浅谈冬季水库水发黑有嗅味的原因及水厂面对该水质问题的解决办法

近日在水厂源水取水口巡查时，发现水库水体直接感官为黑色，当微风徐徐吹来时会明显闻到嗅和味，当发现该问题时我就在想冬天按理来说水库水质情况应该比夏天要好，当我在围绕取水井周边巡查一圈后，根据经验判断冬季水库水体突然出现“发黑”并伴有“溴味”（类似臭鸡蛋味道或化学药品的气味），是一种典型的季节性水质现象。这并非突发性污染事件，而是水库在特定气候条件下内部生态与物理化学过程发生规律性变化的结果。虽然原水水质感官不佳，但通过现代水处理工艺的针对性调整，完全可以有效应对，保障供水安全。下面我将根据我的经验进行浅谈，该源水水质问题发生的原因及水厂处理方法进行分析。

一、溴的味道”，主要来自以下几类物质：

1. 溴胺类物质：这是最可能的原因。当原水中含有溴离子时，在水厂或管网消毒过程中，常用的氯或次氯酸钠会优先与溴离子反应，生成次溴酸，次溴酸再与氨氮等含氮物质反应，生成一溴胺、二溴胺等。这些溴胺类物质具有非常强烈的、令人不悦的化学药品气味，其嗅阈值（人能闻到的最低浓度）远低于氯本身。

2. 含溴消毒副产物：三溴甲烷（溴仿）：是“三卤甲烷”类消毒副产物的一种。当水中有溴离子和大量天然有机物（特别是腐殖酸）时，加氯消毒就会生成溴仿。它具有甜腻的化学气味。其他溴代有机物：如溴代乙酸等。

3. 藻类代谢产物与氯反应：某些藻类（如蓝藻）在代谢或腐败过程中会释放土臭素（Geosmin）和2-甲基异莰醇（MIB），它们本身有土霉味。但当这些物质与氯反应后，会产生更复杂的、带有化学药味的化合物。

二、 水发黑色和溴味的共同原因：冬季水库“翻转”

1、“黑色”和“溴味”看似独立，但它们都源于同一个关键的季节性事件——冬季水库水温分层结构的破坏（即“翻库”或“水体混合”）。

冬季之前（春、夏、秋）：水库处于稳定分层状态

表层（湖上层）：温暖、含氧丰富、有藻类活动。

底层（湖下层）：寒冷、极度缺氧（厌氧状态）、黑暗。

黑色”的 “发黑”。

2、进入冬季气温变化的影响为（关键转变期）

1. 气温骤降：水库表层水温迅速下降，密度变大。

2. 水体翻转：当表层水冷却到与底层水温度、密度接近时，原先稳定的分层结构被打破。密度大的表层水下沉，推动缺氧的底层水上翻到整个水库。

3. 黑色物质的形成：富含Fe²⁺， Mn²⁺ 和腐殖酸的底层水被带到含氧的表层。二价铁、锰迅速被氧化，形成氢氧化铁（红褐色）和二氧化锰（黑色）的微小颗粒。腐殖酸本身也呈黑色。这些物质混合在一起，导致整个水库水体看起来呈现 “墨水状”的浑浊黑色或黑褐色。

4. 溴味前体物的释放：同时，底层水上翻将积累的溴离子、氨氮和大量天然有机物也带到了全水库。这些物质作为“原料”，被输送至水厂。

三、水厂针对该水质问题的处理工艺

面对这种高色度、高锰、高溴离子、高有机物的原水，水厂的核心处理目标是：先除铁锰和色度，再谨慎消毒以控制溴代副产物。处理流程需要多环节强化与调整，如下：

1. 取水与预处理（从源头开始控制）：

1.1、分层取水：如果取水塔有分层取水口，会尽可能从中上层取水，避开底层最差的水质。

1.2、预氧化调整：这是关键步骤。会减少或停止预氯化（因为氯会立即与溴离子反应生成溴胺），改用：

1.3、高锰酸钾（KMnO₄）：能有效氧化二价铁、二价锰，助凝除色，且不产生溴代副产物。

1.4、预臭氧（O₃）：强氧化，能去除色度、嗅味，部分降解有机物，氧化锰（但对二价铁效果一般）。

1.5、粉末活性炭（PAC）吸附：投加PAC，可强力吸附腐殖酸、土臭素等致色致味有机物，是应急改善嗅味的有效手段。

2. 常规处理工艺强化（核心除黑除锰）：

2.1、强化混凝：通过调整混凝剂（如聚合氯化铝）的投加量和pH值，使形成的矾花更结实，能更好地包裹、吸附水中的铁锰氧化物胶体和腐殖质，通过沉淀去除。

2.2、沉淀/澄清：确保有足够的停留时间，让絮体充分沉降。

2.3、过滤：砂滤池是截留剩余细小铁锰颗粒和有机物的最后一道屏障。当铁锰高时，滤池反冲洗频率需增加。

3. 深度处理（若水厂具备，效果更佳）：臭氧-活性炭工艺：这是应对此类问题的“利器”。

3.1、臭氧：能将大分子有机物（如腐殖酸）氧化分解成小分子，提高可生化性，并直接去除部分嗅味。

3.2、生物活性炭滤池：利用活性炭巨大的表面积物理吸附剩余有机物和嗅味物质，同时附着在炭表面的微生物能进一步生物降解有机物。该工艺能显著改善水的色度和口感。

4. 消毒工艺优化（控制“溴味”的关键）：消毒剂优化：为避免生成溴胺和溴仿，可能采取：

4.1、氯胺消毒：改用氯胺（先加氯后加氨）作为管网消毒剂，其氧化性较弱，生成溴代副产物的潜力远低于游离氯。

4.2、二氧化氯消毒：ClO₂几乎不与溴离子反应生成溴代副产物，是更好的选择，但成本较高。

4.3、 严格控制加氯点和加氯量：尽量在过滤后、有机物和溴离子浓度已大幅降低的位置加氯，并精确控制投加量。

总而言之，冬季水库水体的“发黑”与“溴味”现象，是水源地自然循环规律与后续水处理工艺之间的一场“季节性博弈”。其根源在于水库内部物质的季节性迁移与转化，而水厂则通过一系列科学、精细的工艺调整进行有效应对。水厂运营管理者当冬季遇到源水出现以上问题时，不必对此现象感到恐慌。现代供水工艺系统是完全可以处理该复杂源水水质的。