飲用水源突發性氨氮污染應急處理技術

孫海濱，畢衛軍，文亞春，宋寧寧

（1.濟寧中山公用水務有限公司，山東 濟寧 272100；2.汶上縣清泉水務有限公司，山東 濟寧 272500）

飲用水源突發性氨氮污染應急處理技術

孫海濱1，畢衛軍2，文亞春1，宋寧寧1

（1.濟寧中山公用水務有限公司，山東 濟寧 272100；2.汶上縣清泉水務有限公司，山東 濟寧 272500）

近年來，我國飲用水源突發性氨氮污染事件頻發，針對突發性氨氮污染的應急處理技術顯得尤為必要。文章分析了突發性氨氮的來源和危害以及近年來發生的飲用水氨氮污染典型案例，在結合水廠實際運行和諸多中試實驗的的基礎上，對飲用水源突發性氨氮應急處理技術進行了詳細介紹。

水源；突發性氨氮；應急處理

氨氮是水源中的主要污染物之一，我國七大水系及重點湖泊、水庫中大部分水體均受到不同程度的氨氮污染，對飲用水安全構成一定威脅。近年來，我國飲用水源突發性氨氮污染事件頻發，飲用水源突發氨氮性污染應急技術儲備十分必要。

1 突發性氨氮污染來源及危害

氨氮（ammonian nitrogen，簡稱NH3-N），指水中以游離氨（NH3）和銨鹽（NH4+）形式存在的氮，兩者的組成比決定于水的pH值和溫度，當pH值偏高時，游離氨的比例較高，反之，則氨鹽的比例較高，水溫則相反。

1.1 突發性氨氮污染的來源

飲用水源突發性氨氮的來源主要有：1）生活污水和工業廢水的集中排放[1-2]：上游城鎮未經處理排放的生活污水和工業廢水中含有大量的有機氮和無機氮污染物，在微生物的作用下進一步分解成為氨氮；2）農田退水：農業生產中大量使用的氮肥等營養元素未被充分吸收利用后經地表徑流進入水體；3）短時雨水：短時強降雨會使表土沉積中的氮素、動物糞便、汽車尾氣和生活垃圾中含有的大量氨氮等隨徑流進入水體，造成水體中的氨氮含量升高。

1.2 突發性氨氮污染的危害

（1）對人體健康的影響

氨氮不會直接對飲用水衛生安全構成嚴重危害，但是它的氧化產物硝酸鹽和亞硝酸鹽對飲用水有很大危害。硝酸鹽在胃腸道細菌的作用下會還原成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽可與血紅蛋白結合形成高鐵血紅蛋白，造成缺氧。嬰兒（尤其是3個月以內的嬰兒）對硝酸鹽特別敏感，很容易患高鐵血紅蛋白癥。當血中10%左右的血紅蛋白轉變為高鐵血紅蛋白時，嬰兒就會出現紫紺等缺氧癥狀。

同時，亞硝酸鹽在人體內可與蛋白質分解產生的胺類形成具有致癌性的物質—亞硝基化合物。飲用水中硝基氮超過500mg/L時能引起胃腸障礙，刺激膀胱的粘液層出現尿頻和腹瀉癥狀。

（2）對水處理工藝的影響

在飲用水常規處理工藝中：一方面，水中的氨氮與氯消毒劑反應產生氯胺、氯化氰等副產物，大大增加了需氯量，使水產生臭味，增加了消毒副產物生成量及致突性，同時可與水中錳離子形成絡合物增加錳離子去除難度[3]；另一方面，由于水廠中的氨氮存在適應給水管網中自養菌的大量繁殖，將會造成水質惡化與管網腐蝕[4]；對于活性炭濾池深度處理工藝，進水中過高的氨氮會影響活性炭的生物再生效果，從而降低了活性炭濾池對有機物的去除[5]。

2 我國飲用水源氨氮污染現狀

2.1 我國飲用水源氨氮污染現狀

我國地表水體中的氨氮污染問題比較嚴重，據國家環境狀況公報的統計，我國地表水氨氮污染率非常高，七大水系中除了珠江和長江的情況稍微好些，其它水系的氨氮含量多在4mg/L以上，有的甚至最高達到50.4mg/L。如此嚴重的污染狀況，需要全社會重視氨氮對生活飲用水水質的影響。

2.2 我國飲用水源典型氨氮污染事件

2007年7月，江蘇省沭陽縣地面水廠水源受上游化工企業排污污染，城區供水系統被迫關閉，城區20萬人斷水。經水質檢測，取水口的水中氨含量約為28mg/L，遠遠超出國家取水口水質標準。

2012年9月，廣州市水務局按國家新的水質標準對廣州市30家供水企業、106項指標進行公示，有7家區域性供水企業在氨氮這一項指標上不合格。

2014年4月，漢江武漢段水質出現氨氮超標，經檢測氨氮值為1.59mg/L，超過國家標準≤1mg/L，3家水廠緊急停產，全市260平方公里面積停止供水，30多萬居民及數百家食品加工企業受到影響。

3 氨氮污染應急處理技術

3.1 化學預氧化技術

化學預氧化技術是通過在飲用水處理工藝前端投加氧化劑從而改善處理效果的一類預處理措施，其目的是強化混凝與助凝，去除微量有機污染物、除藻、除臭味、控制氯化消毒副產物以及去除鐵錳等。其作用機理是通過氧化劑的氧化能力來分解破壞水中污染物的結構，從而達到轉化或分解污染物的目的。

曲久輝[6]等研究了不同水質條件下高鐵酸鹽對飲用水中氨氮的去除效果，實驗結果表明高鐵酸鹽對飲用水中氨氮具有一定的去除作用，單獨使用高鐵氧化時，當二者摩爾比為4︰1時，對高濃度的氨氮（8～10mg/L），去除率在60%左右；對較低濃度的氨氮（2.5～3mg/L）去除率在40%左右。同時利用高鐵的氧化和絮凝作用，可對渾濁水中氨氮更有效地去除。三氯化鐵對高鐵氧化絮凝去除氨氮有一定的催化作用。

李秋霞[7]等從水污染應急的角度，進行了氨氮的應急處理。實驗采用次氯酸鈉作為預氧化藥劑，當原水氨氮的質量濃度在1.0mg/L左右時，次氯酸鈉投加量為8.4mg/L，能夠高效地去除氨氮，此后水中氨氮質量濃度為0.292mg/L，去除率為68.78%。當次氯酸鈉投加量為9.6mg/L時，氨氮的去除率為87.20%，水源水的氨氮質量濃度在0.123mg/L的水平，同時控制THMs和THMFP這些毒副產物形成量在相當低的水平。

該技術易于同常規水處理工藝組合，具備簡單靈活，使用方便的特點。

3.2 沸石吸附法

沸石是一種含水架狀結構硅酸鋁鹽礦物，對水中的氨氮具有良好的吸附作用和交換能力。劉通等[8]以水源水為處理對象，通過對沸石進行酸、鹽、高溫改性和氨氮去除試驗，考察沸石粒徑、接觸時間、溫度等因素對氨氮去除率的影響。結果表明，經鹽（NaCl）改性的沸石對氨氮有較高的去除率，氨氮濃度為4.43mg/L的水源水，在粒徑0.8～1.7mm、溫度25℃的條件下，經15min接觸，氨氮濃度可降至0.3mg /L，去除率可達93.2% 。對于普通自來水廠，只需將快濾池中常用的石英砂部分替換成改性沸石即可有效去除飲用水中的氨氮。經測算，其投資僅增加33～39元/m3，運行費用基本不變。

張兵等[9]為了有效去除污水中的氨氮，研究了斜發沸石對污水中氨氮的吸附去除效果，同時探討了斜發沸石的化學和生物再生效果。間歇和連續試驗結果表明，斜發沸石掛膜前、后對氨氮的吸附容量變化不大，斜發沸石對氨氮的吸附符合Langmuir吸附等溫式。化學和生物再生試驗結果顯示，穩定運行2個月后，對氨氮的去除率>80%，沸石的再生效果較好；提供足夠的溶解氧和適宜溫度， 可有效提高生物再生的效率。試驗結果表明，斜發沸石可以作為一種有效的氨氮吸附材料， 并可有效再生。

沸石去除氨氮的性能穩定可靠，處理效果良好，且沸石資源豐富、價格低廉，失效后容易再生，設備操作簡單，運轉管理方便。

3.3 折點加氯法

折點加氯法是將氯氣通入水中達到某一點， 在該點時的水中游離氯含量最低， 而氨的濃度降為零，折點加氯法除氨的機理為氯氣與氨反應生成氮氣。該法在實際應用中，加氯量和與氯接觸時間不好控制，由于氨氮與氯氣的重量比約為7.6︰1，再加上消毒等需氯量，一般加氯量要達到氨氮的9～10倍。要達到除鐵、錳、色度及消毒的目的，加氯量要達到幾個甚至幾十mg/L，導致水中消毒副產物濃度增加。氯仿濃度會高至幾十至幾百μg/L，此外還產有鹵代醋酸，鹵代醛、鹵代酮等消毒副產物，增加了飲用者的致癌風險。

近年來，折點加氯法去除氨氮已較少采用，但該工藝具有不受水溫影響、操作方便的特點，在應急處置中非常實用。

3.4 膜技術

膜技術應用于飲用水處理始于20世紀80年代末，特點是能提供穩定可靠的水質，占地少、運行操作完全自動化。膜技術中的納濾膜集成工藝對氨氮有很好的去除效果。

李靈芝[10]等使用TRISEP公司生產的TS80-2514納濾膜組件，對以淮河水為水源的某市自來水進行了深度處理試驗研究，在進水NH3-N濃度為7.0mg/L時，納濾出水未檢出氨氮，組合工藝對氨氮的去除率達到100%。何圣兵[11]等人曾研究過經活性炭過濾后直接用納濾膜處理實驗室自來水，結果表明活性炭過濾對氨氮的去除率為零，而經過納濾膜后氨氮的去除率可達37.5%。

納濾膜集成工藝處理效果好，成套設備在工廠可實現快速組裝，可以說是氨氮污染應急處理技術的方向。

4 結語

供水安全直接關系到社會穩定，做好突發氨氮水污染事故應急處理技術儲備十分必要。在具體運用時，應根據具體情況，選擇最可行的工藝，制定應急預案，做好相關物資、技術儲備，達到快速、有效處置的效果。以上介紹的幾種應急技術，納濾膜集成工藝處理是氨氮污染應急處理技術的方向，需要重點研究。

[1]張學清，夏星輝，楊志峰.黃河水體氨氮超標原因分析[J].環境科學，2007，28（7）：1435-1439.

[2]黃美麗.南靖縣城飲用水源氨氮超標成因分析及防治措施[J].福建環境，2003， 20（6）：11-12.

[3]岳舜琳.給水中的氨氮問題[J].凈水技術，2001，20（2）：12 -15.

[4]Csanady M.Nitrite formation and bacteriological deterioration of water quality in distribution networks[ J].Water Supply，1992，10（3）：39 -43.

[5]葉輝，許建華.O3-BAC工藝處理高氨氮原水的問題探討[J].水處理技術，2001，27（5）：300-302.

[6]曲久輝，王立力，田寶珍，等.高鐵酸鹽氧化絮凝去除飲用水中氨氮的研究[J].環境科學學報，2000，20（3）：280-283.

[7]李秋霞，孫洪偉，賴能城，等.預氯化去除飲用水水源中氨氮等污染因子的應急處理研究[J].水處理技術，2010，36（3）：99-102.

[8]劉通，閆剛，姚立榮，等.沸石的改性及其對水源水中氨氮的去除研究[J].水文地質工程地質，2011，38（2）：97-100.

[9]張兵，崔福義，左金龍，等.斜發沸石對氨氮的去除效果及其再生試驗研究[J].中國給水排水，2008，24（23）：85-88.

[10]李靈芝，李建渠，張淑琪，等.納濾深度處理自來水中有害物質的研究[J].重慶環境科學，1998，20（6）：30-31.

[11]何圣兵，王寶貞，等.活性炭-納濾膜處理飲用水試驗研究.中國給水排水，2003，19（13）：67-68.

Emergency Treatment Technology of Bursting Ammonia Nitrogen Pollution in Drinking Water Sources

SUN Hai-bin1, BI Wei-jun2, WEN Ya-chun1, SONG Ning-ning1
(1.Jining Zhongshan Public Water Co., Ltd, Shandong Jining 272100; 2.Wenshang Water Co., Ltd, Shandong Jining 272500, China)

Based on the emergency treatment technology of bursting ammonia nitrogen pollution, the paper analyzes the typical cases of ammonia nitrogen pollution in drinking water sources, and introduces in detail the emergency treatment technology of bursting ammonia nitrogen pollution in drinking water sources.

water sources; bursting ammonia nitrogen; emergency office

X52

：A

：1006-5377（2016）04-0057-03