西部典型缺水地區(qū)農村供水排水一體化技術及應用示范

周少奇*，胡菁

（貴州科學院，貴陽 550001）

“國家重點研發(fā)計劃”

西部典型缺水地區(qū)農村供水排水一體化技術及應用示范

周少奇*，胡菁

（貴州科學院，貴陽 550001）

“西部典型缺水地區(qū)農村供水排水一體化技術及應用示范”（項目編號：2016YFC0400700）是國家重點研發(fā)計劃項目“水資源高效開發(fā)利用”重點專項中2016年第一批申報項目“綜合節(jié)水技術”下設置的“典型地區(qū)農村供排水一體化技術及應用”中擬支持的西部缺水地區(qū)項目，項目獲中央財政經(jīng)費2900萬元。本項目由貴州科學院周少奇教授主持，項目團隊集合了貴州科學院、西安建筑科技大學、蘭州交通大學、石河子大學、華南理工大學、江南大學、南開大學、華中科技大學及相關設計院、企業(yè)單位共19家優(yōu)勢單位、250余人。研究團隊長期從事給水排水相關的理論研究與技術開發(fā)，其深厚的專業(yè)背景和國際視野為本項目實施奠定了堅實的科研工作基礎，積累了豐富的工程經(jīng)驗。

供水短缺是制約西部地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸，同時隨著城鎮(zhèn)化進程的推進,農村污水處理也是制約新農村建設的重要瓶頸。因此，農村供水排水一體化技術是西部農村飲水安全、污水無害化與資源化的迫切需求，同時也是

提升西部農村生態(tài)環(huán)境，支持西部農村發(fā)展戰(zhàn)略的公益性關鍵技術。項目針對西部農村地區(qū)干旱缺水、水資源分配不均、高寒、高海拔、地貌多樣、地廣人稀等水資源與地域特征，地下水苦咸及氨氮、硬度、鐵、錳、氟、砷等污染物超標，地表水季節(jié)性高濁高藻和低溫低濁等突出水質問題，以及污水污染負荷高、未經(jīng)處理無序與分散排放等衛(wèi)生環(huán)境問題，研發(fā)出成本低、操作簡單、運行靈活的適用于西部地區(qū)典型農村供水水源開發(fā)與水質安全保障、分散村落與鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水系統(tǒng)、農戶高效用水與衛(wèi)生條件改善、村落排水收集處理與資源化利用關鍵技術，并研制相應的技術裝備，形成鄉(xiāng)鎮(zhèn)與村組供排水一體化與智能化監(jiān)測評估集成技術與方案，編制相關技術規(guī)程，完成典型區(qū)域的工程示范。

項目立足于西部典型缺水地區(qū)，以“技術原理研究-技術工藝裝備研發(fā)-樣機研制-應用示范”為主線，針對西部具有代表性與全局性的農村供水排水緊迫問題，遴選7個省區(qū)的8個典型區(qū)域，設置9個課題，分三個層次展開研究：①科學攻關：解決復雜水質凈化的科學問題與關鍵技術；②系統(tǒng)研發(fā)：獲得農村供排水一體化技術裝備與智能監(jiān)測評估技術系統(tǒng)；③典型示范：制定系統(tǒng)技術解決方案與進行縣域范圍典型示范。9個課題內容關聯(lián)、技術互補且數(shù)據(jù)共享，融合而成西部典型區(qū)域農村供水排水一體化系統(tǒng)技術解決的科學方案，其技術路線如圖1所示。

主要研究內容是針對西部典型區(qū)域供排水問題，設置9個課題開展針對性研究，其研究內容包括：

（1）西北黃土塬區(qū)農村供排水一體化與環(huán)境改善技術研究，主要開展黃土塬區(qū)農村供水水源開發(fā)與水質安全保障技術、黃土塬區(qū)分散村落多元化供水系統(tǒng)建設技術、黃土塬區(qū)農戶高效用水與衛(wèi)生條件改善技術、村落排水收集處理與資源能源回收利用技術、黃土塬區(qū)農村供排水一體化技術集成與應用示范。

（2）西部喀斯特山區(qū)農村供排水一體化技術研究，主要開展雨水/山泉水等高濁水源的混凝/過濾/生物預處理/生物濾池/消毒等水資源開發(fā)集成技術研發(fā)與裝備研制、溝溪水/地下水等低濁水源的吸附/過濾/消毒等技術集成與裝備研制、喀斯特山區(qū)農村生活污水與資源化利用、微動力或自流式人工濕地等技術及應用示范。

（3）西北寒旱區(qū)農村飲用水與污水處理一體化技術研究，主要開展寒旱區(qū)苦咸水太陽能納濾技術及裝備研發(fā)、窖水海綿體過濾/超濾/UV組合凈化技術及裝備研發(fā)、太陽能聯(lián)戶污水凈化槽處理利用技術及裝備研發(fā)、三能深層強化人工濕地污水處理技術及裝備研發(fā)、新農村社區(qū)污水強化混凝/新能源/生物膜法技術研究及應用示范。

（4）新疆農墾地區(qū)農村飲用水與污水處理關鍵技術研究，主要開展納濾技術深度處理污水及資源化技術研究、微生物燃料電池處理剩余污泥技術研究、高砷地下水技術研究、零價鐵去除膜濃水中高砷離子技術研究及應用示范。

（5）寧夏河套地區(qū)農村飲用水與污水處理關鍵技術研究，主要開展給水多功能過濾一體化技術、苦咸水電滲析組合處理技術、村鎮(zhèn)污水漂浮濾料生化反應器一體化技術、AOA漂浮濾料組合生物濾池處理鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水工程示范。

圖1 項目技術路線圖

（6）西北農牧區(qū)農村飲用水與污水處理關鍵技術研究，主要開展水中氨氮/鐵/錳/砷等污染物協(xié)同去除的化學自催化氧化技術、地下水中重金屬/鈣/鎂/氟協(xié)同去除的化學共結晶循環(huán)造粒技術、高濁/高藻及低溫/低濁地表水的循環(huán)造粒結團增效澄清技術、太陽能驅動電多相催化/物化集成污水處理與資源化利用技術、養(yǎng)殖廢水的物理/生物/生態(tài)集成處理與資源化利用技術及應用示范。

（7）西北荒漠化地區(qū)農村飲用水與污水處理關鍵技術研究，主要開展家庭分散和村落集中相結合的雨水利用模式研究、土地慢濾處理技術、新型膜處理苦咸水技術研發(fā)、多頻循環(huán)超聲協(xié)同強化污水資源化技術研發(fā)、太陽能微動力驅動 MBR 污水處理與資源化技術研發(fā)及應用示范。

（8）西部石漠化地區(qū)農村飲用水與污水處理關鍵技術研究，主要開展復合污染水中氨氮/有機物等污染物去除的生物過濾集成技術研發(fā)、地下水處理技術研發(fā)與集成、難降解有機物及消毒集成技術、協(xié)同去除重金屬/鈣/鎂/氟的電絮凝集成技術研發(fā)、農村生活污水的高效生物脫氮脫磷技術的研發(fā)及應用示范。

（9）西部地區(qū)農村供排水水質智能化監(jiān)測評估技術研究，主要開展適用于西部農村地區(qū)水質監(jiān)測技術研發(fā)與系統(tǒng)網(wǎng)絡建設、基于大數(shù)據(jù)和云計算技術的水質智能化監(jiān)測評估系統(tǒng)建立、兼容多廠家多種設備及對應異構數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器接入標準與相關協(xié)議制定。

通過項目的實施，研發(fā)適宜于陜西黃土塬區(qū)、甘肅寒旱地區(qū)、新疆墾區(qū)、寧夏河套地區(qū)、青海農牧地區(qū)、貴州喀斯特山區(qū)、內蒙古荒漠化地區(qū)雨水、飲用水和污水高效處理關鍵技術，以降低建設投資或運行成本體現(xiàn)經(jīng)濟效益，以提高農村生活質量、改善生態(tài)環(huán)境來體現(xiàn)社會與生態(tài)環(huán)境效益；為西部農村供排水設施與衛(wèi)生環(huán)境條件改善，為美麗鄉(xiāng)村建設發(fā)展提供技術支撐。

項目擬研發(fā)出關鍵技術與裝備36套，形成典型區(qū)域系統(tǒng)技術解決方案16套，編制技術規(guī)程8項以上，并在2～3個西部典型缺水地區(qū)農村進行示范，示范成果22項，申請或授權國家專利 54 項；供水和污水排放水質達到國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749—2006）、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）和《農田灌溉水質標準》（GB5084—2005），為實現(xiàn)西部典型農村地區(qū)供排水一體化技術推廣，提供可靠的技術支撐。

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.03.110

*責任作者： 周少奇（1965—），男，教授，主要研究方向為環(huán)境科學與工程，E-mail: 2975742087@qq.com。