地下水源高锰、高氨氮污染风险分析与应急处理技术

ujesemofukora

调查研究较少，无法为地下水污染的控制、管理提供足够的依据。
1某市水质基本特征
2006年、2011年分别对M市的E厂、F厂水源地管井水质状况进行了监测分析，取样数超过可利用管井总数的80%，检测指标包括铁、锰、浊度等21项主要水质指标，结果显示，两厂水源地管井水质状况具有较强的相似性。
两厂管井不同水质指标含量差别较大。根据水质指标的超标率、超标倍数以及对水厂工艺的影响，可将主要水质指标分为超标因子、临界因子和微量因子三类。其中，超标因子主要包括锰、铁、氨氮、亚硝氮，尤其以锰污染最为严重，超标率在60%以上；临界因子主要包括浊度、pH值、色度、溶解性固体和氟化物，超标倍数较小；微量因子包括氰化物、六价铬、锌、汞等，此类因子含量低，且多数处于未检出水平，常规状况下不存在安全隐患。
2高锰、高氨氮污染风险分析
从对2006-2011年E，F厂进厂原水水质监测结果的统计来看，锰、亚硝酸盐是水厂原水主要超标因子，但超标率低（低于10%），超标倍数小（低于国家标准2倍），水厂现行工艺可基本满足出水安全的需要；但从E 厂和F厂地下水源地管井水质检测统计结果可以看出，地下水源地管井存在严重的锰、铁、氨氮超标的现象，水厂采用的管井优化取用方案使得水厂原水水质得到“改善”，从一定程度上掩盖了潜在的安全隐患。
因此，为进一步查明水源地主要超标因子的污染特征，确定地下水源水厂原水风险特征，对两厂水源地管井中氨氮、亚硝氮、铁、锰及有机物进行了为期一年的连续监测，结果如表1所示。表中括号内为管井全开时污染物的最大负荷预测，由可利用管井产水能力及污染因子最大检测值推算所得。
表1 E 厂、F 厂地下水源地管井主要污染指标统计（mg/L）
井类型 指标
氨氮
锰
铁
CODMn
亚硝氮
E厂
水
源
地
潜水井
0.01-8.80
0.024-1.160
0.038-1.080
0.74-2.36
0.003-0.050
混采井
0.0l-1.51
0.061-0.621
0.019-2.765
0.74-2.06
0.0005-0.058
承压井
0.01-0.71
0.024-0.816
0.019-1.406
1.20-1.86
0.0005-0.052
总计
0.01-8.80
0.024-1.160
0.019-2.765
0.74-2.36
0.0005-0.058
F厂
水
源
地
潜水井
0.01-3.62
0.024-0.828
0.019-0.377
0.49-1.96
0.003-0.633
混采井
0.01-3.49
0.024-1.069
0.019-0.553
0.49-3.51
0.006-0.130
承压井
0.01-5.32
0.024-1.000
0.019-0.778
0.41-2.78
0.005-0.116
总计
0.01-5.32
0.024-1.069
0.019-0.778
0.41-3.51
0.003-0.633
综上所述，由于水厂采取了优化管井组合的取水方式，使得进厂原水水质安全性有所提高；但是，从对地下水源地管井主要超标污染物的检测、分析结果来看，地下水源地管井水质存在锰、氨氮及铁、亚硝氮超标现象，尤其以锰、氨氮污染最为严重，地下水源水厂原水存在高锰、高氨氮污染风险，出水安全隐患较高。
3 高锰、高氨氮污染的应急处理技术
3.1 试验系统设计
根据M城市地下水低浊度的的水质特点，试验系统省去沉淀单元，高锰酸钾与原水混合后，经管式反应器微絮凝后直接进入滤池，系统主要包括配水管路、加药系统、管式反应器、滤柱和反冲洗系。试验原水由管井和集水干管出水配置，以 Mn2+为控制指标，在进水锰平均浓度为 0.4mg/L 和 0.7mg/L 条件下，研究高锰酸钾氧化+砂滤对污染物的去除效果。
3.2 试验效果分析
（1）进水 Mn=0.4mg/L 条件下的试验
在进水 Mn=0.4mg/L 的条件下，考察高锰酸钾氧化+砂滤工艺对铁、锰、氨氮、有机物的综合去除能力，主要污染物出水浓度随时间变化规律如图 1所示。
图 1 Mn=0.4mg/L 时高锰酸钾氧化+砂滤工艺净水效果
从图中可以看出，高锰酸钾氧化+砂滤工艺对铁、锰、氨氮的去除效果较好，但对有机物的去除能力有限。
（2）进水 Mn=0.7mg/L 条件下的试验
高锰酸钾氧化+砂滤工艺可满足低污染负荷下净水安全的需要，这里进一步提高进水负荷，重点考察高锰酸钾氧化+砂滤工艺对铁、锰和氨氮的去除能力。主要污染物出水浓度随时间变化规律如图 2所示。
图 2 Mn=0.7mg/L 时出水效果
结果显示高锰酸钾氧化+砂滤工艺对铁的去除效果较好，在高锰酸钾投加量充足的条件下，出水铁浓度低于 0.05mg/L，且变化稳定；高锰酸钾氧化+砂滤工艺可应对最高进水锰负荷为 0.7mg/L，当负荷继续增大时，出水安全风险也随之升高；高锰酸钾氧化+砂滤工艺对氨氮去除能力有限，约为 0.5-0.6mg/L，当进水负荷大于 1.1mg/L，存在出水安全隐患。
（3）工艺处理能力分析
从上述试验结果可以看出，高锰酸钾氧化+砂滤工艺可应对的锰、氨氮最大负荷分别为 0.7mg/L 和 1.1mg/L，且该工艺投资小、启动快、运行简单、管理维护方便，满足应急处理对快速响应的要求，可作为M城市地下水源水厂应对高锰、高氨氮风险的应急处理技术。
4 结束语
本文针对案例城市地下水源水厂原水存在的高锰、高氨氮污染风险和消毒工艺对污染物去除能力有限的问题，提出了高锰酸钾氧化+砂滤的应急处理工艺，考察了工艺对主要污染物的去除效果，文中提出的高锰酸钾氧化+砂滤工艺启动快，运行、维护方便，满足现阶段案例城市地下水高锰、高氨氮风险应急处理的需要。
参考文献
[1] 丁桑岚.环境评价概论[M].北京：化学工业出版社，2001.
[2] 李祚永，丁晶，彭荔红.环境质量评价原理与方法[M].北京：化学工业出版社，2004
[3] 闫英战，杨勇，陈爱斌. 可拓神经网络在水质评价中的应用[J].人民长江，2010，41（15）：27-30.