西沙群島雨水凈化及水質特征分析

張建平，鄒士洋，伍俊榮，丁冰泉，黃富民

西沙群島的主要島礁常年駐守海防官兵和地方政府人員，由于淡水資源缺乏，島上軍民飲用水要從海南三亞遠距離運送。近年來，西沙群島飲用水消耗量不斷上升，依靠船運飲用水保障的難度日益增加。

西沙群島年降雨量達1400 mm以上，進行雨水利用是其飲用水保障的重要開源措施之一。相關研究表明［1-3]，雨水的收集及凈化工藝對水質特性的影響較大。因此，本研究通過西沙群島雨水凈化工藝調查及水質檢測，分析西沙群島的雨水水質特征。

1 西沙群島雨水凈化工藝

西沙群島高溫、高濕、高鹽、多臺風，設備極易損壞，對凈化工藝及設備有嚴格要求。同時，由于島礁上人員技術水平所限，且遠離大陸，交通不變，一切工程設施、設備的維修、保養(yǎng)和管理都必須力求簡單、可靠、耐久。另外，由于島礁的大量降雨都是與臺風同時發(fā)生，而在臺風暴雨期間，為保證島上人員安全，通常不在室外活動與工作，因此，西沙群島雨水收集設施的操作、管理力求自動化、智能化，不能過多依賴人力。西沙群島的雨水凈化工藝如圖1所示。

圖1 西沙群島雨水凈化工藝

雨水徑流首先進入初期棄流裝置，將初期較臟的雨水收集并棄流至污水管網(wǎng)。經(jīng)初期棄流后的雨水流入儲水池，該池兼具儲存、調節(jié)、沉淀的作用。然后經(jīng)泵提升至壓力濾池，在進入壓力濾池之前，即在泵的出水管道上通過混凝加藥裝置投加混凝劑，由于初期棄流后的雨水水質較為穩(wěn)定，且懸浮固體含量較低，形成絮體后進入壓力濾池直接過濾，充分利用了深層濾料中的接觸凝聚功能。

初期棄流裝置內設浮球閥，隨著水位升高，浮球閥逐漸關閉，當收集到2 mm雨水形成的徑流后，浮球閥完全關閉。棄流后的雨水沿旁通管流至雨水蓄水池。收集的初期棄流，降雨結束后通過打開放空管上的閥門使其流入污水管道。

過濾設備選擇壓力濾池，主要是棄流后的雨水仍含有一定量的懸浮物，過濾時水頭損失增加較快，而壓力過濾能較好地解決這一問題，且出水水頭也能滿足后處理要求，不必再次提升。

凈化處理裝置主要利用電絮凝的方法進行混凝沉淀，利用石英沙過濾雜質并自動反沖洗，利用紫外線燈管照射殺菌。這種裝置的優(yōu)點是不用添加藥物，只要有電就可以處理雨水，在島礁上非常實用。

2 西沙群島雨水水質檢測結果及特征分析

根據(jù)實際研究條件，采集了西沙群島雨水樣品，參照GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標準》、GJB 1335-92《低礦化度飲用水礦化衛(wèi)生標準》，篩選了關鍵水質指標，按照GB/T 5750-2006《生活飲用水標準檢驗方法》進行了水質分析，結果見表1。

表1 西沙群島雨水水質檢測結果

飲用水中化學物質對健康影響不同于微生物污染帶來的危害，在短期內部分指標超過限值也不一定意味著應立即停止飲用。本研究主要是基于表1檢測結果分析西沙群島的雨水水質特征。

pH值是決定水腐蝕性的重要因素，在pH 6.5～9.5范圍內并不影響人的生活飲用和健康。西沙群島雨水pH值為7.54，符合GJB 1335-92適宜濃度范圍。

色度超標是水受到污染的潛在信號。西沙群島雨水色度為10，符合GB 5749-2006限值。

健康人體鐵攝入量為0.4～1.0 mg/(kg·d)時不會產(chǎn)生有害作用，但當水中含鐵量達到0.5 mg/L時色度可大于30度，1.0 mg/L時有明顯金屬味。西沙群島雨水中鐵濃度＜0.002 mg/L，符合GB 5749-2006限值。

錳是人體必需營養(yǎng)素，但攝入過量會產(chǎn)生有害作用，并影響水的感官性狀。西沙群島雨水中錳濃度＜0.002 mg/L，符合GB 5749-2006限值。

鉀為人體所需的重要陽離子之一，在維持細胞內滲透壓中起主要作用。西沙群島雨水中鉀濃度為6.12 mg/L，符合GJB 1335-95的適宜濃度范圍。

島礁雨水中鎂濃度為1.40 mg/L，低于GJB 1335-92的適宜濃度范圍。

鈣離子含量與人體健康關系密切，而且能改善水的味道。西沙群島雨水中鈣濃度為5.18 mg/L，低于GJB 1335-92適宜濃度范圍。

氯化物影響水的感觀性狀，氯化物在水中的味閾值取決于與其結合的陽離子，氯化鈉的味閾值為220 mg/L。西沙群島雨水中氯化物濃度為13.8 mg/L，低于GJB 1335-92適宜濃度范圍。

含硫酸鹽過高的水具有不良水味，飲用會出現(xiàn)輕度腹瀉，易使鍋爐和熱水器結垢。西沙群島雨水中氯化物濃度為3.14 mg/L，符合GB 5749-2006限值。

水中鈣、鎂離子，鐵、錳和鋅等多價陽離子的總和，構成水的重碳酸鹽硬度，通常按碳酸鈣(CaCO3)計。一般認為水中CaCO3少于75 mg/L時屬于軟水。西沙群島雨水中重碳酸鹽僅33.7 mg/L，低于GJB 1335-92的適宜濃度范圍，屬于典型軟水。

上述結果表明，所檢測的西沙群島雨水收集及處理系統(tǒng)的雨水樣品10項水質指標均符合GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標準》限值，但氯化物、鈣、鎂、硫酸鹽、重碳酸鹽等指標低于GJB 1335-92《低礦化度飲用水礦化衛(wèi)生標準》的適宜濃度范圍。從保證健康的角度，應對西沙群島雨水進行適當?shù)V化處理后才適于人員的長期飲用。

3 結論

(1)采用初期棄流→壓力過濾→電絮凝→紫外線殺菌的凈化工藝，設備保養(yǎng)和管理簡單、可靠，適合西沙群島自然環(huán)境，在島礁上非常實用。(2)所檢測的西沙群島雨水10項水質指標均符合GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標準》要求。(3)西沙群島雨水中鎂含量 1.40 mg/L、鈣 5.18 mg/L、硫酸鹽3.14 mg/L、重碳酸鹽 33.7 mg/L，均低于 GJB 1335-92 的適宜濃度范圍。(4)應對西沙群島雨水進行適當?shù)V化處理后才可供人員長期飲用。

［1] 安熙蘭，張小惠.“121”雨水集流工程水質分析［J] .中國初級衛(wèi)生保健，2001，16(3):49.

［2] 劉洪亮.簡易持續(xù)飲用水消毒器處理地窖飲用水的試驗研究［J] .中國公共衛(wèi)生，2000，16(10):927-928.

［3] 楊瑞強，朱琨，金星龍，等.窖水的水質分析及水質特點［J] .甘肅環(huán)境研究與監(jiān)測，2001，14(2):70-71.