農村水窖水質保障技術研究

翟金永

（蘭州工業研究院，甘肅蘭州730050）

農村水窖水質保障技術研究

翟金永

（蘭州工業研究院，甘肅蘭州730050）

甘肅省農村地區干旱少雨，水資源及其匱乏，水窖飲用水是農村地區的重要水資源。但水窖蓄集雨水水質總體較差，引發的各類疾病持續上升，制約了新農村建設的進程。目前，水質已取代水量成為水窖飲用水亟待解決的問題。生態過濾技術是雨水徑流污染控制的有效技術，可實現雨水徑流的直接處理與回用，且具有成本低、效果好等優點。生態過濾系統通常由植被系統和過濾系統組成，過濾系統有過濾層和濾后收集系統構成，植被系統種植于過濾介質之上。雨水生態過濾系統是雨水徑流污染生態處理的重要技術，由于其適用性強，污染控制效果好，現在國外已得到迅速發展。

干旱；水窖；雨水徑流；生態過濾

新農村建設是國家實施惠民工程的重要舉措，甘肅省為貫徹中央新農村建設的相關精神，進一步加強新形勢下的群眾工作，加快農村脫貧致富步伐，全面推進新農村建設，開展了“聯村聯戶、為民富民”的行動，取得了豐碩的成果。

新農村建設及“聯村聯戶、為民富民”行動不僅要提高農村的收入水平，而且要提高農村人民群眾的生活水平。其中，讓農村人民群眾喝上符合衛生標準的安全飲用水是重要的基礎保障措施，是新農村建設及“聯村聯戶、為民富民”行動的重要內容。

1　水窖飲用水存在的問題

甘肅省農村地區干旱少雨，水資源及其匱乏，水窖飲用水是農村地區的重要水資源。甘肅省自實施“121”雨水集流工程以來，建成集雨水窖近80萬眼，飲用水人口達220萬人。但水窖蓄集雨水水質總體較差，由此引發的各類疾病持續上升，制約了新農村建設的進程。目前，水質已取代水量成為水窖飲用水亟待解決的問題。

因此，對水窖飲用水水質安全進行研究，提出適用于甘肅省農村水窖水質安全保障的關鍵技術，解決水窖水質低下的現狀，為新農村建設及“聯村聯戶、為民富民”行動提供技術保障，具有重要的現實意義。

2　雨水生態過濾系統

雨水是半干旱缺水地區的重要水資源來源，是維持當地人民群眾正常生活與經濟發展的重要基礎資源。降雨降落到地面以后，地表儲存污染物進入雨水徑流中，導致雨水徑流污染加重。地域、環境等自然條件對雨水徑流污染負荷產生直接影響，隨著降雨間隔、空氣污染負荷的加大，徑流水質下降，對水窖水質將產生嚴重影響。

已有研究對雨水徑流污染物的形成過程進行了基礎性研究，基本掌握了雨水徑流污染形成機制。同時對水窖雨水水質特征進行了研究，掌握了水窖雨水水質特征及變化規律，但對蘭州地區黃土疏松土質建立雨水生態過濾系統等內容缺乏相應的研究。

對蘭州市雨水水窖利用集中區域進行調研，掌握雨水徑流污染負荷特征與典型水窖水質的周期性變化特征，建立水窖水質與徑流污染負荷的偶聯機制。遴選一處進行現場實驗，建立中試實驗裝置，對徑流雨水及實驗水窖雨水進行監測，建立雨水生態過濾系統動態模型，基于生態過濾系統濾層截留的徑流污染物去除機制，通過優化生態過濾系統多層濾料的設置和生態過濾系統與水窖的水力組合技術，提高水窖內水質。通過水窖內投加消毒片等手段控制水窖內細菌繁殖，嘗試開發集混凝沉淀、過濾、消毒為一體的分散式小型水處理裝置，實現水窖污染風險終端控制。

2.1實驗地點遴選

在掌握蘭州市雨水水窖分布的基礎上，結合現有條件，選擇合理的實驗地點。實驗地需具備水窖利用典型性、管理運行方便性的特點，初步地點選擇為蘭州市榆中縣地區。

2.2實驗地點地理特征調研

對實驗現場地面參照透水地面與非透水地面進行初劃分，在此基礎上按照積累污染物量進行劃分。調研各分類的坡面類型、匯流面積、坡面坡度、污染物積累程度。

2.3雨水徑流水質監測

監測不同區域面（主要屋頂、家畜養殖區、院落植被區、一般區域）的徑流水質狀況，通過數學模擬，計算不同匯流區域的污染物積累量及污染物貢獻率，為匯流面優化提供基礎。同時，通過監測匯流面水質狀況和流量情況，掌握水窖收集雨水的主要水質特征。

2.4實驗水窖的建設

根據現場實驗條件，建設容積為2.0～3.0 m3的蓄水水窖一座，水窖蓄水桶為PE桶（成品），并埋于地下。頂端進行改造，實現以生態過濾為核心的徑流污染物控制措施。建議頂端采用磚混加水泥砂漿結構。

2.5水窖飲用水水質保障

對實驗水窖與對比水窖進行水質監測，對比其水質穩定性。研究實驗用水窖細菌繁殖增長曲線，必要的情況下采用投加固體消毒劑的方案控制窖內細菌繁殖。研究開發集混凝沉淀、過濾、消毒為一體的農用小型多功能水質凈化器，對水窖可能產生的生物污染、化學污染及感官性指標惡化實現全方位控制，提高農村飲用水水質。

2.6監測指標

主要監測指標pH、濁度、色度、嗅和味、CODMn、NH3-N、硝氮、TN、TP、細菌總數、大腸桿菌群；輔助監測指標：陰離子合成洗滌劑、農藥殘留（根據當地農藥使用情況，從六六六、樂果、敵敵畏、滅草松、毒死蜱、六氯苯等選擇其一）。

3　結果分析

3.1農村院落雨水徑流水質特征不明確

現有研究對雨水徑流的雨水水質特征進行了調查，但是對雨水徑流污染輸送過程不明確，因此不能根據污染形成及輸送過程提出有效的徑流污染削減措施。3.2水窖雨水水質保障技術不成熟

農村水窖雨水水質特征及污染特性進行了大量的研究，并提出了相應的污染控制措施，但是控制措施僅基于通用技術手段，未能根據水窖特征提出可靠的水質保障措施。

3.3農村水窖雨水水質安全的相關研究較少

現有研究集中于城市雨水徑流污染控制及農村水窖的水質特征，不能根據甘肅省新農村建設過程中的實際情況，提出適用于甘肅省農村的水窖雨水水質安全保障措，因此對農村水窖飲用水水質安全的技術支持能力較弱。

4　雨水生態過濾系統工作原理

徑流污染形成可分為兩個連續過程，旱期積累與雨期沖刷。隨著不降雨時間的延長，污染物積累量逐漸增加，通常情況下積累開始時速率較快，而后逐漸變慢，最終達到一個平衡狀態。根據污染物類型的差異，污染物沖刷可分為兩個典型過程—水力攜帶和溶解。我國西北半干旱地區自然環境脆弱，大氣降塵對積累污染物的貢獻率明顯增加，加之降雨間隔期長，雨期徑流污染負荷加重。

雨水徑流污染的攜帶作用，導致水窖雨水水質的下降。有相關學者對甘肅定西地區雨水集流進行三年調查的基礎上，并進行了較全面的水質分析，發現了55種有機污染物可被廣泛檢測出。隴東南地區窖儲水通過檢測，化學指標部分合格，細菌學指標不合格，pH值、Cu、Zn、Pb、Fe、COD含量基本符合飲用水指標，但總硬度、溶解性總固體超標，大腸桿菌嚴重超標，水窖雨水存在安全隱患，不可直接飲用。對甘肅省定西縣112眼家庭自用水窖進行調查發現，色度、嗅和味合格率較高,渾濁度合格率較低，僅為39.3%；化學指標基本合格,但氮氨、亞硝酸鹽氮合格率很低，僅為28.6%和9.8%；細菌學指標合格率低，大腸桿菌合格率僅為18.8%。

生態過濾技術是雨水徑流污染控制的有效技術，可實現雨水徑流的直接處理與回用，且具有成本低、效果好等優點。生態過濾系統通常由植被系統和過濾系統組成，過濾系統有過濾層和濾后收集系統構成，植被系統種植于過濾介質之上。植被系統與過濾系統的聯合作用實現了對雨水徑流污染物截留與去除，因此經雨水生態過濾系統處理后，水窖雨水水質可以得到有效的提高。

當雨水徑流通過過濾系統時，不同類型的污染物去除機理具有顯著差異。顆粒物質主要通過物理過濾截留從徑流中分離，從而由雨水徑流轉移至生態過濾系統中；溶解性有機物的去除機理比較復雜，研究結果表明溶解性有機物的去除為過濾介質吸附、植物吸收和微生物分解等多重機制協同作用下的結果。

5　結束語

雨水生態過濾系統是雨水徑流污染生態處理的重要技術，由于其適用性強，污染控制效果好，現在國外已得到迅速發展。將雨水生態過濾技術應用于甘肅省農村窖水水質保障，將窖水污染物控制于窖水之外，可有效實現水窖雨水水質的提高。

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S277.7

A

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.11.002

2016-9-2

翟金永（1971-），男，漢族，甘肅武威人，大學本科，工程師，主要研究方向：科研管理。