1 西大洋水库水质状况
保定中法供水有限公司(以下简称水厂)的源水取自保定市唐县境内的西大洋水库(取水口位于水库底部)，采用的工艺流程为：进厂水阀室→前加氯→加药混合→配水井→折板反应池→平流沉淀池→V型滤池→加氯消毒→清水池→加压泵站→市区管网。在全年的大部分时间里水库的水质能够满足保定市的用水要求，但是在每年的7月—11月将出现水质恶化情况，即氨氮、溶解性锰和硫化氢含量高(见表1)，严重影响了水厂的正常运行，出水水质得不到保证。
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表1 超标物质含量 mg/L
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项目
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氨氮
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溶解性锰
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硫化氢
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实测峰值
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1.4
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0.36
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1.14
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标准值
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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
水厂在原有加氯设施(水库渠首和水厂前加氯)的基础上，分别在水库渠首和水厂增设了投加高锰酸钾工艺。
水库水经放空洞流入前池(水深为3～4m，面积约为2400m2)后进入输水管，在两条输水管(分别记作Ⅰ、Ⅱ，同管径但流量不同，在水厂用管道相连以均衡流量)的进口处投加高锰酸钾，之后在距进水口约30m处的输水管上投加氯(原水从前池流到水厂大约需要20h)。原水流入水厂后首先在输水管上投加高锰酸钾，再在其后5m处分别投加氯和聚合氯化铝，经静态混合器混合后进入配水井。
3 运行水质分析
在2001年7月初，当原水出现溶解性锰超标的情况后,开始按进厂水中溶解性锰含量的1.8倍投加高锰酸钾；7月12日开始又在渠首按原水中溶解性锰含量的1倍(后增至1.2倍)投加高锰酸钾，同时投加氯(2mg/L)。表2为锰的变化情况。
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表2 各工艺点水中总锰和溶解锰的变化 mg/L
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项目
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进厂水总锰
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进厂水溶锰
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滤前水溶锰
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滤后水总锰
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Ⅰ线工艺
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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线工艺
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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：处理输水管Ⅰ进水的工艺为Ⅰ线工艺，处理输水管Ⅱ进 水的工艺为Ⅱ线工艺。
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由表2可以看出，在渠首投加高锰酸钾的优点得到充分的体现：①运行非常稳定。进厂水中的溶解性锰含量基本控制在0.1mg/L以下，滤前水中溶解性锰含量＜0.03mg/L，总锰在滤前的平均去除率达到了72%，滤后水中的总锰含量＜0.01mg/L；②高锰酸钾作为氧化剂可以利用从渠首到水厂这段时间与水中的溶解性锰进行充分接触氧化，如在渠首按原水中溶解性锰含量的1～1.2倍投加高锰酸钾，则进厂水的溶解性锰含量＜0.1mg/L,既节约了成本,又有利于水厂的安全运行。
然而，在9月14日后水库水体中产生大量的硫化氢，这对渠首投加高锰酸钾产生了负面作用，即随着投量的增加则溶解性锰也相应增加。为了证实硫化氢对高锰酸钾投量的影响，笔者进行了大量的试验，结果见图1。
由需锰量试验Ⅰ的曲线可知，当原水中有硫化氢时，随着高锰酸钾投加量(0～1.3mg/L)的 增加则溶解性锰的含量也相应增加，这是因为高锰酸钾会与硫化氢反应生成Mn2+。
由需锰量试验Ⅱ的曲线可知，由于从取水口至水厂过程中有部分硫化氢挥发，因此当高锰酸钾投加量达到0.66mg/L时溶解性锰就明显呈下降的趋势，这说明水体中的硫化氢含量直接影响到高锰酸钾的投加量。
由需氯量试验曲线可知，只有当氯的投加量达到5mg/L时溶解性锰才明显下降。这些试验说明硫化氢的还原性比Mn2+要强，它先于Mn2+与氧化剂反应。
考虑到投加高锰酸钾会导致水中溶解性锰的增加，所以渠首的加氯量从9月20日起上升到6mg/L，而渠首的高锰酸钾投量逐渐降至零，此时各工艺点水中的总锰和溶解性锰的变化情况见表3。
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表3 各工艺点水中总锰和溶解锰的变化 mg/L
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项目
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进厂水总锰
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进厂水溶锰
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滤前水溶锰
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滤后水总锰
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Ⅰ线工艺
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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线工艺
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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的结果表明，当水体中出现硫化氢后通过提高渠首的加氯量(6mg/L)和投加少量高锰酸钾能够将水中的硫化氢基本去除(进厂水中的硫化氢含量＜0.01mg/L)。另外，水厂内的高锰酸钾投量按水中溶解性锰含量的2～2.5倍来投加就可使进厂水中的溶解性锰基本被完全氧化，这也说明了原水中的硫化氢在进厂前去除情况良好。
与前期的滤前总锰去除情况相比，9月15日以后沉淀池的除锰效果要差些，原因是前期渠首投加的高锰酸钾在输水过程已氧化部分水中的锰(减轻了水厂的除锰负荷)，而后期渠首投加的氧化剂主要用于去除硫化氢，除锰集中在水厂(增加了水厂的除锰负荷)。然而不管怎样，只要将溶解性锰完全氧化，就能有效地将水中锰去除而保证水质(见表4)。
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表4 2001年6月—10月的出厂水水质
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项目
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色度(倍)
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浊度(NTU)
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氨氮(mg/L)
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锰(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 结语
含氨氮、锰、硫化氢高的源水通过采取投加高锰酸钾和氯措施，可使出厂水水质达到国家《生活饮用水卫生规范》。
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