六盘水市双桥水库锰超标原因分析及处理措施

何清波

摘 要：我国水库水中锰含量超标问题普遍存在，特别是饮用水源地，探索如何解决水库锰含量超标问题显得尤为重要。本文主要利用现场调查、取样检测等方法进行分析，查找双桥水库锰含量超标的原因，并提出解决水源地锰含量超标问题的处理措施，为解决水源地锰超标问题提供参考依据。

关键词：双桥水库;锰含量超标;处理措施

中图分类号：TU991.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）34-0087-03

Cause Analysis and Treatment Measures of Manganese Exceeding

Standard in Shuangqiao Reservoir of Liupanshui

HE Qingbo

（Liupanshui Jiangyuan District Electric Power Co.， Ltd.， Shuangqiao Reservoir Management Office，Liupanshui Guizhou 553000）

Abstract： The problem of excessive manganese content in reservoir water is common in our country， especially in drinking water source area. It is very important to explore how to solve the problem of excessive manganese content in reservoir water. This paper mainly used the methods of field investigation， sampling and testing to analyze， find out the reasons of the manganese content exceeding the standard in Shuangqiao reservoir， and put forward the treatment measures to solve the problem of the manganese content exceeding the standard in the water source area， so as to provide reference for solving the problem of the manganese content exceeding the standard in the water source area.

Keywords： Shuangqiao Reservoir;excessive manganese content;treatment measures

1 研究背景

锰元素（Mn）广泛分布于地质环境中，如岩石、土壤或沉积物等自然介质均含有锰元素。该元素也是人体代谢必不可少的微量元素，每天摄入量为2～5mg，而人体的吸收率为5%～10%，主要通过食物和饮用水等摄入。锰可促进骨骼的生长发育，保护细胞中细粒体的完整，保持正常的脑功能，维持正常的糖代谢和脂肪代谢，可改善肌体的造血功能。若人体缺锰，可能会影响生长发育，导致畸形。但摄入过多，会造成锰中毒，损害人体的运动机能和神经系统，严重者可能出现帕金森综合症和男性生殖系统疾病[1]。水是生命之源，安全洁净的饮用水源是地区经济建设和社会发展的基础，也是人民对美好生活向往的一项重要保障指标。若饮用水源锰含量超标，可能会导致各种疾病发生。此外，锰的氧化物会在输水管道内壁慢慢沉积，对供水管网造成影响，锰元素超标还会增加水厂水处理工艺的难度和处理成本。

2 基本情况

2.1 水库基本情况

双桥水库位于贵州省六盘市钟山区保华镇境内的珠江流域乌江水系三岔河左岸一級支流的阿勒河下游双桥村，总库容9 140万m3，兴利库容8 272万m3，正常蓄水位1 614.5m，对应库容8 830万m3，汛限水位1 612.5m，对应库容7 985.55万m3。坝顶高程1 617m，坝高65.5m，溢洪道底板高程1 604.5m，位于大坝右岸，取水口进口底板高程1 575m，冲沙底孔高程1 572m，均布置于大坝右岸。水库工程规模为中型，坝体为混凝土面板堆石坝，生态放水洞布置于大坝左岸（兼发电进水口），发电进水高程有1 575m和1 595m两个。因新建水库库底清理不彻底，存在安全隐患，常用进水发电高程为1 595m。该水库是贵州省六盘水市中心城区“一城七片”的重要供水水源地，因水库海拔较市中心城区低，因此供水模式采用二级泵站提水，提水扬程319.8m。年可供水量为8 889万m3（P=97%）;解决下游保华镇2万人及3 000头大牲畜饮水，年供水175万m3/a（P=95%）;2011年11月9日开工建设，2015年10月19日下闸蓄水。

2.2 锰超标调查情况

双桥水库为新建水库，2017年首次开始向市中心城区调试间歇供水，2017年和2018年供水时间均为4月至5月。因城区建设发展，用水需求增加，2019年正式投入运行，5月开始正常供水，7月水厂工作人员发现源水颜色泛黄，初步判断水质可能受到污染，随后立即开展水质检测工作。检测结果表明：进厂水锰含量超标严重，达到0.236mg/L。我国《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中规定饮用水Mn含量限值为0.1mg/L。通过查阅相关资料并结合水库实际情况，开始对库区上游两个进水支流不同河段有代表性的点进行取样检测。检测结果表明，锰指标均在限值0.1mg/L以内，可见，两支流不存在显著的锰污染源，且库区周边不存在厂矿企业，可排除人为活动污染。另外，通过对大坝附近水域左岸、坝中、右岸不同深度的水样进行检测，取样时水库水位约为1 610m，检测结果如表1所示。

由表1可以得出以下结论。

第一，坝区中间水域锰元素富集最多，右岸取水口水域所含锰元素次之，左岸生态取水口水域锰元素富集最少。这可能是因为利用左岸生态洞长期放水发电，且下放发电水流量远大于供水流量，从而使左岸生态洞附近水域浅层水体较右岸取水口附近浅层水体更容易得到更新;也可能是因为利用左岸生态洞放水比利用右岸取水口供水带走的锰元素多导致的。此外，而坝区中间特别是底部水质流动较慢，难以得到更换，造成锰元素富集较左、右两岸都多。

第二，水库锰含量呈垂直分层变化，水体上层锰含量底，下层锰含量高，且高浓度锰主要集中在水库库底。锰的分布规律以距水面约16m的深度为分界点，深度在16m附近时，锰含量在国家饮用水标准限值附近波动;距水面16m内，水中锰含量符合国家饮用水标准;超过距水面16m，水中锰含量检测为超标。

第三，水体pH值与水深呈正相关性。水面表层pH值约在7.71，距水面16m时pH值约为7.68，库底pH值约在7.51。可见，水库pH值随水体深度增加而降低。这可能是因为浅层水体藻类等水生植物光合作用产生氧气，导致浅层水体溶解氧多，库底光合作用弱，加上厌氧菌消耗氧气造成溶解氧少。

3 水库锰超标原因

3.1 地质环境污染

贵州省六盘水市素有“江南煤都”之称，地质条件复杂。双桥水库库区地质岩性情况是碳酸盐岩为主夹碎屑岩、碎屑岩及煤层及表层红黏土等，这几种岩性均含有锰元素，特别是煤层。岩石风化后，在暴雨的冲刷作用下，易造成水土流失，含有锰的泥、沙极有可能随水流进入库区。此外，在地质环境的作用下，地下暗河水中含有锰元素，在枯水期侧向渗入补给水库，可能造成库水锰含量超标。

3.2 库底有机物腐烂污染

因贵州地形多为高原，且林木较多，双桥水库的主要特点是在两条支流交汇处筑坝拦截而成，两岸及库底存在较多乔木、灌木。因历史原因，在双桥水库下闸蓄水前，未进行有效的库底清理，自蓄水之后，随着时时间推移，库底灌木、乔木等有机物在水体浸泡和细菌作用下相继腐烂，可能会导致有机物体内含的锰元素析出进入水体。另外，库底有机物腐烂后，厌氧菌活动会消耗氧气，排除有机酸，使得库底pH值降低，破坏原有平衡[2]。

3.3 内源锰释放

针对水库锰含量呈垂直分层变化这一现象，查阅相关文献后发现，国内很多水库都发现了水温分层引起的水体锰含量超标的情况，且污染多发生在夏秋季节[3]。双桥水库锰超标问题亦发生于夏季，而夏季气温较高，在阳光照射和水体垂直对流较差条件下，水库水温会出现分层现象，导致浅层水体气温较高，深层水体气温较低。藻类等水生植物在阳光的照射下进行光合作用，释放出氧气。因浅层水光照充足，藻类等水生植物较多，且光合作用强，从而溶解氧较高;深层水因阳光照射不足，藻类等水生植物较少，光合作用差，溶解氧较少，厌氧菌活动频繁，分解有机物释放CO2。这就导致浅层水呈氧化环境，深层水呈还原环境，库底的难溶物Mn4+被还原为Mn2+溶于水中，导致水体锰浓度增高[2]。2019年7月，双桥水库因供水时取水口距水面约35m，从而判断为类似原理导致取水口附近水体锰浓度偏高。

3.4 汛期暴雨影响

因水库水流动较慢，底部长期沉积大量锰物质。当水库集雨区面积内遭遇大暴雨时，会导致水库水位急剧上升，造成水体在垂直方向上产生波动;同时，在强风的作用下，会造成水平方向的水体波动，在垂直方向和水平方向的共同外力作用下，从而使沉积在库底的锰物质和锰元素附着在质量较轻的胶体、悬浮物上向上涌动、漂浮，短时间难以沉降，造成水体中锰浓度较高[4]。

4 处理措施

因双桥水库为六盘水市中心城区重要的供水水源地，必须及时从源头解决锰含量超标问题，保障饮水安全，具体的处理措施如下。

4.1 加强退耕还林，开展清理工作

加强对水源保护区周边水源涵养林的建设，积极支持有关部门退耕还林，做好重点区域的水土保持工作;同时，要尽可能处理出露水面的树枝，及时清理库区周边的枯枝落叶，打捞库面漂浮物，防止植物继续腐烂成为具有还原特性的有机质或生成腐植酸[5，6]。另外，建設库区周边生活污水集中收集处理装置，确保生活污水不排入库区。

4.2 置换库底水

因水库右岸冲沙底孔高程较取水口高程低，可利用冲沙底孔进行泄洪，利用左岸生态洞进行发电，若来水量充足，还可同时利用溢洪道进行泄洪。让上、下层库水对流，尽量冲走库底淤泥，从而降低库水锰含量浓度[7]。双桥水库锰超标事件发生后，立即分析研究，果断采取该方式一周后，水厂进厂水（水库源水）浓度由原来的0.236mg/L降低到0.130mg/L，保证了正常供水，降低了水厂水处理难度。事实证明，该方法是最实用最有效的处理方式之一，但会造成弃水较多，影响其应有的社会效益。

4.3 根据锰浓度分布规律分层取水

因双桥水库取水口高程较低，若不改变取水方式，在保证水量的前提下，很难有效解决锰含量超标的问题。可在保留原取水口的情况下，增设取水塔，提高取水高程，优化分层取水，取水库浅层水，确保水厂始终能取到锰含量达标的源水，在保障人民群众饮水安全的同时，降低水处理成本。

参考文献：

[1]王静.临海童燎水库锰的季节性超标原因分析及治理对策[J].城镇供水，2014（6）：90-91.

[2]翁国勇，叶素红.长潭水库铁锰超标原因分析及防治对策[J].科技信息，2007（18）：506-509.

[3]黄梅芳.水库铁、锰超标原因分析及防治对策[J].引进与咨询，2006（6）：50-52.

[4]黄文丹.我国饮用水水源地锰超标原因及防控对策研究进展[J].能源与环境，2018（6）：59-60.

[5]朱金良.泉州石壁水库铁、锰超标原因分析及治理对策[C]//福建省水利协会，福建省水利厅专家委员会.饮水安全的理论与实践：福建省科协第九届学术年会水利分会场论文集.福建省水利学会、福建省水利厅专家委员会，2009.

[6]刘珩，曹永旭，赵彦龙.水库铁、锰污染调查与成因研究[J].人民珠江，2009（3）：20-23.

[7]周俊杰，李宗华.锰在水库中的分布、对饮用水质的影响及去除对策[J].云南环境科学，1999（1）：27-29.