山丹县农村饮用水水质处理技术

刘秉录

（甘肃省山丹县水务局，甘肃山丹734100）

饮用水是人类生存的基本需求。解决农村饮水安全问题是保障农村人口身体健康、促进农村经济稳步发展与社会和谐、加快乡村振兴战略实施的重要保障，是全面贯彻落实党中央坚决打赢脱贫攻坚战的具体体现。近年来，党中央、国务院高度重视农村饮水安全工作，先后多次作出重要批示和指示。通过全社会的共同努力，全面解决农村饮水安全问题已取得了初步成效。

1 基本概况

纵观山丹县农村饮水发展历史，先后历经了自然发展、饮水起步、饮水解困、饮水安全及巩固提升阶段。20世纪50年代前，农村饮水都很困难，大多依靠涝池蓄水，部分靠人挑畜驼车拉，且为人畜混用，直接影响了广大群众的身心健康。20世纪五六十年代为自然发展阶段，掀起了以改善用水条件为重点的农田水利基础设施建设，结合蓄、引、提等灌溉工程建设，解决了一些地方农民饮水困难问题。20世纪80年代后，采取以工代赈和在小型农田水利补助经费中安排专项资金等措施，逐步解决了一些地区饮水困难问题。20世纪90年代后，解决农村饮水困难正式纳入国家重大规划，农村饮水资金投入力度大幅增加。截至2005年底，农村饮水困难的历史基本结束，实现了从喝水难到喝上水的目标。之后又启动了实施农村饮水安全巩固提升工程建设，农村长期存在饮水不安全的问题基本得到解决，实现了从喝上水到喝好水的目标。截至目前，山丹县共建成饮水安全工程39项，日供水规模达到2.1万t，17.35万农村人口饮水安全问题得到了全面解决。

2 饮用水质存在的问题

按照国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749）和《农村实施<生活饮用水卫生标准>准则》的要求，山丹县农村饮水安全面临的主要问题是水资源短缺、水污染和土壤污染、水性地方病和水性传染病的威胁。一是部分农村供水工程标准较低，缺乏应有的水处理设施，饮水水质没有保证，有相当一部分水源水质不符合国家生活饮用水卫生标准。二是工业废水和生活污水不达标排入河流水源，农村畜禽散养产生的粪尿和污水及农村居民生活污染物等无任何处理而直接排放，经雨水冲刷、淋溶和渗漏而不同程度地造成地表水或地下水水体污染，且呈日益加剧趋势，成为疾病发生和传播的主要媒介。三是携带大量农药、化肥的农田灌溉回归水使土壤受到污染，地表水和浅层地下水污染更为严重。从多年监测结果可以看出，深层地下水硝酸盐、总硬度出现逐年增加的趋势，地下水含挥发性酚，有明显增加饮用水水质的化学指标、毒理指标、细菌学指标等部分指标均超过了国家卫生饮水标准，直接影响了饮水安全。

3 水质处理主要措施

3.1 处理措施

水质处理就是将水中通常含有较多的悬浮物、胶体物质和病原微生物等，利用一定的设施设备，通过物理或化学技术措施使之排出，以达到饮用水水质标准。目前常用的水处理措施主要包含石灰软化法、离子交换法、蒸馏法、FF复合分子筛吸附法、电渗析法、反渗透法等。石灰软化法由于处理后水中的浊度升高，pH值高，需要二次处理，工艺复杂，该工艺仅能降低源水硬度，处理能力单一。复合分子筛吸附法只能去除水中的砷、氟、铁等微量超标元素，不能去除水中的硬度和溶解性总固体，同时需要大量额外的盐或酸碱，操作复杂烦琐，容易造成环境二次污染，运行成本高。电渗法虽然操作简单，易于自动化运行。但只能去除水中的溶解性固体，不能去除水中的有机物；有机物和某些离子（如镁和钙）会污染离子交换膜，影响系统稳定运行；与反渗透工艺相比，其脱盐率低；能耗很高，运行不经济；电渗析装置比较庞大，且组装要求高。反渗透技术可脱除水中绝大部分盐分、氯化物、氟化物及大分子有机物，耗能较少，设备体积小，操作简单，适应性强。纳滤膜法能选择性地去除水中的二价离子（Ca、Mg、硫酸根等），同时能部分保留水中的低价离子，完全去除水中的细菌、病毒和绝大部分有机物。通常纳滤膜法对二价离子的去除率高达97%以上，一价离子去除率为50%～90%。蒸馏法能耗高。各种工艺方案比较见表1。

表1 各种工艺方案比较

3.2 工艺流程

山丹县农村饮水工程水源主要有机井供水、截引供水、水库供水3种形式。主要工艺流程：一是通过一定的设施设备，除去水中悬浮物、有机物、胶凝颗粒，降低水中浊度。二是利用先进的科技手段，软化无机盐、胶凝体等后有效拦截钠、镁、钙、硫酸根等离子，去除原水中的胶体物质、无机盐，降低原水硬度及溶解性总固体等指标。三是利用消毒技术，降低微生物及菌群含量。每项工程依据其供水方式、供水规模、水质状况等，分别采用不同的工艺流程和处理设备。

3.2.1 机电井供水工程 主要分布在山丹县的清泉镇长城新村、拾号村，东乐镇西屯村等。其特点：供水人口相对较少（不足千人），供水规模约100 m3/d，水质较为稳定，水体污染风险相对较小。项目建设时，选用以石英砂为滤料的多介质滤器（砂过滤器）进行悬浮物过滤，纳滤净水器去除水中的嗅和味、硫酸盐、氯化物等，用二氧化氯发生器进行消毒。工艺流程见图1。

3.2.2 截引供水工程 主要分布在山丹县大黄山浅山区一带的大马营镇窑坡、圈沟等村。其特点：供水人口与日供水规模相对较小，水的浊度相对较高，水体污染风险相对较大。项目建设时，选用旋流反应器进行悬浮物沉淀，吸附过滤（F·F复合分子筛）去除水中的砷、氟、铁、猛等微量超标元素，用紫外线进行消毒以降低微生物含量。工艺流程见图2。

3.2.3 水库供水工程 主要分布在山丹县的霍城、位奇、陈户、李桥等乡（镇）。其特点：供水人口相对集中，日供水规模相对较大，水体污染风险大，水的浊度较高。项目建设时，选用上向流斜管沉淀池进行悬浮物沉淀，多介质去除水中的絮凝物和颗粒物，用纳滤净水设备有效去除水中的二价离子（Ca、Mg、硫酸根等）、细菌、病毒和绝大部分有机物，用二氧化氯发生器进行消毒以降低微生物含量。工艺流程见图3。

3.3 技术线路（以水库供水为例）

3.3.1 除浊 水厂原水来自水库，加药装置通过静态混合器加投絮凝剂，与原水充分混合后均匀进入絮凝池进行絮凝反应，反应后出水进入斜管沉淀池，将絮凝反应后形成的大颗粒絮团进行沉淀，沉淀池出水进入滤池，通过石英砂滤料进行过滤，进一步除去水中悬浮物，利用移动台车对滤池石英砂进行定期反冲洗，絮凝沉淀后的淤泥杂质经安装在絮凝沉淀池底部的排泥管定期排出，排出的泥水连同反冲洗废水从排泥沟排出，流入河滩。

3.3.2 净化 浊度处理后，通过高压泵把滤池一部分水压入多介质滤器（填充天然石英砂进一步除去悬浮固体，确保进入纳滤膜SDI值，并且配置反洗水泵和鼓风机，对砂过滤器进行反洗，排出的废水汇入净水装置的排泥沟流入河滩），进入纳滤净水机组产水，另一部分水与产水进行勾兑，纳滤净水机组安装30支纳滤膜，降低原水中的溶解性固体和硫酸盐。

3.3.3 消毒 为消除水中的有害菌落，设置安装二氧化氯发生器，制出消毒溶液，经加药管投入混合池，在混合池中进行消毒处理后，进入清水池，最终使水质达到国家饮用水标准。

3.3.4 自动化控制 充分考虑运行的便利性与科学管理水平，在水厂设置集数据信息采集、存储、分析汇总为一体的监控中心。通过数据分析，及时发出报警或控制指令，控制各站点设备运行或停止。

4 思考与展望

山丹县农村饮水安全建设项目以信息化技术为基础，以科学有效的水质处理为手段，严格按照“水质处理效果好、出水水质稳定、运行压力低、占地面积小、安装方便、运行安全且运行费用低廉、管理便利”等原则，结合水源水质、供水规模等因素，极大地提升了饮用水水质标准。其成功经验具有一定的可复制性和推广性，不仅有效解决了饮用水水质处理技术难题，而且对节约项目建设资金、加快规程建设进度，保证处理后的水质达到国家规定的饮用水标准具有一定的指导意义。但受区域水质差异、环境污染和水处理措施、处理程度等因素的制约，在加强水源地日常监管与有效保护、防范和杜绝水体污染的同时，仍需定期对处理前后的水质进行定性分析，对存在的问题及时跟进与解决，适时选用先进的水处理设施设备，保证供水水质长期安全。