山丹縣農(nóng)村飲用水水質(zhì)處理技術(shù)

劉秉錄

（甘肅省山丹縣水務(wù)局，甘肅山丹734100）

飲用水是人類生存的基本需求。解決農(nóng)村飲水安全問題是保障農(nóng)村人口身體健康、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展與社會(huì)和諧、加快鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施的重要保障，是全面貫徹落實(shí)黨中央堅(jiān)決打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的具體體現(xiàn)。近年來，黨中央、國務(wù)院高度重視農(nóng)村飲水安全工作，先后多次作出重要批示和指示。通過全社會(huì)的共同努力，全面解決農(nóng)村飲水安全問題已取得了初步成效。

1 基本概況

縱觀山丹縣農(nóng)村飲水發(fā)展歷史，先后歷經(jīng)了自然發(fā)展、飲水起步、飲水解困、飲水安全及鞏固提升階段。20世紀(jì)50年代前，農(nóng)村飲水都很困難，大多依靠澇池蓄水，部分靠人挑畜駝車?yán)覟槿诵蠡煊茫苯佑绊懥藦V大群眾的身心健康。20世紀(jì)五六十年代為自然發(fā)展階段，掀起了以改善用水條件為重點(diǎn)的農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，結(jié)合蓄、引、提等灌溉工程建設(shè)，解決了一些地方農(nóng)民飲水困難問題。20世紀(jì)80年代后，采取以工代賑和在小型農(nóng)田水利補(bǔ)助經(jīng)費(fèi)中安排專項(xiàng)資金等措施，逐步解決了一些地區(qū)飲水困難問題。20世紀(jì)90年代后，解決農(nóng)村飲水困難正式納入國家重大規(guī)劃，農(nóng)村飲水資金投入力度大幅增加。截至2005年底，農(nóng)村飲水困難的歷史基本結(jié)束，實(shí)現(xiàn)了從喝水難到喝上水的目標(biāo)。之后又啟動(dòng)了實(shí)施農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程建設(shè)，農(nóng)村長(zhǎng)期存在飲水不安全的問題基本得到解決，實(shí)現(xiàn)了從喝上水到喝好水的目標(biāo)。截至目前，山丹縣共建成飲水安全工程39項(xiàng)，日供水規(guī)模達(dá)到2.1萬t，17.35萬農(nóng)村人口飲水安全問題得到了全面解決。

2 飲用水質(zhì)存在的問題

按照國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749）和《農(nóng)村實(shí)施<生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)>準(zhǔn)則》的要求，山丹縣農(nóng)村飲水安全面臨的主要問題是水資源短缺、水污染和土壤污染、水性地方病和水性傳染病的威脅。一是部分農(nóng)村供水工程標(biāo)準(zhǔn)較低，缺乏應(yīng)有的水處理設(shè)施，飲水水質(zhì)沒有保證，有相當(dāng)一部分水源水質(zhì)不符合國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。二是工業(yè)廢水和生活污水不達(dá)標(biāo)排入河流水源，農(nóng)村畜禽散養(yǎng)產(chǎn)生的糞尿和污水及農(nóng)村居民生活污染物等無任何處理而直接排放，經(jīng)雨水沖刷、淋溶和滲漏而不同程度地造成地表水或地下水水體污染，且呈日益加劇趨勢(shì)，成為疾病發(fā)生和傳播的主要媒介。三是攜帶大量農(nóng)藥、化肥的農(nóng)田灌溉回歸水使土壤受到污染，地表水和淺層地下水污染更為嚴(yán)重。從多年監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，深層地下水硝酸鹽、總硬度出現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)，地下水含揮發(fā)性酚，有明顯增加飲用水水質(zhì)的化學(xué)指標(biāo)、毒理指標(biāo)、細(xì)菌學(xué)指標(biāo)等部分指標(biāo)均超過了國家衛(wèi)生飲水標(biāo)準(zhǔn)，直接影響了飲水安全。

3 水質(zhì)處理主要措施

3.1 處理措施

水質(zhì)處理就是將水中通常含有較多的懸浮物、膠體物質(zhì)和病原微生物等，利用一定的設(shè)施設(shè)備，通過物理或化學(xué)技術(shù)措施使之排出，以達(dá)到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。目前常用的水處理措施主要包含石灰軟化法、離子交換法、蒸餾法、FF復(fù)合分子篩吸附法、電滲析法、反滲透法等。石灰軟化法由于處理后水中的濁度升高，pH值高，需要二次處理，工藝復(fù)雜，該工藝僅能降低源水硬度，處理能力單一。復(fù)合分子篩吸附法只能去除水中的砷、氟、鐵等微量超標(biāo)元素，不能去除水中的硬度和溶解性總固體，同時(shí)需要大量額外的鹽或酸堿，操作復(fù)雜煩瑣，容易造成環(huán)境二次污染，運(yùn)行成本高。電滲法雖然操作簡(jiǎn)單，易于自動(dòng)化運(yùn)行。但只能去除水中的溶解性固體，不能去除水中的有機(jī)物；有機(jī)物和某些離子（如鎂和鈣）會(huì)污染離子交換膜，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；與反滲透工藝相比，其脫鹽率低；能耗很高，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)；電滲析裝置比較龐大，且組裝要求高。反滲透技術(shù)可脫除水中絕大部分鹽分、氯化物、氟化物及大分子有機(jī)物，耗能較少，設(shè)備體積小，操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)。納濾膜法能選擇性地去除水中的二價(jià)離子（Ca、Mg、硫酸根等），同時(shí)能部分保留水中的低價(jià)離子，完全去除水中的細(xì)菌、病毒和絕大部分有機(jī)物。通常納濾膜法對(duì)二價(jià)離子的去除率高達(dá)97%以上，一價(jià)離子去除率為50%～90%。蒸餾法能耗高。各種工藝方案比較見表1。

表1 各種工藝方案比較

3.2 工藝流程

山丹縣農(nóng)村飲水工程水源主要有機(jī)井供水、截引供水、水庫供水3種形式。主要工藝流程：一是通過一定的設(shè)施設(shè)備，除去水中懸浮物、有機(jī)物、膠凝顆粒，降低水中濁度。二是利用先進(jìn)的科技手段，軟化無機(jī)鹽、膠凝體等后有效攔截鈉、鎂、鈣、硫酸根等離子，去除原水中的膠體物質(zhì)、無機(jī)鹽，降低原水硬度及溶解性總固體等指標(biāo)。三是利用消毒技術(shù)，降低微生物及菌群含量。每項(xiàng)工程依據(jù)其供水方式、供水規(guī)模、水質(zhì)狀況等，分別采用不同的工藝流程和處理設(shè)備。

3.2.1 機(jī)電井供水工程 主要分布在山丹縣的清泉鎮(zhèn)長(zhǎng)城新村、拾號(hào)村，東樂鎮(zhèn)西屯村等。其特點(diǎn)：供水人口相對(duì)較少（不足千人），供水規(guī)模約100 m3/d，水質(zhì)較為穩(wěn)定，水體污染風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，選用以石英砂為濾料的多介質(zhì)濾器（砂過濾器）進(jìn)行懸浮物過濾，納濾凈水器去除水中的嗅和味、硫酸鹽、氯化物等，用二氧化氯發(fā)生器進(jìn)行消毒。工藝流程見圖1。

3.2.2 截引供水工程 主要分布在山丹縣大黃山淺山區(qū)一帶的大馬營(yíng)鎮(zhèn)窯坡、圈溝等村。其特點(diǎn)：供水人口與日供水規(guī)模相對(duì)較小，水的濁度相對(duì)較高，水體污染風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大。項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，選用旋流反應(yīng)器進(jìn)行懸浮物沉淀，吸附過濾（F·F復(fù)合分子篩）去除水中的砷、氟、鐵、猛等微量超標(biāo)元素，用紫外線進(jìn)行消毒以降低微生物含量。工藝流程見圖2。

3.2.3 水庫供水工程 主要分布在山丹縣的霍城、位奇、陳戶、李橋等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）。其特點(diǎn)：供水人口相對(duì)集中，日供水規(guī)模相對(duì)較大，水體污染風(fēng)險(xiǎn)大，水的濁度較高。項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，選用上向流斜管沉淀池進(jìn)行懸浮物沉淀，多介質(zhì)去除水中的絮凝物和顆粒物，用納濾凈水設(shè)備有效去除水中的二價(jià)離子（Ca、Mg、硫酸根等）、細(xì)菌、病毒和絕大部分有機(jī)物，用二氧化氯發(fā)生器進(jìn)行消毒以降低微生物含量。工藝流程見圖3。

3.3 技術(shù)線路（以水庫供水為例）

3.3.1 除濁 水廠原水來自水庫，加藥裝置通過靜態(tài)混合器加投絮凝劑，與原水充分混合后均勻進(jìn)入絮凝池進(jìn)行絮凝反應(yīng)，反應(yīng)后出水進(jìn)入斜管沉淀池，將絮凝反應(yīng)后形成的大顆粒絮團(tuán)進(jìn)行沉淀，沉淀池出水進(jìn)入濾池，通過石英砂濾料進(jìn)行過濾，進(jìn)一步除去水中懸浮物，利用移動(dòng)臺(tái)車對(duì)濾池石英砂進(jìn)行定期反沖洗，絮凝沉淀后的淤泥雜質(zhì)經(jīng)安裝在絮凝沉淀池底部的排泥管定期排出，排出的泥水連同反沖洗廢水從排泥溝排出，流入河灘。

3.3.2 凈化 濁度處理后，通過高壓泵把濾池一部分水壓入多介質(zhì)濾器（填充天然石英砂進(jìn)一步除去懸浮固體，確保進(jìn)入納濾膜SDI值，并且配置反洗水泵和鼓風(fēng)機(jī)，對(duì)砂過濾器進(jìn)行反洗，排出的廢水匯入凈水裝置的排泥溝流入河灘），進(jìn)入納濾凈水機(jī)組產(chǎn)水，另一部分水與產(chǎn)水進(jìn)行勾兌，納濾凈水機(jī)組安裝30支納濾膜，降低原水中的溶解性固體和硫酸鹽。

3.3.3 消毒 為消除水中的有害菌落，設(shè)置安裝二氧化氯發(fā)生器，制出消毒溶液，經(jīng)加藥管投入混合池，在混合池中進(jìn)行消毒處理后，進(jìn)入清水池，最終使水質(zhì)達(dá)到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.4 自動(dòng)化控制 充分考慮運(yùn)行的便利性與科學(xué)管理水平，在水廠設(shè)置集數(shù)據(jù)信息采集、存儲(chǔ)、分析匯總為一體的監(jiān)控中心。通過數(shù)據(jù)分析，及時(shí)發(fā)出報(bào)警或控制指令，控制各站點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行或停止。

4 思考與展望

山丹縣農(nóng)村飲水安全建設(shè)項(xiàng)目以信息化技術(shù)為基礎(chǔ)，以科學(xué)有效的水質(zhì)處理為手段，嚴(yán)格按照“水質(zhì)處理效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、運(yùn)行壓力低、占地面積小、安裝方便、運(yùn)行安全且運(yùn)行費(fèi)用低廉、管理便利”等原則，結(jié)合水源水質(zhì)、供水規(guī)模等因素，極大地提升了飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。其成功經(jīng)驗(yàn)具有一定的可復(fù)制性和推廣性，不僅有效解決了飲用水水質(zhì)處理技術(shù)難題，而且對(duì)節(jié)約項(xiàng)目建設(shè)資金、加快規(guī)程建設(shè)進(jìn)度，保證處理后的水質(zhì)達(dá)到國家規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)具有一定的指導(dǎo)意義。但受區(qū)域水質(zhì)差異、環(huán)境污染和水處理措施、處理程度等因素的制約，在加強(qiáng)水源地日常監(jiān)管與有效保護(hù)、防范和杜絕水體污染的同時(shí)，仍需定期對(duì)處理前后的水質(zhì)進(jìn)行定性分析，對(duì)存在的問題及時(shí)跟進(jìn)與解決，適時(shí)選用先進(jìn)的水處理設(shè)施設(shè)備，保證供水水質(zhì)長(zhǎng)期安全。