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(yán)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(rèn)真汲取經(jīng)驗教訓(xùn)，進(jìn)一步做好農(nóng)村飲用水水源的保護(hù)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(dá)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(biāo)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(dá)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(biāo)等問題，需要進(jìn)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(dá)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(dá)到國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(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(jìn)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(jìn)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(dá)到國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(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(jìn)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(biāo)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(dāng)長期攝入超過一定限值(國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)而會誘發(fā)人產(chǎn)生多種疾病。當(dāng)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，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(biāo)造成監(jiān)測井點水質(zhì)超標(biāo)，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(biāo)情況比較普遍。

依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GBT14848－93)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值(以人體健康基準(zhǔn)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(jìn)行了超標(biāo)倍數(shù)計算，發(fā)現(xiàn)鐵、錳項目在某些監(jiān)測水井中超標(biāo)倍數(shù)達(dá)到了十幾倍、幾十倍甚至上百倍。地下水水井中鐵項目超標(biāo)最為嚴(yán)重的是昌圖縣昌圖鎮(zhèn)昌圖地下水水井，超標(biāo)倍數(shù)達(dá)到了122倍;地下水水井中錳項目超標(biāo)最為嚴(yán)重的是昌圖縣八面城鎮(zhèn)朱家窩堡地下水水井，超標(biāo)倍數(shù)達(dá)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行的一種可逆性化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)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(jìn)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(jìn)行補充，當(dāng)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(jìn)行補充，水中的離子即被濾料所吸附，固定在骨架上，達(dá)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(biāo)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(biāo)的地區(qū)進(jìn)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(jìn)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(hù)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.