山区农村饮水安全工程模式探讨

□ 谭远春

山区农村饮水安全工程模式探讨

□ 谭远春

山区农村饮水安全工程要在统筹规划的基础上，按照“先急后缓、先重后轻、突出重点、分步实施”的原则，遵循有关程序和要求，通过加强对水源检测化验，选用适合的工程形式，重点解决水质达标的问题。为保障农村饮水安全，各地应根据当地自然条件和经济社会发展状况，因地制宜地新建集中供水设施和净化处理设施。在项目的实施中，前期规划工作要扎实，技术方案要合理，建后管理措施要到位。

一、农村饮水安全工程的供水模式

农村饮水安全工程是一项加快农民致富奔小康步伐、提高农民饮水质量和生活质量的重要举措，是一项以社会效益为主的公益性事业。为了切实把每一个农村饮水安全工程都建成“水质达标、水量充足、及时可靠、长效运行、群众满意”的工程，在山区农村饮水安全工程实施中，要坚持抓好科学规划和方案优化，针对山区泉水资源相对丰富和水流落差大的特点，严格执行国家现行有关农村饮水安全的规定，紧紧抓住农村饮水安全的关键技术环节，大力推广运用新技术、新材料和新工艺，通过加强对水源检测化验，选用适合的工程形式，并根据各地自然条件和经济社会发展状况，因地制宜，通过集中供水和分散供水相结合的净化处理设施，达到农村饮水安全标准。下面就三种典型的山区农村供水模式及工程措施加以说明。

（一）分散供水的集雨水窑模式。集雨水窑模式适用于住户不集中、不具备修建骨干水利工程和集中供水工程的偏远山区。在这类地区，农民居住分散，干旱缺水是当地农业和区域经济发展的主要制约因素。过去一遇干旱就要远距离运水来解决人畜饮水问题，不仅水价昂贵，而且用水纠纷不断，很多地区都曾出现过争水抢水的现象。实施集雨工程以后，广大群众修了水窖，利用房屋院落作为集雨场地，通过一些净化措施，将降水引至水窖中储蓄起来，以供平日生活之用，较好地解决了人畜饮水问题。一般来说，若一户拥有20～30 m3的水窖，则可稳定解决饮水困难。

（二）集中供水的生物慢滤模式。湖北省秭归县为了解决中小型供水工程水质问题，探索推广应用了生物慢滤水处理新技术。生物慢滤技术是一种基本不用任何机械动力和化学药剂的水处理方法。秭归县茅坪镇长岭村、郭家坝荒口坪村、杨林桥镇三渡河村、归州镇贾家店村等地，按照“集中供水工程三池（粗滤池、慢滤池、清水池）集中、封闭运行、厂区整洁、厂景美观”的要求，已使每一个饮水安全工程成为农村小康建设中的亮点和景观。

生物慢滤供水模式适用于供水人口在500人～2 000人之间、供水规模为300～800 m3的人口分布相对分散的居民点或小集镇（生物慢滤池水处理工艺流程见图2）。

其流程是：从溪沟、水库或堰塘自流引水至粗滤池和慢滤池，通过粒径为0.1～0.9 mm、厚度为100 cm的滤料(石英砂或河砂)过滤，从而达到净化水质的目的。

原水包括雨水、山泉水、堰塘水、水库水等，其浑浊度为10～30度。引水管道均采用有压PE管、PVC管，压力等级为1.0～1.60 MPa。

粗滤池为加盖圆形钢筋混凝土或方形钢筋混凝土结构，容积视规模而定。其中的填充滤料（河砂及河卵石）顺水流方向由粗到细排列（详见表1）。

表1 竖流式粗滤池滤料组成表

慢滤池为无盖圆形钢筋混凝土或方形钢筋混凝土结构，滤速为每小时0.2 m至0.4 m，按每100人慢滤面积为1～1.5 m2确定。其中填充滤料采用河砂，滤料粒径控制在最小粒径为0.3 mm、最大粒径1 mm的范围内，滤料层厚度1 m；顺水流方向滤料由细到粗排列，慢滤池表面至少应有20 cm的水深（详见表2）。

表2 慢滤池滤料组成表

清水池为圆形钢筋混凝土或方形钢筋混凝土结构，其上加盖并覆盖约50 cm厚的粘土，清水池的调节容积一般按日供水规模的30%～50%设计。

生物慢滤的原理。借助于滤料表面自然形成的生物滤膜上的寄生微生物群的新陈代谢活动和滤膜、滤料的过滤作用，吸收水中的各类胶体及矿物质，净化水质，这是生物化学过程和物理吸咐过程共同作用的结果。由于滤料表面吸附和截留了水中的有机物及矿物质，为水流中的微生物生长提供了营养，在太阳光的照射下，微生物在慢滤池中的细砂表面生长、繁殖，随着时间的推移，大约经过一至两个月，滤料表面便形成了一层含有多种微生物或藻类生物的表面粘膜。通过生物粘膜的物理吸附、截留作用和粘膜中微生物的捕食、被捕食及生物化学作用，达到水质净化效果。

（三）常规水厂集中供水模式。常规的集镇水厂供水模式适用于供水人口在2 000人以上、供水规模为1 000 m3以上的集镇供水。

此模式主要以地表水作为生活饮用水源，通常采用的净水工艺流程是：首先在含有杂质的原水中投加混凝剂，并通过水泵或专用混合设备使混凝剂与原水充分混合，经过絮凝后使杂质逐渐结成絮凝体——矾花，然后经过沉淀池沉淀和过滤池过滤变成清水，再经过消毒后自流供给用户使用（常规水质净化处理工艺流程见图3）。

受微量有机物污染水源的水质净化处理工艺流程选择。对受微量有机物污染水质达不到规定标准要求的水源，一般不宜作为饮用水水源。如就近确实无法找到合适的水源时，也可对受微量污染的原水进行水质预处理或深度处理的方案进行比较，但必须使其出水达到生活饮用水水质标准。经过混凝沉淀或气浮并经过滤的净化水，还必须进行消毒处理。消毒的目的就是杀灭水中对人体有害的病原体，如各种细菌、病毒及其他致病微生物等。

消毒方法。氯消毒法具有消毒效果好、价格低廉、设备简单以及操作管理方便等优点，同时氯消毒之后在水中可保持一定余氯，能防止输水过程中的再次污染。

氯消毒法采用的化学药剂主要是漂白粉、漂粉精、次氯酸钠、液氯或二氧化氯等（微量有机污染水源的净水工艺流程见表3）。

二、集中供水生物慢滤模式的优点

（一）水的净化效果好，可使浑浊度去除率达97%以上。实施生物慢滤水处理后，浑水变为清水，彻底解决了山区农民一遇暴雨就得饮用浑浊水的问题，长年饮上了安全的卫生水。

大量的抽样水质资料表明，经过生物慢滤水处理后，对大肠杆菌的去除率高达97%，氨氮的去除率超过80%，细菌总数去除率在50%以上，对重金属、有机物的去除效果也较好。经过生物慢滤技术净化的出厂水经适当消毒（用烧沸消杀灭菌或者用优氯净等消毒剂投入滤后水中消杀的消毒方法）即可达到国家饮用水卫生标准。

湖北省水资源环境监测中心对秭归县长岭村和荒口坪村生物工程慢滤水厂的水质检测结果表明，经该工艺处理的饮用水能达到一级水质标准（详见表4）。

表3 微量有机污染水源的净水工艺流程表

表4 生物慢滤水厂水质检测结果表

（二）工程建设一次性投资少。实践证明，采用生物慢滤水处理技术比采用净化器水处理技术降低成本60%以上，与传统净水处理工艺相比可节约工程建设投资40%左右，节约运行成本80%以上。如秭归县郭家坝集镇原先安装一台净化器设备，连同安装费总计花费8万元以上，而采用生物慢滤水处理设施仅需1万多元。另外，山区交通不便，罐体重量在3 t以上，转运相当困难，净化器设备上下车没有起吊设备既难运输又不安全。

（三）水处理运行简单，管理成本低。实施该项技术后，不需动用过多的人员维护，安装反冲洗设施后，只需对填充料每半年进行一次冲洗即可，运行维护成本费用低。

（四）水处理过程生态环保。生物慢滤水处理技术是物理吸附和生物化学反应共同作用的结果，不需添加任何净化消毒药物，即可达到生态环保。

生物慢滤技术是一种基本不用任何机械动力和化学药剂的水处理方法，具有强大的生命力，特别适合山区丘陵地带中小型供水工程。因此，在广大农村和集镇兴建日供水规模在500 t以下或供水人口在5 000人以下、原水浊度在30°以下的集中供水工程应优先采用生物慢滤水处理技术。这项技术可降低造价和运行费用，确保农村饮水工程“水质达标、水量充足、长效运行、群众满意”。

三、建议和结论

从实践经验来看，凡供水规模在“千吨万人”以下的山区农村饮水安全工程，为了解决水质问题，均可采用生物慢滤水处理技术。从运用实践来看，生物慢滤水处理技术具有一次性投资小、水处理零成本、净化效果好、水处理过程生态环保、运行简单（可实现无人值守）和运行维护成本低廉等优点，特别适合山区丘陵区中小型供水工程。

湖北省秭归县水利水电勘察设计院 443600）