西沙群岛雨水净化及水质特征分析

张建平，邹士洋，伍俊荣，丁冰泉，黄富民

西沙群岛的主要岛礁常年驻守海防官兵和地方政府人员，由于淡水资源缺乏，岛上军民饮用水要从海南三亚远距离运送。近年来，西沙群岛饮用水消耗量不断上升，依靠船运饮用水保障的难度日益增加。

西沙群岛年降雨量达1400 mm以上，进行雨水利用是其饮用水保障的重要开源措施之一。相关研究表明［1-3]，雨水的收集及净化工艺对水质特性的影响较大。因此，本研究通过西沙群岛雨水净化工艺调查及水质检测，分析西沙群岛的雨水水质特征。

1 西沙群岛雨水净化工艺

西沙群岛高温、高湿、高盐、多台风，设备极易损坏，对净化工艺及设备有严格要求。同时，由于岛礁上人员技术水平所限，且远离大陆，交通不变，一切工程设施、设备的维修、保养和管理都必须力求简单、可靠、耐久。另外，由于岛礁的大量降雨都是与台风同时发生，而在台风暴雨期间，为保证岛上人员安全，通常不在室外活动与工作，因此，西沙群岛雨水收集设施的操作、管理力求自动化、智能化，不能过多依赖人力。西沙群岛的雨水净化工艺如图1所示。

图1 西沙群岛雨水净化工艺

雨水径流首先进入初期弃流装置，将初期较脏的雨水收集并弃流至污水管网。经初期弃流后的雨水流入储水池，该池兼具储存、调节、沉淀的作用。然后经泵提升至压力滤池，在进入压力滤池之前，即在泵的出水管道上通过混凝加药装置投加混凝剂，由于初期弃流后的雨水水质较为稳定，且悬浮固体含量较低，形成絮体后进入压力滤池直接过滤，充分利用了深层滤料中的接触凝聚功能。

初期弃流装置内设浮球阀，随着水位升高，浮球阀逐渐关闭，当收集到2 mm雨水形成的径流后，浮球阀完全关闭。弃流后的雨水沿旁通管流至雨水蓄水池。收集的初期弃流，降雨结束后通过打开放空管上的阀门使其流入污水管道。

过滤设备选择压力滤池，主要是弃流后的雨水仍含有一定量的悬浮物，过滤时水头损失增加较快，而压力过滤能较好地解决这一问题，且出水水头也能满足后处理要求，不必再次提升。

净化处理装置主要利用电絮凝的方法进行混凝沉淀，利用石英沙过滤杂质并自动反冲洗，利用紫外线灯管照射杀菌。这种装置的优点是不用添加药物，只要有电就可以处理雨水，在岛礁上非常实用。

2 西沙群岛雨水水质检测结果及特征分析

根据实际研究条件，采集了西沙群岛雨水样品，参照GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》、GJB 1335-92《低矿化度饮用水矿化卫生标准》，筛选了关键水质指标，按照GB/T 5750-2006《生活饮用水标准检验方法》进行了水质分析，结果见表1。

表1 西沙群岛雨水水质检测结果

饮用水中化学物质对健康影响不同于微生物污染带来的危害，在短期内部分指标超过限值也不一定意味着应立即停止饮用。本研究主要是基于表1检测结果分析西沙群岛的雨水水质特征。

pH值是决定水腐蚀性的重要因素，在pH 6.5～9.5范围内并不影响人的生活饮用和健康。西沙群岛雨水pH值为7.54，符合GJB 1335-92适宜浓度范围。

色度超标是水受到污染的潜在信号。西沙群岛雨水色度为10，符合GB 5749-2006限值。

健康人体铁摄入量为0.4～1.0 mg/(kg·d)时不会产生有害作用，但当水中含铁量达到0.5 mg/L时色度可大于30度，1.0 mg/L时有明显金属味。西沙群岛雨水中铁浓度＜0.002 mg/L，符合GB 5749-2006限值。

锰是人体必需营养素，但摄入过量会产生有害作用，并影响水的感官性状。西沙群岛雨水中锰浓度＜0.002 mg/L，符合GB 5749-2006限值。

钾为人体所需的重要阳离子之一，在维持细胞内渗透压中起主要作用。西沙群岛雨水中钾浓度为6.12 mg/L，符合GJB 1335-95的适宜浓度范围。

岛礁雨水中镁浓度为1.40 mg/L，低于GJB 1335-92的适宜浓度范围。

钙离子含量与人体健康关系密切，而且能改善水的味道。西沙群岛雨水中钙浓度为5.18 mg/L，低于GJB 1335-92适宜浓度范围。

氯化物影响水的感观性状，氯化物在水中的味阈值取决于与其结合的阳离子，氯化钠的味阈值为220 mg/L。西沙群岛雨水中氯化物浓度为13.8 mg/L，低于GJB 1335-92适宜浓度范围。

含硫酸盐过高的水具有不良水味，饮用会出现轻度腹泻，易使锅炉和热水器结垢。西沙群岛雨水中氯化物浓度为3.14 mg/L，符合GB 5749-2006限值。

水中钙、镁离子，铁、锰和锌等多价阳离子的总和，构成水的重碳酸盐硬度，通常按碳酸钙(CaCO3)计。一般认为水中CaCO3少于75 mg/L时属于软水。西沙群岛雨水中重碳酸盐仅33.7 mg/L，低于GJB 1335-92的适宜浓度范围，属于典型软水。

上述结果表明，所检测的西沙群岛雨水收集及处理系统的雨水样品10项水质指标均符合GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》限值，但氯化物、钙、镁、硫酸盐、重碳酸盐等指标低于GJB 1335-92《低矿化度饮用水矿化卫生标准》的适宜浓度范围。从保证健康的角度，应对西沙群岛雨水进行适当矿化处理后才适于人员的长期饮用。

3 结论

(1)采用初期弃流→压力过滤→电絮凝→紫外线杀菌的净化工艺，设备保养和管理简单、可靠，适合西沙群岛自然环境，在岛礁上非常实用。(2)所检测的西沙群岛雨水10项水质指标均符合GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》要求。(3)西沙群岛雨水中镁含量 1.40 mg/L、钙 5.18 mg/L、硫酸盐3.14 mg/L、重碳酸盐 33.7 mg/L，均低于 GJB 1335-92 的适宜浓度范围。(4)应对西沙群岛雨水进行适当矿化处理后才可供人员长期饮用。

［1] 安熙兰，张小惠.“121”雨水集流工程水质分析［J] .中国初级卫生保健，2001，16(3):49.

［2] 刘洪亮.简易持续饮用水消毒器处理地窖饮用水的试验研究［J] .中国公共卫生，2000，16(10):927-928.

［3] 杨瑞强，朱琨，金星龙，等.窖水的水质分析及水质特点［J] .甘肃环境研究与监测，2001，14(2):70-71.