全 文 ：34　 给水排水　Vol.35　No.6　2009
赤豆螺在生物接触氧化工艺中的危害及其去除研究
包卫彬1 　张　硕2 　李涵婷3 　张玉先1
(1 同济大学环境科学与工程学院 ,上海　200092;2 上海市政工程设计研究总院 , 上海　200092;
3 巴马丹拿建筑设计咨询有限公司 , 上海　200051)
　　摘要　赤豆螺在生物接触氧化池中 ,会大量生长繁殖 ,啃食生物膜 ,影响净水效果。针对赤豆螺
的生长因子和栖息条件 ,研究其生长和抑制规律 ,并探讨除螺措施。试验结果表明:单个成体螺一周
内可啃食一根纤维丝;固定式填料和悬浮填料均不能避免挂螺;采用先排空晾干再水力冲洗 ,能明显
清除螺 ,且简单可行;预加氯和次氯酸钠浸泡杀螺效果不佳;预设气浮工艺可完全杜绝成体螺和螺卵
进入生化池 ,安全可靠。
关键词　生物接触氧化　赤豆螺　气浮　微污染水源水
　　生物预处理是微污染水源水经济有效的处理工
艺之一。其中 ,生物接触氧化技术因对贫营养水源
有良好适应性而倍受关注 ,国内已有多个工程实
例[ 1 , 2] 。在一些生物接触氧化池的运行中 , 常常发
现大量长螺 ,并对生物膜形成破坏 ,影响处理效果。
因此 ,分析螺的生活状况 ,研究抑制和杀灭除螺的方
法 ,对于工程设计和运行维护十分必要 。通过试验 ,
本文研究了软体动物对生物预处理的影响 ,并探索
工程上的控制措施 ,提出可行方案 。
1　工程概况
1.1　生物预处理
某工业净水工程采用上海郊区小河河水作为原
水 ,处理工艺采用生物接触氧化 —混凝 —气浮 —无
阀滤池。生物接触氧化池设 2座 ,每座接触区平面
尺寸 54 m2 ,有效水深 6.5 m ,有效容积 630 m3 ,设
计容积负荷 0.24 kgBOD/(m3 ·d),采用传统的丝
状弹性填料。鼓风机通过底部的微孔曝气管对池内
充氧 ,固定的 ABS 工程塑料管布水。池顶封闭 ,仅
留若干检修孔 。
原水常年水温 2 ～ 31 ℃,溶解氧 1.4 ～ 2.5 mg/ L ,
pH 6.9 ～ 7.4 ,浊度30 ～ 72 NTU ,CODMn 11 ～ 24 mg/ L ,
NH3 -N 3.4 ～ 6.8 mg/ L ,藻类 1.5×106 ～ 6.3×108
个/L。
1.2　赤豆螺的生长与繁殖
工程运行后 ,接触氧化池内大量生长肉眼可见的
体小淡水螺。大小不一 ,成群附着在填料绳上。初步
判断属于前鳃亚纲赤豆螺(B ithynia f uchsiana),此
外还发现少量水蚯蚓(limnodri lus sp)。
螺壳小 、呈卵圆形 ,薄且易碎 ,壳高一般不超过
5 mm ,壳层有 4 ～ 5个 ,腹足较大 ,触角两个 ,带石灰
质的厣。它的运行方式多样 ,可爬行于绳丝或池壁 ,
也可小范围游动于不同深度的水中 。它们主要附着
在填料中心的悬挂绳和池壁上 ,上部绳螺量较多 ,每
厘米绳上达10 ～ 15个 ,底部绳上每厘米有8 ～ 10个 ,
0.45 mg/L 以下 , TN 平均在 15 mg/L 以下 ,均满足
设计要求 。
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　　&通讯处:214072 无锡市隐秀路 901 号联创大厦西
塔楼
E-mail:jll158@163.com
收稿日期:2009-02-06
DOI :10.13789/j.cnki.wwe1964.2009.06.016
给水排水　Vol.35　No.6　2009 35　
图 1　粘附螺的丝状填料
纤维丝上鲜有大螺附着(见图 1)。
螺进入生化池后 ,在适宜的环境下快速生长。成
熟的螺产卵数目不等 ,螺卵包裹于半透明的肾形胶质
卵袋 。池壁近水面处可见大量透明成团的螺卵。水
温20 ℃左右 ,12 ～ 15 d后 ,卵可孵化成肉眼可见 、直
径约 0.5 mm 的幼螺 ,约两个月成熟。
2　螺的特点
2.1　生长条件
在食料充足 、环境适宜和存在附着栖息地的条
件下 ,螺才能生活和繁衍 。
(1)食料。填料上的生物膜 、原生动物和后生
动物 ,水中含有的大量藻类和有机颗粒物 ,都是螺的
食饵 。
(2)环境 。上海春天持续时间长 ,利于螺繁殖 ,
冬天水温高于零度 ,螺类潜伏水下仍能生存。过冬
入春后 ,螺开始产卵繁衍 。河水 pH 接近中性 ,不存
在较高浓度的毒性物质 ,而池中部水流趋于平缓利
于螺类固着 , DO 高达 4 mg/L 为螺类提供了有氧
条件 。
2.2　水力特性
螺在水中扩散的主要水力特性包括:①螺主要
靠腹足在池壁或附着物上缓慢爬行 ,故活动范围较
小 ,栖息地相对固定 ,不能自行迁移远方 ,但可逐渐
扩散到整个池子;②螺在水中无附着时主要为下沉
运动 , 密度平均值约为 1.92 g/cm3 , 相对较难
沉淀[ 3] 。
3　螺对生物预处理工艺的影响
螺属大型软体动物 ,是生物膜系统中食物链的
最后环节。有研究表明 , 螺可去除叶绿素 a 达
2%[ 4] 。但是 ,它们更多带来不良后果 ,比如啃食生
物膜 ,侵占填料 ,排泄物难以沉降而增大出水 SS 。
螺产生的口腔分泌物和粪便成分尚不明确 ,存在危
害健康的可能性 。小螺和卵可能穿透接触氧化池 ,
在后续工艺(尤其是滤池)中生长繁殖 ,威胁水质
安全 。
3.1　试验方法
3.1.1　啃食生物膜试验
取 1 L 烧杯分别倒入去离子水和原水 ,放入刚
从生物接触氧化池剪下的黄褐色纤维丝 ,再分别加
入不同大小的活螺 ,混合培养 ,定时取出观察纤维丝
和镜检生物膜 。
3.1.2　对工艺运行影响试验
取填料和螺进行混合培养小试 。研究不同温度
和进水条件下 ,螺分布密度对生物工艺处理效果的
影响 。填料上的螺密度则以长 1 cm 的绳丝为准
计数 。
3.2　测试指标
水质分析指标主要包括:水温 、DO 、pH 、浊度 、
CODMn 、NH 3 —N 和藻类总数等。其中 , CODMn和
NH 3 —N分别采用酸性高锰酸钾法和纳氏试剂光度
法测定[ 5] 。藻类计数采用血球计数法[ 6] ,水样取 1 L ,
固定剂用鲁哥氏液[ 7] 。
3.3　试验结果与分析
3.3.1　啃食生物膜
为了对比螺在不同水质条件下对生物膜的啃食
作用 ,以去离子水和原水作对比 ,试验结果见表 1 。
其中 ,大写字母表示纤维丝上黄褐色生物膜的变化:
A ,肉眼无变化 ,均匀致密;B ,肉眼无变化 ,镜检观察
有缺口和痕迹;C ,肉眼可见光亮斑;D ,约半数光亮 ,
仍部分黄褐;E ,基本光亮。“ +” 、“ -”分别表示此
等级的加强或减弱 。
表 1　螺啃食生物膜试验
时间
/ d
去离子水 原水
小型螺
(1 mm)
中型螺
(3 mm)
大型螺
(5 mm)
小型螺
(1 mm)
中型螺
(3 mm)
大型螺
(5 mm)
0.5 A A A A A A
1.5 A B B A B B
2.5 A- C C+ A C C
4.0 B D D+ A D D
5.0 B E E B D+ D+
8.0 B+ E E B E E
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表 2　赤豆螺密度对生物接触氧化池处理效果影响
工况 水温/ ℃ DO/mg/ L pH 藻类/ 108 个/ L 浊度去除率/ % CODMn去除率/ % NH3 —N 去除率/ % 螺密度/个/ cm
1 6 4.9 6.9 0.45 24.4 15.2 11.4 14
2 14 4.6 7.1 0.67 38.3 23.2 26.7 15
3 26 4.3 7.4 1.28 45.8 27.9 32.1 23
4 22 5.1 7.0 1.15 50.4 31.2 36.2 24
5 8 6.0 7.2 0.76 11.7 17.5 15.5 18
　　分析表 1 可知 , 1 mm 的小螺对生物膜破坏作
用不明显 ,一周后仅造成轻微伤害 ,但是中大型螺啃
食作用明显加强 。这是因为:螺体大于 3 mm 后 ,生
命活动旺盛 ,所需食料较多 ,在藻类和其他微生物丰
富的原水中 , 9 d后也将啃食完生物膜 。水质较好
时 ,螺主要以成熟生物膜为食 ,纤维丝光亮速率变
快 ,破坏更严重 。
3.3.2　生产性影响
不同季节 ,生物接触氧化池的处理效果见表 2。
从表 2可知 ,生物接触氧化池 DO 和 pH 较稳
定 ,为螺提供了适宜环境 。螺自春季开始繁殖后 ,数
目急剧增长 ,附着在同一部位的数量几乎翻倍 ,绳上
和池壁布满大大小小的螺 ,栖息地也由离水面 0.5
m 扩展到 2 m ,池壁上最远蔓延到水面上 0.5 m 。
取出填料 ,夏季可见几乎每个螺都在爬动 ,冬季观察
半小时则不见活动。冬季 ,上海较少冰冻 ,池体封闭
避免了风雪和冰冻侵袭 ,因此大量的螺可成功过冬 。
生产中 ,氨氮去除率最高不超过 40%,比国内
类似工程低得多 ,尤其是高温期的处理效果差距较
大。这原本是微生物活动和繁殖最旺盛季节 ,净化
作用也该最好。但是 ,这也正是螺增长较快的时节 ,
占据填料 ,啃食生物膜 ,直接影响去除效果。并且 ,
肉眼可见螺的粪便碎物悬浮于水中 ,难以沉降而影
响水质。
4　抑螺措施
工程实践中 ,防止螺生长和繁殖可从杜绝螺源 、
短缺环境因子和避免栖息地等方面考虑 。对于有螺
的反应器 ,应设法使螺脱离填料 ,可采用水力冲刷或
使之死亡 ,富集螺于水面或池底进而去除 。从工程
可行方面 ,探讨以下几种方法 。
4.1　化学杀螺
4.1.1　特效药剂
农业和防疫学中 ,在螺较集中的地方 ,常用五氯
酚钠等水浸液灭螺[ 8] 。这些合成灭螺剂对人体多有
毒害 ,且易造成环境污染 。
4.1.2　预加氯
运行中 ,曾在进水口处预加氯 0.5 mg/L。螺仅
仅放缓繁殖速度 ,仍然大量存在 ,并未被杀死或脱
落。这可能是因为 ,不良环境下螺可关闭厣 ,小剂量
的氯在整个池内浓度不高 ,不能有效杀灭螺体。
4.1.3　次氯酸钠
以小试研究浸泡填料杀螺的可能性 。将浓度
10%的 NaClO 溶液稀释 100倍 ,取 1 mL 、2 mL 和 3
mL 分别滴至放有若干大小螺的 500 mL 烧杯中 ,记
录不同时间后杯壁上粘附的螺数 ,按脱附杯壁百分
数计沉淀去除率。
经计算 ,两个烧杯的有效氯浓度为 0.2 mg/L 、
0.4 mg/ L 和 0.6 mg/L ,大中小的螺各取 5个 ,试验
结果见图 2 。
图 2　螺脱附率
由图 2可知 ,螺的生存能力较强 ,不易被次氯酸
钠杀死。1 h之内 ,仅有 1 ～ 2个螺脱落杯壁沉降到
杯底 ,其他仍有活动迹象。根据 Gard 方程式 ,消毒
效果由灭活模型中的 CT 值控制 ,其中 C为消毒剂
浓度 , T 为消毒接触时间 。2 h 后 ,CT 值最高超过
25 ,脱附率也仅有 20%。脱离池壁的螺均为小螺 ,
这可能是个体小而抗抑制能力弱 。因此 ,要杀死较
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大的成体螺 ,需要投加的 NaClO 溶液浓度过大 ,作
用时间太长 ,微生物基本同时被杀死。
取部分螺卵 ,进行浸泡杀卵试验 ,光学显微镜下
观察螺卵活动能力 ,计算杀卵率。结果发现 ,采用次
氯酸钠投加浓度仅为 0.2 mg/L 时 , 30 min后 5个
螺卵均被杀死 ,死亡率可达 100%。可见 ,对于器官
发育不全的螺卵 ,生存能力较弱 ,更易受到化学试剂
影响 ,见图 3 。
图 3　孵化状态的螺卵
4.1.4　硫酸铜
CuSO4 是最早用于灭螺的化学品 ,喷粉 4 g/m2
可使螺死亡率达 90%以上 。配制硫酸铜溶液 ,铜离
子的毒副作用较大 ,进行 0.4 mg/ L 、0.5 mg/ L 、0.6
mg/L 、0.7 mg/L 浓度下的浸泡杀螺试验 ,以螺脱离
杯壁为去除 ,试验结果见图 4。
图 4　CuSO 4 杀螺效果
由图 4分析 ,硫酸铜对螺有较好的杀灭作用。
30 min内 ,能把全部螺杀死 ,使其脱落后沉降。但
是铜离子毒副作用较大 ,不宜用更高浓度的溶液喷
洒填料。
4.1.5　加酸加碱
加酸或加碱 ,调 pH 至酸性或碱性 ,可以破坏螺
的生活环境和伤害螺体 ,但是要达到所需的较低或
较高 pH ,所加入的酸碱成本较高 。可考虑选用较
便宜的氨水。
4.2　水力冲刷和反冲洗
接触池反冲后 ,螺的数量减少不多 ,这可能是因
为螺粘附在绳上十分牢固 ,而且处于水力冲刷较弱
的填料中心 。用水力冲洗池壁上的螺 , 射流流速
1.0 m/ s 以上时效果较好 ,肉眼可见的螺基本被冲
到水里。冲刷填料则仍有少量螺附着在绳上 ,存有
大量生长的隐患。
4.3　排空
螺在干燥环境中不宜生存[ 9] ,因此取出一段填料 ,
悬挂于阴凉处 ,观察螺的脱落规律。结果发现 , 3 h
后 ,填料开始发干 ,大部分螺微微活动。6 h后 ,有
螺脱落下来 ,绳上的螺附着不动 , 12 h后约一半的
螺脱离填料 ,此时用水冲洗绳 ,绳上的螺基本脱离
下来。微生物生存能力比螺要强 ,放在水中几天
即可恢复 。因此 , 采用排空晾干法可行 。实际操
作中 ,可先将池内排空两三天 ,再进水和曝气冲刷
排除螺体 。
4.4　不同填料的影响
不同的填料具有不一样的结构 ,可能对螺栖息
的影响存在差异 。紊动的水中 ,悬浮填料相互碰撞
摩擦 ,有可能使附着的螺脱离。采用球状悬浮填料
进行试验 ,7 d后发现每个填料球上存在 4 ～ 5 个小
螺 ,见图 5 ,两周后则布满球体 。可见 ,悬浮填料的
碰撞作用并不起效 ,这是因为仅边缘存在较高强度
摩擦 ,难以阻止螺附着。
图 5　悬浮填料一周挂螺
4.5　气浮前置
该工业水厂采用“弹性填料生物接触氧化—
DAF”工艺的给水工程中 ,生物预处理构筑物内发
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生大量螺滋生繁殖 ,严重影响生物处理效果 ,见图
1。以同样水源水进行中试对比试验 ,接触氧化工艺
之前设置气浮 ,即混凝—气浮 —生物接触氧化 ,一体
式的生物反应器设计流量为 1 m3/h , HRT 为2 h ,
选用旋转填料 。长达一年的运行中 ,填料和池壁上
没有发现任何螺 。这可能有以下几个原因:所用铝
系混凝剂对螺卵有杀伤作用;气浮能有效去除螺卵
和小螺;敞口露天使光照不利于螺生存 。因此 ,工艺
组合上 ,将气浮置于接触氧化前面可完全防止螺滋
生 ,是一种可靠的方法。
4.6　其他措施
4.6.1　取水头部罩体
螺在水体中呈表 、底两层分布的特点。进水可
采用罩形拦渣喇叭口汲取中间层水体 ,避免附着螺
的漂浮物进入管道。
4.6.2　沉螺池和筛网
原水中有大量螺时 , 可设沉螺池加拦网工程。
沉螺池可与进水井建成一体 ,设计时确定池内水流
速度应满足不产生推移运动 ,池长宜为螺沉降水平
距离的 1.5倍。
4.6.3　粗滤
生物预处理池前设置粗砂滤池 ,拦截去除螺。
但是 ,有可能螺在池壁和滤料中生长繁殖 ,造成滤池
堵塞 。滤池反冲洗尚不能圆满解决该问题。
4.6.4　喷洒化学药物
为了充分发挥药剂浓度 ,可先将池中的水排空 ,
然后用氯硝柳铵喷洒杀螺 ,每年春夏秋三季定期喷
洒 1次。也可用 2.5∶1 000 000的血防 67 浸杀或
喷杀螺体 。喷洒药物后 ,需要清理池内死螺 ,并洗净
填料 。该方法的废液可能会污染环境 ,需要处理。
也可用 1%或更浓的食盐水喷洒使螺脱落 ,然后用
水冲洗。
4.6.5　生态药剂
利用活体植物和微生物的有效成分浸出液灭螺
是近年灭螺研究的热点。该法操作简便 ,费用较低 ,
对环境安全 ,灭螺效果较好[ 10] 。本技术尚未有大规
模现场应用和商品化生产 ,在水处理中的应用和对
水质的影响尚待研究 。生态药剂灭螺是值得探索的
新思路。
5　结论
(1)螺是高等软体动物 ,极易在生物预处理池
内大量生长繁殖 ,啃食生物膜 ,占据填料 ,导致工艺
去除效果下降 ,对生物预处理影响较大 。
(2)加氯和次氯酸钠等化学药剂清除螺效果不
佳。先放空晾干再水力冲洗 ,在工程上易于实施 ,能
控制螺的数量 。但是该法无法彻底清除螺 ,每隔几
个月应再次冲洗。
(3)前置气浮可完全杜绝小螺和螺卵进入生化
池 ,效果显著 。
(4)不同填料均存在螺附着的条件 ,预处理中
DO 、水温和 pH 等水质条件也适合螺生长 ,这些环
境因素不宜改变。螺生存尚存许多需要探索的不明
因素 ,其他环境因素对灭螺效果的影响有待进一步
研究 。
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收稿日期:2009-04-09