饮用水源突发性氨氮污染应急处理技术

孙海滨，毕卫军，文亚春，宋宁宁

（1.济宁中山公用水务有限公司，山东 济宁 272100；2.汶上县清泉水务有限公司，山东 济宁 272500）

饮用水源突发性氨氮污染应急处理技术

孙海滨1，毕卫军2，文亚春1，宋宁宁1

（1.济宁中山公用水务有限公司，山东 济宁 272100；2.汶上县清泉水务有限公司，山东 济宁 272500）

近年来，我国饮用水源突发性氨氮污染事件频发，针对突发性氨氮污染的应急处理技术显得尤为必要。文章分析了突发性氨氮的来源和危害以及近年来发生的饮用水氨氮污染典型案例，在结合水厂实际运行和诸多中试实验的的基础上，对饮用水源突发性氨氮应急处理技术进行了详细介绍。

水源；突发性氨氮；应急处理

氨氮是水源中的主要污染物之一，我国七大水系及重点湖泊、水库中大部分水体均受到不同程度的氨氮污染，对饮用水安全构成一定威胁。近年来，我国饮用水源突发性氨氮污染事件频发，饮用水源突发氨氮性污染应急技术储备十分必要。

1 突发性氨氮污染来源及危害

氨氮（ammonian nitrogen，简称NH3-N），指水中以游离氨（NH3）和铵盐（NH4+）形式存在的氮，两者的组成比决定于水的pH值和温度，当pH值偏高时，游离氨的比例较高，反之，则氨盐的比例较高，水温则相反。

1.1 突发性氨氮污染的来源

饮用水源突发性氨氮的来源主要有：1）生活污水和工业废水的集中排放[1-2]：上游城镇未经处理排放的生活污水和工业废水中含有大量的有机氮和无机氮污染物，在微生物的作用下进一步分解成为氨氮；2）农田退水：农业生产中大量使用的氮肥等营养元素未被充分吸收利用后经地表径流进入水体；3）短时雨水：短时强降雨会使表土沉积中的氮素、动物粪便、汽车尾气和生活垃圾中含有的大量氨氮等随径流进入水体，造成水体中的氨氮含量升高。

1.2 突发性氨氮污染的危害

（1）对人体健康的影响

氨氮不会直接对饮用水卫生安全构成严重危害，但是它的氧化产物硝酸盐和亚硝酸盐对饮用水有很大危害。硝酸盐在胃肠道细菌的作用下会还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐可与血红蛋白结合形成高铁血红蛋白，造成缺氧。婴儿（尤其是3个月以内的婴儿）对硝酸盐特别敏感，很容易患高铁血红蛋白症。当血中10%左右的血红蛋白转变为高铁血红蛋白时，婴儿就会出现紫绀等缺氧症状。

同时，亚硝酸盐在人体内可与蛋白质分解产生的胺类形成具有致癌性的物质—亚硝基化合物。饮用水中硝基氮超过500mg/L时能引起胃肠障碍，刺激膀胱的粘液层出现尿频和腹泻症状。

（2）对水处理工艺的影响

在饮用水常规处理工艺中：一方面，水中的氨氮与氯消毒剂反应产生氯胺、氯化氰等副产物，大大增加了需氯量，使水产生臭味，增加了消毒副产物生成量及致突性，同时可与水中锰离子形成络合物增加锰离子去除难度[3]；另一方面，由于水厂中的氨氮存在适应给水管网中自养菌的大量繁殖，将会造成水质恶化与管网腐蚀[4]；对于活性炭滤池深度处理工艺，进水中过高的氨氮会影响活性炭的生物再生效果，从而降低了活性炭滤池对有机物的去除[5]。

2 我国饮用水源氨氮污染现状

2.1 我国饮用水源氨氮污染现状

我国地表水体中的氨氮污染问题比较严重，据国家环境状况公报的统计，我国地表水氨氮污染率非常高，七大水系中除了珠江和长江的情况稍微好些，其它水系的氨氮含量多在4mg/L以上，有的甚至最高达到50.4mg/L。如此严重的污染状况，需要全社会重视氨氮对生活饮用水水质的影响。

2.2 我国饮用水源典型氨氮污染事件

2007年7月，江苏省沭阳县地面水厂水源受上游化工企业排污污染，城区供水系统被迫关闭，城区20万人断水。经水质检测，取水口的水中氨含量约为28mg/L，远远超出国家取水口水质标准。

2012年9月，广州市水务局按国家新的水质标准对广州市30家供水企业、106项指标进行公示，有7家区域性供水企业在氨氮这一项指标上不合格。

2014年4月，汉江武汉段水质出现氨氮超标，经检测氨氮值为1.59mg/L，超过国家标准≤1mg/L，3家水厂紧急停产，全市260平方公里面积停止供水，30多万居民及数百家食品加工企业受到影响。

3 氨氮污染应急处理技术

3.1 化学预氧化技术

化学预氧化技术是通过在饮用水处理工艺前端投加氧化剂从而改善处理效果的一类预处理措施，其目的是强化混凝与助凝，去除微量有机污染物、除藻、除臭味、控制氯化消毒副产物以及去除铁锰等。其作用机理是通过氧化剂的氧化能力来分解破坏水中污染物的结构，从而达到转化或分解污染物的目的。

曲久辉[6]等研究了不同水质条件下高铁酸盐对饮用水中氨氮的去除效果，实验结果表明高铁酸盐对饮用水中氨氮具有一定的去除作用，单独使用高铁氧化时，当二者摩尔比为4︰1时，对高浓度的氨氮（8～10mg/L），去除率在60%左右；对较低浓度的氨氮（2.5～3mg/L）去除率在40%左右。同时利用高铁的氧化和絮凝作用，可对浑浊水中氨氮更有效地去除。三氯化铁对高铁氧化絮凝去除氨氮有一定的催化作用。

李秋霞[7]等从水污染应急的角度，进行了氨氮的应急处理。实验采用次氯酸钠作为预氧化药剂，当原水氨氮的质量浓度在1.0mg/L左右时，次氯酸钠投加量为8.4mg/L，能够高效地去除氨氮，此后水中氨氮质量浓度为0.292mg/L，去除率为68.78%。当次氯酸钠投加量为9.6mg/L时，氨氮的去除率为87.20%，水源水的氨氮质量浓度在0.123mg/L的水平，同时控制THMs和THMFP这些毒副产物形成量在相当低的水平。

该技术易于同常规水处理工艺组合，具备简单灵活，使用方便的特点。

3.2 沸石吸附法

沸石是一种含水架状结构硅酸铝盐矿物，对水中的氨氮具有良好的吸附作用和交换能力。刘通等[8]以水源水为处理对象，通过对沸石进行酸、盐、高温改性和氨氮去除试验，考察沸石粒径、接触时间、温度等因素对氨氮去除率的影响。结果表明，经盐（NaCl）改性的沸石对氨氮有较高的去除率，氨氮浓度为4.43mg/L的水源水，在粒径0.8～1.7mm、温度25℃的条件下，经15min接触，氨氮浓度可降至0.3mg /L，去除率可达93.2% 。对于普通自来水厂，只需将快滤池中常用的石英砂部分替换成改性沸石即可有效去除饮用水中的氨氮。经测算，其投资仅增加33～39元/m3，运行费用基本不变。

张兵等[9]为了有效去除污水中的氨氮，研究了斜发沸石对污水中氨氮的吸附去除效果，同时探讨了斜发沸石的化学和生物再生效果。间歇和连续试验结果表明，斜发沸石挂膜前、后对氨氮的吸附容量变化不大，斜发沸石对氨氮的吸附符合Langmuir吸附等温式。化学和生物再生试验结果显示，稳定运行2个月后，对氨氮的去除率>80%，沸石的再生效果较好；提供足够的溶解氧和适宜温度， 可有效提高生物再生的效率。试验结果表明，斜发沸石可以作为一种有效的氨氮吸附材料， 并可有效再生。

沸石去除氨氮的性能稳定可靠，处理效果良好，且沸石资源丰富、价格低廉，失效后容易再生，设备操作简单，运转管理方便。

3.3 折点加氯法

折点加氯法是将氯气通入水中达到某一点， 在该点时的水中游离氯含量最低， 而氨的浓度降为零，折点加氯法除氨的机理为氯气与氨反应生成氮气。该法在实际应用中，加氯量和与氯接触时间不好控制，由于氨氮与氯气的重量比约为7.6︰1，再加上消毒等需氯量，一般加氯量要达到氨氮的9～10倍。要达到除铁、锰、色度及消毒的目的，加氯量要达到几个甚至几十mg/L，导致水中消毒副产物浓度增加。氯仿浓度会高至几十至几百μg/L，此外还产有卤代醋酸，卤代醛、卤代酮等消毒副产物，增加了饮用者的致癌风险。

近年来，折点加氯法去除氨氮已较少采用，但该工艺具有不受水温影响、操作方便的特点，在应急处置中非常实用。

3.4 膜技术

膜技术应用于饮用水处理始于20世纪80年代末，特点是能提供稳定可靠的水质，占地少、运行操作完全自动化。膜技术中的纳滤膜集成工艺对氨氮有很好的去除效果。

李灵芝[10]等使用TRISEP公司生产的TS80-2514纳滤膜组件，对以淮河水为水源的某市自来水进行了深度处理试验研究，在进水NH3-N浓度为7.0mg/L时，纳滤出水未检出氨氮，组合工艺对氨氮的去除率达到100%。何圣兵[11]等人曾研究过经活性炭过滤后直接用纳滤膜处理实验室自来水，结果表明活性炭过滤对氨氮的去除率为零，而经过纳滤膜后氨氮的去除率可达37.5%。

纳滤膜集成工艺处理效果好，成套设备在工厂可实现快速组装，可以说是氨氮污染应急处理技术的方向。

4 结语

供水安全直接关系到社会稳定，做好突发氨氮水污染事故应急处理技术储备十分必要。在具体运用时，应根据具体情况，选择最可行的工艺，制定应急预案，做好相关物资、技术储备，达到快速、有效处置的效果。以上介绍的几种应急技术，纳滤膜集成工艺处理是氨氮污染应急处理技术的方向，需要重点研究。

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[11]何圣兵，王宝贞，等.活性炭-纳滤膜处理饮用水试验研究.中国给水排水，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