单位中国铁路上海局集团有限公司合肥给水所 安徽合肥 230011
摘要：随着我国经济的快速发展，一方面人们生活水平不断提高，对生活饮用水的水质要求越来越高，而另一方面生态环境问题日益突出，原水水质持续恶化，净水达标率不断降低。直接反映到我们铁路供水企业身上就是我们的饮用水水源持续恶化，水质处理愈加困难。锰含量偏高给我们常规水质处理工艺（混凝——沉淀——过滤——消毒）带来较大挑战，通过近几年制水观察和一些工作尝试（采用适当剂量的高锰酸钾预氧化处理、调整净水剂的投加量等），通过数据分析不断调整制水过程，基本解决了锰含量偏高影响出厂水水质问题。
关键词：锰含量偏高；二氧化氯消毒；水质影响；措施与对策
1.锰对人体以及对出厂水感官指标的影响
锰广泛的存在生物界中，锰在人体内含量甚微，适量的锰对人体健康有益。然而饮用水锰过多，可引起食欲不振，呕吐，腹泻，胃肠道紊乱，大便失常。据美国、芬兰科学家研究证明，人体中铁锰过多对心脏有影响，甚至比胆固醇更危险。锰超标会影响人的中枢神经，过量摄入对智力和生殖功能有影响。锰是《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中42个水质常规指标之一，在国标中的限值是每升水不超过0.1毫克。
锰含量偏高（采用二氧化氯消毒时）影响出厂水主要感官指标（浊度、色度），较高的浊度、色度很容易引起人们感官上的不快，使人产生嫌恶的感觉。
2.滤后水Mn超标（大于0.1mg/L）的原因分析（以铁路合肥东给水站自产水为例，水源为肥东县众兴水库下游店埠河）
滤后水Mn超标将直接导致出厂水水质不合格，这是直接的对出厂水水质的影响，我们也很容易通过日常监测发现。主要原因分析如下：
（1）外在因素
合肥东给水站自产水水源为肥东县众兴水库下游店埠河，取水头部位于店埠河下游。由于近几年社会经济飞速发展，店埠河河道附近新建许多工业厂房、养殖场，以及密集的居民生活区，因周边这些生产、经营、生活不达标污水的排放和渗流，导致店埠河水质日益恶化。
（2）地表水的普遍性
合肥东给水站自产水水源间接取水自肥东县众兴水库，与“地表水锰超标的情况主要发生在以大型水库作为水源地的水厂”具有一定的相似性。而地表水中的低价锰，由于其稳定性较强，不易被自然氧化，加上枯水期店埠河水流动性差，且春季藻类生长繁殖较快，决定了水体的氧含量比其他地表水都要低，河底积泥中大量的4价锰被还原成2价锰，溶于下层水中，随着季节变化温度上升，含有大量锰的水层上升至取水口，从而呈现季节性锰超标，所以在枯水期（4-5月份）店埠河中大多表现为锰超标。
目前合肥东给水站地表水处理工艺为常规水处理工艺（混凝——沉淀——过滤——消毒）见图1：
图1
当源水中Mn质量浓度高于0.35mg/L（检测最高值达0.65mg/L）时，现有常规工艺处理后出厂水中Mn2+质量浓度均高于国家标准的0.1mg/L。
3.滤后水Mn偏高对（采用二氧化氯消毒）出厂水主要感官指标（浊度、色度）的影响分析。
笔者所在铁路合肥东水厂采用复合二氧化氯（二氧化氯发生器：反应药剂为盐酸、氯酸钠，化学式为2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O）消毒，消毒投加点在滤后进清水池前。2014年4月中旬，铁路合肥东水厂出厂水（清水池水）浊度和色度逐日升高，4月21日已超过《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的限值，制水人员及时把相关信息汇报至笔者，由于第一次碰到这种情况，开始不知从何处下手，后与技术管理部化验室多次取不同部位水样检测比对分析，结合查阅相关水质处理资料，最终判定原因。
主要原因分析如下：
技术管理部化验室开展原水、滤前水、滤后水、出厂水主要常规项目（浑浊度、色度、锰、铁、游离余氯、二氧化氯、PH值、耗氧量）进行分析，发现除了Mn2+有明显升高外其他各项指标与前段时间无明显变化。检测数据见表1.
含锰的原水经常规处理之后，锰不能得到有效去除，仍然以溶解状态无色的Mn2+形式存在，所以滤后水色度小于7。在滤后投加二氧化氯消毒后，由于二氧化氯具有强氧化性，将Mn2+氧化成不溶于水的二氧化锰黄褐色胶体，反应方程式：2CLO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+12H++2CL-，导致出厂水色度、浊度都升高，从影响的程度来讲，对出厂水的色度影响远大于浊度。笔者所在水厂根据实践经验表明：当水中存在的二氧化氯大于0.1mg/L时，0.07mg/L的锰就会使水的色度超过国家标准（15度）。
4.措施与对策
4.1减少滤后二氧化氯投加量（滤后水锰含量低于0.1mg/L）
一些源水锰含量不是很高的或受季节性影响较大的，持续时间不长的水厂，不必进行较大的改造（更换滤砂或改造制水工艺）。当水厂常规处理后，滤后水含锰量低于0.1mg/L时，且持续时间较短时（不超过60天），其余时间滤后水含锰量较小时（低于0.05mg/L，同时应考虑滤后水浊度、色度的富裕量），每次锰含量异常会导致出厂水色度、浊度偏高甚至超过现行国家标准。这种情况是由于滤后投加二氧化氯过大（大于0.18mg/L）所致。以笔者所在水厂为例，针对这种情况，我们大大减少滤后二氧化氯的投加量，滤后二氧化氯的投加量控制在0.1 mg/L以下，这时二泵清水池的色度控制在10度以下，浊度控制在0.6NTU以下。为保证出厂水（三泵）消毒剂常规指标满足要求，可在进三泵水池前增加二氧化氯的投加量。经过多次取样监测分析，可保证出厂水浊度、色度、消毒指标满足要求。
4.2采用增加高锰酸钾预氧化去除原水中的锰（滤后水锰含量高于0.1mg/L）
考虑到水厂生产实际（场地、资金投入等的限制），根据源水情况（源水锰含量基本在0.5mg/L以下），决定在混凝前投加高锰酸钾对源水进行预氧化处理。处理工艺（高锰酸钾预氧化——混凝——沉淀——过滤——消毒）见图2：
4.2.1去除原理：采用高锰酸钾预氧化去除源水中的锰，其基本原理是在中性条件下，利用高锰酸钾的强氧化性把中水2价锰氧化成4价锰，所生成的MnO2通过常规混凝沉淀、过滤去除。
4.2.2具体操作方法：源水中锰的去除效果与高锰酸钾、净水剂（聚合氯化铝）的投加量有直接的关系。高锰酸钾的投加采用湿式投加，配制高锰酸钾溶液的质量浓度为1%-1.5%（浓度较大易结晶堵塞计量投加泵），经过实验及参考相关资料确定高锰酸钾投加量与源水中锰的含量的关系---笔者所在水厂采用的是高锰酸钾的投加量是源水锰含量的1.9—2.0倍，投加时采用计量泵调节投加量。净水剂（聚合氯化铝）溶液的质量浓度为5%---10%（根据投加设备的投加能力确定），每日净水剂的投加量由实验确定、找到最优化的投加点，不能盲目靠经验确定。
注意事项：根据原水中锰的含量确定高锰酸钾的投加量，高锰酸钾预投加，然后进行六联搅拌实验，根据沉淀效果确定净水剂（复合氯化铝）的投加量。一般高色度、低浊度水的净水剂投加量愈大，处理效果愈好。另外，原水中锰的含量较高时，按比例投加高锰酸钾会导致沉淀池出水色度较高（可能超过100度），但经滤池过滤后色度会降至正常值（10度以下）。
5.结论
锰含量偏高对出厂水（消毒方式为二氧化氯消毒）的感官指标影响较大，可根据实际情况采用高锰酸钾预氧化处理并结合适量投加二氧化氯消毒剂的方法进行处理，保证出厂水相关指标符合要求。
说明：复合二氧化氯 目前我国二氧化氯发生器（盐酸+氯酸钠）现场制取方式，生成的CLO2量占总有效产物（CLO2+CL2）量的60%。
参考文献：
[1].杨威，杨艳玲，李星，李圭白《胶态水合二氧化锰絮凝离子的结构形貌及其混凝机理》。环境科学.第28卷第5期.2007年5月。
[2].郑晨，翁国永，《高锰酸钾预氧化去除某水库水中的锰技术及应用》，水处理技术，第38卷.增刊.2012年12月。
[3].钟永光，邱建峰《二氧化氯消毒至出厂水色度偏高问题的浅析与对策》。城镇供水.水质分析与监测.2012.NO.5
[4].《地表水（水库水）锰超标的原因、特点和处理方法分析》
论文作者:陈民强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
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