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臨海童燎水庫錳的季節(jié)性超標原因分析及治理對策論文
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，但過多的攝入則會給人體帶來危害。人體攝入錳過量時，會影響生殖機能，錳中毒也可造成中樞神經系統(tǒng)病變，嚴重者可出現(xiàn)帕金森氏綜合癥，對大腦造成嚴重破壞，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)境質量標準》(GB3838-2002)規(guī)定集中式生活飲用水水源中錳的標準限值為 0.1mg/L。
臨海市童燎水庫是一座以灌溉為主，結合防洪、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，造成為民水廠的出廠水、管網水錳超標，對城市供水安全構成了一定威脅。本文對海童燎水庫錳的季節(jié)性超標原因進行分析，并提出錳超標的多項治理措施。
2. 童燎水庫錳超標的原因分析
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生或排放的煙、塵、氣溶膠等，此外還與大氣和降雨、農業(yè)施肥有關。我們對水庫周圍進行了調查，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)計資料表明，土壤中錳的平均含量約為 500~900 mg/kg，當土壤的酸度較低時 (pH=5.5)，其中的錳經氧化 - 還原作用，并經雨水沖刷，很容易進入水庫或湖泊，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。
2.2童燎水庫錳含量的季節(jié)性垂直分布超標特征
通過監(jiān)測，我們發(fā)現(xiàn)童燎水庫的錳超標主要發(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，而在夏末秋初的 8.9.10 月份，則會出現(xiàn)原水中錳含量超標，有時錳含量甚至可達 1.0mg/L，超過國家標準 10 倍，從而導致以童燎水庫為原水的為民水廠的出廠水、管網水出現(xiàn)錳超標現(xiàn)象。
3. 錳超標的治理措施
由于原水錳含量超標，如果不采取措施，必將導致飲用水中錳含量超標。因此必須采取有力的措施，使水廠出廠達標。
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。如果通過設計取水塔，不同季節(jié)進行優(yōu)化分層取水，當出現(xiàn)錳超標現(xiàn)象時，抬高取水口位置，保證取到錳含量達標的水源。但改變取水口需要一定的施工時間，不能用于應急處置。
3.1.2采用泄洪方式使庫水流動
通過泄洪的形式，讓上下層水體對流，從而使底層水錳濃度降低，使水廠取水達標。周俊杰等報道，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。實踐證明，采用泄洪的方式是一種簡單、實用，行之有效的治理措施，2013 年為民水廠發(fā)生錳超標事件后，采用泄洪的方式，使水廠取水達標，供水恢復正常。
3.2在水廠凈水工藝中增加除錳工藝和設備
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，通過細菌來去除水中的錳，但生物接觸法處理能力弱，對于高含錳水效果不明顯 ;(3)化學氧化法一利用氯氣、臭氧、二氧化氯、高錳酸鉀等強氧化劑將二價錳氧化成二氧化錳，使其沉淀或經過濾去除。
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置除錳工藝。在原水錳超標，常規(guī)處理無法滿足除錳要求情況下，通常需采用應急處理工藝，而化學氧化法則可較好地用于應急處理。但不同的化學氧化法也存在不同的缺點，液氯是應用最為普遍的，但很容易與水中的有機物反應產生致癌物三氯甲烷，限制了其今后的使用 ;臭氧的氧化能力很強，但是容易將 Mn2+氧化為 MnO4-，MnO4-易穿過濾池，進入輸水管線;尋求安全、經濟、高效的除錳氧化劑十分必要。目前研究得較多的化學氧化法有高錳酸鉀氧化法和二氧化氯預氧化工藝。
4. 結論
(1)臨海童燎水庫錳含量的超標具有季節(jié)性特征，在每年的夏末秋初，水庫中下層易錳含量超標。
(2)在每年的 9.10 月份，錳濃度在水庫中的分布與水深有關，越接近庫底，錳含量越高，呈垂直分布特征。
(3)解決錳含量超標的措施主要有水庫源頭解決與水廠增加去除錳工藝。進行分層取水或采用泄洪方式使水庫水對流，可以從源頭解決錳超標問題。在水廠增加高錳酸鉀氧化法或二氧化氯氧化法除錳，可以使水質錳含量達標，但工藝復雜，對水廠操作人員要求高，不易控制。
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