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臨海童燎水庫錳的季節(jié)性超標(biāo)原因分析及治理對(duì)策論文
1. 引言
錳元素在自然界中的豐度較高，廣泛存在于土壤、巖石、沉積物和環(huán)境水體中。錳也是人體正常代謝必需的微量元素，但過多的攝入則會(huì)給人體帶來危害。人體攝入錳過量時(shí)，會(huì)影響生殖機(jī)能，錳中毒也可造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變，嚴(yán)重者可出現(xiàn)帕金森氏綜合癥，對(duì)大腦造成嚴(yán)重破壞，并使得肝、腎及心肌出現(xiàn)變形改變。鑒于錳的高毒性及人體中的錳主要來源于飲用水，我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)規(guī)定集中式生活飲用水水源中錳的標(biāo)準(zhǔn)限值為 0.1mg/L。
臨海市童燎水庫是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、治澇和供水等綜合利用的中型水庫，工程曾于 1960年破土動(dòng)工，由于多種原因中途停工，直至 1973年 3 月才建成蓄水。大壩為粘土心墻壩，壩長 222 米，壩高 26.9 米 ;水庫正常水位 28.36m，正常庫容 1073萬 m3，校核洪水位 31.41m，總庫容 1361 萬m3。目前水庫水位 25.90m，庫容 890 萬 m3。水庫處于山谷地帶，無污染源。
近年來，每逢夏末秋初，童燎水庫原水易出現(xiàn)錳含量超標(biāo)，造成為民水廠的出廠水、管網(wǎng)水錳超標(biāo)，對(duì)城市供水安全構(gòu)成了一定威脅。本文對(duì)海童燎水庫錳的季節(jié)性超標(biāo)原因進(jìn)行分析，并提出錳超標(biāo)的多項(xiàng)治理措施。
2. 童燎水庫錳超標(biāo)的原因分析
2.1 水庫原水中錳的來源分析
一般水庫水體中，金屬錳的污染源主要來自于匯水區(qū)的外源和庫區(qū)的內(nèi)源污染。外源污染除來自工業(yè)污染因素，如冶金、加工、采礦業(yè)、鑄造、金屬焊接和切割過程中產(chǎn)生或排放的煙、塵、氣溶膠等，此外還與大氣和降雨、農(nóng)業(yè)施肥有關(guān)。我們對(duì)水庫周圍進(jìn)行了調(diào)查，水庫周圍目前沒有居住、禽畜養(yǎng)殖、漁業(yè)養(yǎng)殖、工業(yè)污染源和生活污染源。因此基本可排除外來人為污染。世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)資料表明，土壤中錳的平均含量約為 500~900 mg/kg，當(dāng)土壤的酸度較低時(shí) (pH=5.5)，其中的錳經(jīng)氧化 - 還原作用，并經(jīng)雨水沖刷，很容易進(jìn)入水庫或湖泊，并沉積在庫或湖區(qū)底層。庫底沉積物中錳的釋放，可造成水庫原水中錳含量超標(biāo)。
2.2童燎水庫錳含量的季節(jié)性垂直分布超標(biāo)特征
通過監(jiān)測，我們發(fā)現(xiàn)童燎水庫的錳超標(biāo)主要發(fā)生在夏末秋初的 8.9.10 月份左右。2013 年童燎水庫泵房出水口錳的監(jiān)測數(shù)據(jù)如表1所示。數(shù)據(jù)表明，除了8.9.10月份外，其他月份的原水中錳含量并沒有超標(biāo)，而在夏末秋初的 8.9.10 月份，則會(huì)出現(xiàn)原水中錳含量超標(biāo)，有時(shí)錳含量甚至可達(dá) 1.0mg/L，超過國家標(biāo)準(zhǔn) 10 倍，從而導(dǎo)致以童燎水庫為原水的為民水廠的出廠水、管網(wǎng)水出現(xiàn)錳超標(biāo)現(xiàn)象。
3. 錳超標(biāo)的治理措施
由于原水錳含量超標(biāo)，如果不采取措施，必將導(dǎo)致飲用水中錳含量超標(biāo)。因此必須采取有力的措施，使水廠出廠達(dá)標(biāo)。
3.1水源的治理措施
3.1.1采取分層取水的措施。
根據(jù)上述研究可知，如果水廠采用傳統(tǒng)的將取水口固定在水庫底部的取水方式，水廠所取到的是含高濃度錳的下層水。如果通過設(shè)計(jì)取水塔，不同季節(jié)進(jìn)行優(yōu)化分層取水，當(dāng)出現(xiàn)錳超標(biāo)現(xiàn)象時(shí)，抬高取水口位置，保證取到錳含量達(dá)標(biāo)的水源。但改變?nèi)∷谛枰欢ǖ氖┕r(shí)間，不能用于應(yīng)急處置。
3.1.2采用泄洪方式使庫水流動(dòng)
通過泄洪的形式，讓上下層水體對(duì)流，從而使底層水錳濃度降低，使水廠取水達(dá)標(biāo)。周俊杰等報(bào)道，采取泄洪措施后 , 原水的錳含量即由 1.70~2.0 mg/L 下降至 0.2~0.4 mg/L。實(shí)踐證明，采用泄洪的方式是一種簡單、實(shí)用，行之有效的治理措施，2013 年為民水廠發(fā)生錳超標(biāo)事件后，采用泄洪的方式，使水廠取水達(dá)標(biāo)，供水恢復(fù)正常。
3.2在水廠凈水工藝中增加除錳工藝和設(shè)備
目前去除錳的方法主要有 ：(1)接觸氧化法一利用曝氣和錳砂濾料去除水中錳，但是受濾料的限制，沖洗強(qiáng)度較難把握，處理效果不穩(wěn)定 ;(2)生物法一利用生物濾池，通過細(xì)菌來去除水中的錳，但生物接觸法處理能力弱，對(duì)于高含錳水效果不明顯 ;(3)化學(xué)氧化法一利用氯氣、臭氧、二氧化氯、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑將二價(jià)錳氧化成二氧化錳，使其沉淀或經(jīng)過濾去除。
我國的自來廠一般采用混凝沉淀過濾的凈水工藝，對(duì)水中溶解性錳幾乎無去除效果，而在凈水工藝中并未專門設(shè)置除錳工藝。在原水錳超標(biāo)，常規(guī)處理無法滿足除錳要求情況下，通常需采用應(yīng)急處理工藝，而化學(xué)氧化法則可較好地用于應(yīng)急處理。但不同的化學(xué)氧化法也存在不同的缺點(diǎn)，液氯是應(yīng)用最為普遍的，但很容易與水中的有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)生致癌物三氯甲烷，限制了其今后的使用 ;臭氧的氧化能力很強(qiáng)，但是容易將 Mn2+氧化為 MnO4-，MnO4-易穿過濾池，進(jìn)入輸水管線;尋求安全、經(jīng)濟(jì)、高效的除錳氧化劑十分必要。目前研究得較多的化學(xué)氧化法有高錳酸鉀氧化法和二氧化氯預(yù)氧化工藝。
4. 結(jié)論
(1)臨海童燎水庫錳含量的超標(biāo)具有季節(jié)性特征，在每年的夏末秋初，水庫中下層易錳含量超標(biāo)。
(2)在每年的 9.10 月份，錳濃度在水庫中的分布與水深有關(guān)，越接近庫底，錳含量越高，呈垂直分布特征。
(3)解決錳含量超標(biāo)的措施主要有水庫源頭解決與水廠增加去除錳工藝。進(jìn)行分層取水或采用泄洪方式使水庫水對(duì)流，可以從源頭解決錳超標(biāo)問題。在水廠增加高錳酸鉀氧化法或二氧化氯氧化法除錳，可以使水質(zhì)錳含量達(dá)標(biāo)，但工藝復(fù)雜，對(duì)水廠操作人員要求高，不易控制。
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