探討水質(zhì)處理技術(shù)在鐵嶺農(nóng)村飲水安全工程中的應(yīng)用

白偉鋒

(遼寧省水文水資源勘測局鐵嶺分局，遼寧 鐵嶺112000)

水污染不僅會造成數(shù)額巨大的社會經(jīng)濟損失，更會直接危害百姓的飲用水安全。據(jù)世界權(quán)威機構(gòu)調(diào)查表明，發(fā)展中國家的各類疾病80%是因為飲用了不衛(wèi)生的水而傳播的，全球每年約有2 000萬人死亡是飲用不衛(wèi)生水造成的。近年來，我國水質(zhì)污染突發(fā)事件不斷發(fā)生，對人民群眾尤其是農(nóng)村群眾的飲水安全造成了嚴重威脅。2012年，全國共發(fā)生542起突發(fā)環(huán)境事件，26起水污染事故不同程度影響到飲用水源地。在2013年發(fā)生的山西苯胺泄露事件，對多個省市的飲用水安全構(gòu)成了很大威脅。我們要從這些水污染事件中認真汲取經(jīng)驗教訓(xùn)，進一步做好農(nóng)村飲用水水源的保護及水質(zhì)處理工作，保障農(nóng)民群眾的飲水安全。

1 鐵嶺市農(nóng)村飲水工程狀況

1.1 鐵嶺市農(nóng)村飲水工程概況

由于鐵嶺市各地地理條件、水源條件不同，各地經(jīng)濟發(fā)展不平衡，鐵嶺市下轄五個縣(市)、2個區(qū)，農(nóng)村供水工程主要以集中供水和分散式供水兩種形式為主，其中利用分散式供水居多，農(nóng)村集中供水總?cè)丝?5.75萬人，其中飲用地下水人口40.76萬人，分散式供水總?cè)丝?76.58萬人，使用水井人口176.46萬人。由以上可以看出，鐵嶺的農(nóng)村飲用地下水的人口達到了農(nóng)村總?cè)丝诘?9.1%。而其中大多數(shù)農(nóng)村飲水工程沒有凈化設(shè)施。

1.2 鐵嶺市農(nóng)村飲水不安全現(xiàn)狀

農(nóng)村生活飲用水水質(zhì)尚存在多方面的問題有待解決。一方面是因為自然條件所致;另一方面，工業(yè)污染、養(yǎng)殖污染以及農(nóng)村生活垃圾等，對農(nóng)村飲用水水質(zhì)造成影響。一些農(nóng)村水源的消毒措施不到位，微生物超標等問題依然存在。

近幾年來，雖然鐵嶺市農(nóng)村人口飲水困難的情況得到了很大的緩解，供水安全及基本安全人口達到了161.78萬人，占全市農(nóng)村總?cè)丝谥械?2.1%，但是還有62.55萬人的農(nóng)村人口飲水問題處于不安全狀態(tài)，占全市農(nóng)村總?cè)丝诘?7.9%。根據(jù)鐵嶺市2014年制定的農(nóng)村飲水安全工程計劃，計劃2014年新建農(nóng)村飲水安全工程134處，解決11.63萬人的飲水不安全問題，是原計劃解決6.6萬人的176%。其中“十二五”規(guī)劃項目新建工程50處，解決4.26萬人;規(guī)劃外新建工程84處，解決7.37萬人。其他剩余人口飲水不安全問題計劃2015年及“十三五”期間陸續(xù)解決，全面完成鐵嶺市的農(nóng)村飲水安全工作任務(wù)。

2 探討農(nóng)村飲用水水質(zhì)處理技術(shù)的原因

鐵嶺市屬于遼北半干旱缺水區(qū)，區(qū)域面積全部位于遼河流域，雖然遼河干流的地表水水質(zhì)較過去有了很大好轉(zhuǎn)，但如果作為農(nóng)村飲用水的供水水源，對水處理工程的要求較高，需要很大的投資，因此農(nóng)村供水的水源應(yīng)該以地下水為主，但是部分地區(qū)地下水存在硬度、鐵和錳超標等問題，需要進行水處理后才能作為飲用水水源。

針對鐵嶺市農(nóng)村飲用水不安全的現(xiàn)狀，研究適合于鐵嶺市農(nóng)村飲水工程的水質(zhì)處理技術(shù)，有助于更好地解決鐵嶺市的農(nóng)村飲水安全問題。

3 鐵嶺市農(nóng)村飲用水水質(zhì)處理技術(shù)探討

3.1 電滲析技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

電滲析技術(shù)是在外加直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性(即陽膜只允許陽離子透過，陰膜只允許陰離子透過)，使水中陰、陽離子作定向遷移，從而達到離子從水中分離的一種物理化過程。

自1958年開始，中國工程西北設(shè)計院開展電滲析技術(shù)的研究工作，并取得了初步成果。自山西陽泉煤礦生活飲用水的電滲析淡化站1969年投入運轉(zhuǎn)以來，全國已有上百個單位使用了電滲析器。

3.2 臭氧、活性炭深度處理水質(zhì)及活性炭再生技術(shù)

受輕度污染的水，通過常規(guī)凈水工藝后仍不能達到國家生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749－2006)的，需要通過臭氧、活性炭深度處理或者活性炭再生技術(shù)進行處理。北京市市政設(shè)計院針對永定河引水的水質(zhì)情況及北京用水水質(zhì)要求高的特點，采用臭氧――活性炭聯(lián)合工藝，對水進行深度處理，處理后出水的色、臭、味、汞及有機磷等污染物質(zhì)濃度，均能達到國家生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749－2006)。與其他處理工藝相比較，臭氧、活性碳聯(lián)合工藝的凈水成本最低。

3.3 飲用水井中鐵錳的水處理技術(shù)探討

3.3.1 飲用水井中鐵、錳的來源

地下水中鐵錳的來源一般分為人為來源和自然來源。人為來源一般是人類活動(工業(yè)污染、養(yǎng)殖污染以及農(nóng)村生活垃圾等)產(chǎn)生的鐵錳通過各種方式進入地下水，自然來源通常是由于巖石和礦物中難溶化合物中鐵錳質(zhì)的溶解而致。

3.3.2 鐵錳的危害及鐵錳超標地下水對健康的影響

對人而言.鐵離子和錳離子都是人體所必需的微量元素，但當長期攝入超過一定限值(國家生活飲用水衛(wèi)生標準中規(guī)定:鐵限值為每升水中0.3 mg，錳限值為每升水中0.1 mg)的飲用水后，就會對人的身體造成危害甚至?xí)?dǎo)致中毒，進而會誘發(fā)人產(chǎn)生多種疾病。當人體攝入過量的鐵離子，在人的身體里累積到一定程度后，便會使人患上血色病.主要表現(xiàn)為糖尿病和心肌炎等。當人體攝入過量的錳離子，在人的身體內(nèi)累積到一定程度后，會誘發(fā)人患上肺炎、記憶力減退等病癥。在生活中，被空氣氧化的三價鐵離子會附著在衣物、潔具等需要水洗或沖刷的物體表面，形成很難清除的棕黃色斑點。在工業(yè)中，由于鐵錳離子的存在會形成水垢和泥渣，催化漂白劑的分解，并在產(chǎn)品上留下銹色斑點，同時影響能量傳遞和降低效率，所以鐵錳離子含量超過相應(yīng)工業(yè)用水標準限值的地下水不適宜作為對應(yīng)用途的工業(yè)用水。

3.3.3 含鐵錳地下水在鐵嶺市的分布狀況

在2002年鐵嶺市水環(huán)境監(jiān)測分中心對全市57眼地下水井的水質(zhì)監(jiān)測中，有33眼監(jiān)測井點(清河區(qū)1眼、銀州區(qū)1眼、開原市2眼、西豐縣2眼、調(diào)兵山1眼、鐵嶺縣8眼、昌圖縣18眼)的鐵或錳超標，占總監(jiān)測井點的58.0%;有22眼監(jiān)測水井(清河區(qū)1眼、銀州區(qū)1眼、開原市1眼、西豐縣1眼、調(diào)兵山1眼、鐵嶺縣4眼、昌圖縣13眼)是由于鐵或錳超標造成監(jiān)測井點水質(zhì)超標，占總監(jiān)測井點的38.6%。從以上數(shù)據(jù)可以看出，在鐵嶺市全市7個縣(市、區(qū))的農(nóng)村飲用水中鐵錳的含量超標情況比較普遍。

依據(jù)中華人民共和國國家標準《地下水質(zhì)量標準》(GBT14848－93)Ⅲ類標準值(以人體健康基準值為依據(jù)。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水)，對監(jiān)測的57眼地下水井點的鐵、錳項目進行了超標倍數(shù)計算，發(fā)現(xiàn)鐵、錳項目在某些監(jiān)測水井中超標倍數(shù)達到了十幾倍、幾十倍甚至上百倍。地下水水井中鐵項目超標最為嚴重的是昌圖縣昌圖鎮(zhèn)昌圖地下水水井，超標倍數(shù)達到了122倍;地下水水井中錳項目超標最為嚴重的是昌圖縣八面城鎮(zhèn)朱家窩堡地下水水井，超標倍數(shù)達到了76.3倍。

3.3.4 含鐵錳地下水水質(zhì)處理技術(shù)

地下水除鐵方法主要有空氣自然氧化、生物氧化和接觸催化氧化等方法;除錳方法主要有生物氧化和接觸氧化等方法;鐵、錳共存的除鐵除錳方法主要有自然氧化法和接觸氧化法等。地下水除鐵除錳都是依據(jù)相同的原理，即先用氧化法進行充分曝氣，把水中溶解狀態(tài)的二價鐵和錳氧化為不溶解的三價鐵或者四價錳的化合物，然后經(jīng)過15～20 min的氧化劑(氧和氯)氧化和絮凝后，由濾池去除所生成的鐵、錳沉淀物。

1)傳統(tǒng)曝氣加錳砂截流方法。地下水中含鐵、錳的水質(zhì)中，鐵錳多是共存的，由于地下水中鐵錳的濃度不同，選用不同的去除工藝:對低含量鐵錳(鐵 ＜5 mg/L、錳 ＜1.5 mg/L)的地下水采用曝氣、單級生物接觸濾池進行處理;對高含量鐵錳(5 mg/L＜鐵 ＜10 mg/L、1.5 mg/L＜錳 ＜3 mg/L)的地下水采用兩級曝氣、兩級接觸生物過濾工藝進行處理。但經(jīng)過實踐證明，曝氣接觸過濾工藝在開始階段只能去除鐵，不能去除高錳，需要等到活性濾膜成熟后，才能去除。

2)離子交換法。離子交換法是液相中的離子和固相中離子間所進行的一種可逆性化學(xué)反應(yīng)，當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時，便會被離子交換固體吸附，為維持水溶液的電中性，所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。濾料是離子交換法進行水處理的關(guān)鍵，其主要成分是三氧化鋁和二氧化硅，由于硅是四價，鋁是三價，因此缺少一個電荷，需要有鄰近的一至三價的陽離子進行補充，當水中的鐵、錳等陽離子與濾料接觸時，濾料骨架上的硅、鋁會發(fā)生大量的交換，交換中缺少的電子即由水中的離子進行補充，水中的離子即被濾料所吸附，固定在骨架上，達到了凈水的目的。

這種離子交換法與傳統(tǒng)曝氣加錳砂截流方法相比，離子交換法具有以下優(yōu)點:離子交換法把水處理設(shè)備、配電和消毒間集成于一體，占地面積小，操作運行簡單，適用于各種條件的農(nóng)村飲水工程來處理鐵錳超標水;離子交換法去除水中的鐵錳，比起常規(guī)的氧化法除鐵錳，不僅效果好，投資少，而且運行費用低，容易掌握，易于控制，是一種非常適合于農(nóng)村飲用水的水質(zhì)處理技術(shù)。因此離子交換法適宜在地下水鐵、錳含量超標的地區(qū)進行推廣。

4 結(jié)語

要使鐵嶺農(nóng)村安全飲水工程行之有效，一是加強農(nóng)村飲用水水源的水質(zhì)監(jiān)測工作，使水質(zhì)監(jiān)測工作常規(guī)化、規(guī)范化;二是要加強農(nóng)村飲用水的衛(wèi)生設(shè)施建設(shè)，控制和正確處理農(nóng)村飲用水水源;三是要加大農(nóng)村生活飲用水的安全宣傳工作，切實保障鐵嶺農(nóng)村居民的生活飲用水安全。

引進創(chuàng)新科技，探討適合鐵嶺市農(nóng)村條件的水處理技術(shù)，保護好農(nóng)村飲用水水源，可以有效地解決鐵嶺地區(qū)農(nóng)村飲水安全問題，保障鐵嶺農(nóng)民的身體健康。

［1］張麗平，習(xí)晉.特殊水質(zhì)處理技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2006.

［2］張杰，李冬，楊宏，等.生物固錳除錳機理與工程技術(shù)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社.2005.