1 西大洋水庫水質狀況
保定中法供水有限公司(以下簡稱水廠)的源水取自保定市唐縣境內的西大洋水庫(取水口位于水庫底部)，采用的工藝流程為：進廠水閥室→前加氯→加藥混合→配水井→折板反應池→平流沉淀池→V型濾池→加氯消毒→清水池→加壓泵站→市區管網。在全年的大部分時間里水庫的水質能夠滿足保定市的用水要求，但是在每年的7月—11月將出現水質惡化情況，即氨氮、溶解性錳和硫化氫含量高(見表1)，嚴重影響了水廠的正常運行，出水水質得不到保證。
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表1 超標物質含量 mg/L
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項目
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氨氮
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溶解性錳
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硫化氫
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實測峰值
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1.4
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0.36
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1.14
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標準值
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＜1
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0.1
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0.02
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2 采取的措施
水廠在原有加氯設施(水庫渠首和水廠前加氯)的基礎上，分別在水庫渠首和水廠增設了投加高錳酸鉀工藝。
水庫水經放空洞流入前池(水深為3～4m，面積約為2400m2)后進入輸水管，在兩條輸水管(分別記作Ⅰ、Ⅱ，同管徑但流量不同，在水廠用管道相連以均衡流量)的進口處投加高錳酸鉀，之后在距進水口約30m處的輸水管上投加氯(原水從前池流到水廠大約需要20h)。原水流入水廠后首先在輸水管上投加高錳酸鉀，再在其后5m處分別投加氯和聚合氯化鋁，經靜態混合器混合后進入配水井。
3 運行水質分析
在2001年7月初，當原水出現溶解性錳超標的情況后,開始按進廠水中溶解性錳含量的1.8倍投加高錳酸鉀；7月12日開始又在渠首按原水中溶解性錳含量的1倍(后增至1.2倍)投加高錳酸鉀，同時投加氯(2mg/L)。表2為錳的變化情況。
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表2 各工藝點水中總錳和溶解錳的變化 mg/L
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項目
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進廠水總錳
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進廠水溶錳
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濾前水溶錳
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濾后水總錳
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Ⅰ線工藝
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0.25
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0.07
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0.02
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＜0.01
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Ⅱ線工藝
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0.25
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0.06
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＜0.01
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＜0.01
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注：處理輸水管Ⅰ進水的工藝為Ⅰ線工藝，處理輸水管Ⅱ進 水的工藝為Ⅱ線工藝。
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由表2可以看出，在渠首投加高錳酸鉀的優點得到充分的體現：①運行非常穩定。進廠水中的溶解性錳含量基本控制在0.1mg/L以下，濾前水中溶解性錳含量＜0.03mg/L，總錳在濾前的平均去除率達到了72%，濾后水中的總錳含量＜0.01mg/L；②高錳酸鉀作為氧化劑可以利用從渠首到水廠這段時間與水中的溶解性錳進行充分接觸氧化，如在渠首按原水中溶解性錳含量的1～1.2倍投加高錳酸鉀，則進廠水的溶解性錳含量＜0.1mg/L,既節約了成本,又有利于水廠的安全運行。
然而，在9月14日后水庫水體中產生大量的硫化氫，這對渠首投加高錳酸鉀產生了負面作用，即隨著投量的增加則溶解性錳也相應增加。為了證實硫化氫對高錳酸鉀投量的影響，筆者進行了大量的試驗，結果見圖1。
由需錳量試驗Ⅰ的曲線可知，當原水中有硫化氫時，隨著高錳酸鉀投加量(0～1.3mg/L)的 增加則溶解性錳的含量也相應增加，這是因為高錳酸鉀會與硫化氫反應生成Mn2+。
由需錳量試驗Ⅱ的曲線可知，由于從取水口至水廠過程中有部分硫化氫揮發，因此當高錳酸鉀投加量達到0.66mg/L時溶解性錳就明顯呈下降的趨勢，這說明水體中的硫化氫含量直接影響到高錳酸鉀的投加量。
由需氯量試驗曲線可知，只有當氯的投加量達到5mg/L時溶解性錳才明顯下降。這些試驗說明硫化氫的還原性比Mn2+要強，它先于Mn2+與氧化劑反應。
考慮到投加高錳酸鉀會導致水中溶解性錳的增加，所以渠首的加氯量從9月20日起上升到6mg/L，而渠首的高錳酸鉀投量逐漸降至零，此時各工藝點水中的總錳和溶解性錳的變化情況見表3。
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表3 各工藝點水中總錳和溶解錳的變化 mg/L
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項目
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進廠水總錳
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進廠水溶錳
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濾前水溶錳
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濾后水總錳
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Ⅰ線工藝
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0.31
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0.28
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＜0.01
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＜0.01
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Ⅱ線工藝
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0.31
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0.27
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＜0.01
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＜0.01
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表3的結果表明，當水體中出現硫化氫后通過提高渠首的加氯量(6mg/L)和投加少量高錳酸鉀能夠將水中的硫化氫基本去除(進廠水中的硫化氫含量＜0.01mg/L)。另外，水廠內的高錳酸鉀投量按水中溶解性錳含量的2～2.5倍來投加就可使進廠水中的溶解性錳基本被完全氧化，這也說明了原水中的硫化氫在進廠前去除情況良好。
與前期的濾前總錳去除情況相比，9月15日以后沉淀池的除錳效果要差些，原因是前期渠首投加的高錳酸鉀在輸水過程已氧化部分水中的錳(減輕了水廠的除錳負荷)，而后期渠首投加的氧化劑主要用于去除硫化氫，除錳集中在水廠(增加了水廠的除錳負荷)。然而不管怎樣，只要將溶解性錳完全氧化，就能有效地將水中錳去除而保證水質(見表4)。
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表4 2001年6月—10月的出廠水水質
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項目
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色度(倍)
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濁度(NTU)
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氨氮(mg/L)
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錳(mg/L)
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CODMn(mg/L)
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TOC(mg/L)
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余氯(mg/L)
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氯仿(μg/L)
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平均值
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1
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0.07
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0.02
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＜0.01
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1.43
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1.67
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0.46
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23.59
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4 結語
含氨氮、錳、硫化氫高的源水通過采取投加高錳酸鉀和氯措施，可使出廠水水質達到國家《生活飲用水衛生規范》。
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