卢宁;黄鑫;高乃云;刘洪波;张东
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【摘 要】Bromide ions level in water of Qingcaosha Reservoir was detected during impounding and operating period. Lab-scale experiment was conducted to explore bromate fromation potential of raw water from Qingeaosha Reservoir. The results show that moderate level of bromide (0.4～0.6mg/L) are present in upper water from Yangtz river of Qingcaosha Reservoir. Under similar water treatment conditions, bromate formation potential of raw water from Qingcaosha reservoir is greater than that of Huangpu river water.%该文测定了青草沙水库水在蓄水期和运营初期的溴离子,并通过小试试验初步考查了溴酸盐生成势.结果表明,青草沙水库的长江来水含有一定浓度的溴离子(0.4～0.6 mg/L),可通过水库蓄水予以调节.相似条件下青草沙水库水溴酸盐生成势高于黄浦江水.
【期刊名称】《净水技术》
【年(卷),期】2011(030)003
【总页数】4页(P10-12,19)灌水定额
【作 者】卢宁;黄鑫;高乃云;刘洪波;张东
【作者单位】上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司,上海,200082;上海大学环境与化学工程学院,上海,200444;同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,200092;上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司,上海,200082;上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司,上海,200082
【正文语种】中 文
【中图分类】TU991.1
地表水中溴离子主要来自矿物溶解/采矿废水、冬季化雪及海水入侵。调查显示自来水中溴离子的量为0.0147～0.2mg／L[1]。海水中溴离子的浓度比较高（41～71mg／L）。因而海水入侵是淡水中溴离子的一个主要成因[2,3]。不仅地表水，海水入侵也是沿海地下水中溴离子较高的原因[4]。
饮用水中mg/L浓度级别的溴离子对人体的不良影响很小，相反还有益于代谢[5]。也是矿泉水水质良好的表征。但是由于溴离子容易被氧化剂（臭氧、氯）氧化，形成溴代有机副产物（Br-DBPs）[6-7]和臭氧氧化后生成BrO3-[8-10]，这就给供水造成一定威胁。紫外高级氧化与氯联用也能够氧化微量的溴离子形成溴酸根[11-12]。所以，水源水中溴离子的量直接影响到后续氧化／消毒工艺的参数，甚至工艺的选择性使用。
1 青草沙水库中的溴离子
近几年，咸潮入侵愈发严重，对上海市的供水调度造成威胁。在我们前期的调查中发现黄浦江水源水中出现较高浓度（＞200μg／L）的溴离子[8]。作为迄今国际上最大的潮汐河口江心避咸蓄淡水库，地处长江口的青草沙水库水中可能会存在溴离子。本文初步调查了库区内水体溴离子分布，并评估溴酸盐生成势。
采样点具体位置见图1。共设A、B两条采样路线，A 船走水线，负责 4#、3#、2#、6#和 7#站位 5条采样垂线，B车走陆线，负责0#、1#、1-1#和5#站位4条采样垂线。其中0#为库区外长江原水，作为空白比较。从库首至库尾选取若干特征地点作为采样点。5#和1#点位相对库区其它点水体封闭期较长，且分别与库区隔离。
图1 监测点位平面分布示意图Fig.1 Layout of the Monitoring Sites
表1 监测点位GPS定位表Tab.1Sample GPS Coordinates注：图1和表1的监测点布置由本文第一作者单位与青草沙公司、上海环科院、上勘院和同济大学共同商议并执行。表中水深为单次监测数据，不代表监测期平均水深。常规监测点位 东经 北纬 水深／m 备注0#1#1-1#2#3#4#5#6#7#121°32′13.1″121°32′39.5″121°32′59.8″121°36′12.4″121°39′08.4″121°42′33.7″121°34′31.8″121°36′29.5″121°34′36.3″31°29′31.1″31°29′24.8″31°29′27.2″31°28′59.4″31°26′19.9″31°25′05.7″31°27′17.8″31°26′57.4″31°28′20.7″-1.31.34.82.75.21.58.71.6库首外长江滩库首三角实证区库首垦区北侧库中库尾中央沙垦区南侧垦区西侧
监测分两阶段开展监测工作：水库施工期和正常投入运营阶段。具体情况是2009年1月初合拢，5月初闭水完成，7月～8月夏季持续降雨，下游闸门间或开闸排水，其它时间库区水体基本为封闭状态。2010年12月底水库初步运营输水。
图2中可见，2010年6月30日的取样，库外长江来水（0#）中溴离子几乎无法检测到。而主水库内（2～7#点）溴离子大致相近（0.5～0.6mg／L之间）。不同蓄水区域1-1#（库首）和5#（中央沙）低一些。这是因为水库处于长时间的封闭状态，不与外界连通。而在2011年3月15日近期的采样中，由于水库处于动态运行状态，因此，水库内不同点溴离子显现
出一定的浓度梯度。所以，青草沙水库中的溴离子浓度可以通过水库蓄水在一定程度上予以调节。此外，蓄水时机也是库区中溴离子浓度的影响因素之一。
图2 青草沙水库中的溴离子浓度Fig.2 Bromide in Qingcaosha Reservoir
2 青草沙水库水的溴酸盐生成势
通过小试臭氧鼓泡塔试验（试验装置详见文献［8］），得到青草沙水库水中溴酸盐的生成情况（图3），并与黄浦江原水作对比（表2），以确定主要影响因素，得到优化的臭氧投加量。根据以往研究，BrO3-的量与臭氧和时间乘积ct（ozone exposure）呈线性关系[8-9]。根据不同时间点测得的臭氧值、溴酸盐得到直线，该直线斜率 k（μgBrO3-／min）直观反映了原水中溴离子被氧化成溴酸盐的速度大小。本文中定义为溴酸盐的生成势，记为BrO3-（FP）。
图3 青草沙水中溴酸盐生成情况Fig.3 Bromate Formation in Qingcaosha Water
溴离子被氧化成溴酸盐的反应体系较为复杂。总的说来，在水厂常见臭氧投加量（1.5～2mg／L）下，溴酸盐的生成势取决于竞争性反应物浓度和臭氧量，前者主要指有机物、氨
氮和重金属。表2可见，长江水中的溴离子更容易被氧化成溴酸盐。0～0.15mg／L残余臭氧时，黄浦江水中基本不产生溴酸盐；而长江水中仍会缓慢增加。但对于高浓度溴离子条件下，二者的BrO3-（FP）相差并不大。因为在低浓度臭氧时，臭氧量是限制因素，水中竞争性反应物同溴离子竞争臭氧，黄浦江原水中CODMn在5mg／L左右，明显高于青草沙水，所以不会产生溴酸盐。当反应物较为充足，比如臭氧升高（＞0.5mg／L）和溴离子升高（＞100μg／L）同时出现时，青草沙和黄浦江水的溴酸根生成势相差不大。
臭氧量包含臭氧投加量和溶解臭氧量2个概念，前者在生产中经常使用，指气体臭氧的浓度；后者通常在试验中使用，一般指用靛蓝法测定的水中残余溶解臭氧。理论上，臭氧投加量大于溶解臭氧量，二者之间的差值包括两部分，一是臭氧的即时分解量，二是臭氧与强还原性物质的快速消耗量，所以该值的大小取决于水质、臭氧接触池传质效率、水温等因素。需特别指出的是，应使用溶解臭氧量而不是臭氧投加量用作ct（ozone exposure）值的计算。
西安pm2.5表2 不同原水的BrO3-（FP）Tab.2The k Values of Raw Water注：t以生成BrO3-10μg／L限值所需要的时间。溶解O3量／（mg·L-1）Br-／（μg·L-1）BrO3-（FP）／（μgBrO3-·
min-1）t／min 0～0.150.25～0.40.5～0.80.6～0.90.6～0.90.6～0.90～0.10.4～0.70.9～1.145.0青草沙水黄浦江水90.0145.0650.0279.00.290.421.191.753.147.35未检出2.454.6734.523.88.45.73.21.4—4.12.1
使用黄浦江原水的水厂预臭氧系统中臭氧投加量为1mg／L，但实际检测不到残余的溶解臭氧值，溴酸盐也未检测出。然而同样的工艺参数换作使用青草沙原水，则可检测到痕量溴酸盐。
3 初步结论
综上所述，得到初步结论如下。
支持向量机
（1）青草沙水库长江来水含有一定浓度溴离子（0.4～0.6mg／L），可通过水库蓄水予以调节。
（2）低浓度臭氧（残余臭氧 0～0.15mg／L）时，青草沙水库水溴酸盐生成势高于黄浦江水；臭氧升高（＞0.5mg／L）和溴离子升高（＞100μg／L），两者溴酸盐生成势相差不大。
参考文献
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尉氏县水立方
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