4 | 0.71 | 92.9 |
| 30 | 4.23 | 95.5 | 0.72 | 92.8 |
| 35 | 4.65 | 93.1 | 0.73 | 92.9 |
| 40 | 4.52 | 93.2 | 0.73 | 92.7 |
2、H2O2的投量對混凝效果的影響，結果如下。
| ρH2O2 | 剩余藻細胞密度 | 除藻率 | 剩余濁度 | 除濁度率 |
| 2 | 10.15 | 89.2 | 1.37 | 86.3 |
| 3 | 7.89 | 91.8 | 1.06 | 89.8 |
| 4 | 6.20 | 93.4 | 0.98 | 90.2 |
| 5 | 5.08 | 94.6 | 0.87 | 91.3 |
| 6 | 3.38 | 96.4 | 0.71 | 92.9 |
| 7 | 3.29 | 96.5 | 0.70 | 93.0 |
| 8 | 3.48 | 96.3 | 0.70 | 92.9 |
3、攪拌時間對混凝效果的影響，結果如下表。
| 攪拌時間 | 剩余藻細胞密度 | 除藻率 | 剩余濁度 | 除濁度率 |
| 2 | 10.6 | 98.9 | 1.13 | 88.7 |
| 3 | 6.81 | 93.5 | 0.83 | 91.7 |
| 4 | 3.52 | 96.4 | 0.72 | 92.9 |
| 5 | 4.14 | 93.6 | 0.83 | 91.3 |
| 6 | 6.40 | 93.2 | 0.97 | 90.3 |
4、PH對藻除濁度的影響，結果如下。
| PH | 剩余藻細胞密度 | 除藻率 | 剩余濁度 | 除濁度率 |
| 6 | 2.38 | 98.4 | 0.71 | 92.9 |
| 6.5 | 4.82 | 95.3 | 0.71 | 92.9 |
| 7 | 5.45 | 94.2 | 0.72 | 92.8 |
| 7.5 | 5.29 | 93.3 | 0.81 | 91.9 |
| 8 | 5.39 | 93.2 | 0.83 | 91.7 |
我們采用正交試驗，得出以下幾點結論。
(1)通過正交實驗的研究表明,用聚合氯化鋁鐵(PAFC)和H202處理微污染的水體中藻類較適宜的條件是ρpAPC =20 mg/L,pu0,=6 mg/L,pH為7,攪拌時間為4 min。在此條件下，除藻率達96.6% ,除濁度率為93%。
(2)用聚合氯化鋁鐵處理微污染水體中藻類的過程中，聚合氯化鋁鐵的用量是影響藻類去除的重要因素。在正交實驗條件下除藻的結果具有重現性。方差分析和顯著性分析表明,正交實驗確定的最佳絮凝條件是可靠的。
(3)聚合氯化鋁鐵和H202的復配能較好地去除微污染水體中藻類和降低水體的濁度,本研究實驗為微污染水源的水處理提供了有益的借鑒。