農村供水工程水質問題原因分析及解決方案

莫如寶

(張家界市永定區農村供水總站，湖南永定 427000)

隨著鄉村振興建設的快速發展以及城鎮化進程的不斷加快，發展農村供水、保障農村飲水安全已成為全面建設社會主義新農村的重要任務[1]。農村供水工程解決了農村飲水安全問題，讓群眾喝上放心水，是解決“兩不愁三保障”的底線任務，是全國廣大農村居民最關心、最直接、最現實的問題，也是全面建成小康社會的重要任務，必須保證農村飲水安全工程“建得成、管得好、用得起、長受益”[2]。

農村供水工程的衛生評價指標體系由4項組成：水質、水量、用水方便程度和供水保證率[3]。其中，水質的要求：千噸萬人及以上的供水工程水質符合《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)規定，千噸萬人以下的供水工程水質符合GB 5749—2006寬限規定；單村分散式供水工程，飲用水無肉眼可見雜質、無異色異味、用水戶長期飲用無不良反應。對于當地人群腸道傳染病發病趨勢保持平穩、沒有突發的地區，微生物指標中的菌落總數和消毒劑指標可不納入評價指標。

農村供水工程普遍存在規模偏小，水源保證率偏低，水質污染日益嚴重，工程管理困難等諸多問題，影響了工程效益的發揮[4]。為解決水質安全問題，本文著重研究農村供水工程水質發黃的原因，并提出解決方案，確保水質合格，為水廠的規范化經營管理能力提升提供建議。

1 常見水質發黃原因分析及處理措施

1.1 管道銹蝕

農村水廠的輸送管網多使用鑄鐵管、鋼管或鍍鋅管，管材內部無防腐涂層，使用時間一長，空氣中的氧氣溶解在水中，氧在有水的環境中與鐵反應，生成氧化鐵，即鐵銹，造成出水發黃[5]。另外，水廠處理工藝中也存在鐵制品，可與具有氧化能力的消毒劑接觸，加速腐蝕、生銹、脫殼，溶解到水中導致水質發黃。這種情況的解決方法較簡單，直接進行鐵制品改造，更換為PE管、UPVC管、鋁塑管、PPR管等供水管網即可。

1.2 管網維護

管網原因引起的水質發黃，一般分為兩種情況：一種是新管道未按照設計要求沖洗干凈；另一種是應急搶修帶入污染物[5]。對于新管道，投入使用前沒有經過充分的沖洗，施工時管網會帶入各種泥沙、污水，極易污染管道，形成新管道沿途大范圍的黃水。對于管道應急搶修，除管道破裂搶修以外，一般不停水搶修，需沿自來水泄露方向開挖路面，一邊抽水一邊尋找水管破損的位置，泄露的自來水和周圍的泥土、雜物混合，形成污水。一旦關閉閥門，管道內的水排空后，四周的污水就會沿著管道破損的位置倒流入管網，形成黃水。這兩種情形需對管網徹底沖洗干凈，再通水即可。

1.3 凈化工藝不徹底

凈水工藝不徹底引起的水質發黃，主要表現在：絮凝沉淀環節加入的絮凝劑過多或者過少，導致原水絮凝過飽和或不充分；沉淀池長時間沒有排污和清洗；過濾池的石英砂等濾料使用時間長，導致過飽和，或者濾料流失嚴重，失去過濾功能[6]。這類情形需加強制水人員的培訓，嚴格按工藝流程操作，定期清洗水池，定期更換濾料，加強人員考核及工藝的監督檢查，即可得以解決。

1.4 鐵錳超標

鐵錳超標是水質發黃中最普遍的原因。《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)(鐵≤0.3 mg/L、錳≤0.1 mg/L)中，溶解性鐵、錳一般以低價Fe2+、Mn2+形態存在，過量的鐵和錳在水中含量較高時，水中有鐵腥味，影響口感，引起“黃水”或“黑水”[7]。

除去水中鐵、錳的工藝流程大致可分別3個部分：混凝沉淀、過濾、消毒。混凝沉淀部分進水時分別加PAC、PAM、消毒劑，目的是使水中的懸浮物通過絮凝劑、助凝劑快速沉淀。加消毒劑的目的是氧化水中的錳離子。過濾部分采用錳砂填料，形成高價鐵錳化合物，呈膠凝聚沉降，錳砂去除[8]。消毒部分保持水廠出水的余氯含量，達到持續殺菌的效果。解決鐵錳超標的工藝流程如圖1所示。

圖1 水中鐵錳離子的去除工藝流程圖Fig.1 Process Flow of Iron and Manganese Ions Removal in Water

2 特殊水質發黃原因分析及解決方案探究

2.1 特殊水質發黃原因分析

原水受到微生物、藻類物質和有機物的污染，進入水廠后，經消毒劑氧化殺菌處理，大量的微生物被殺死，聚集的微生物尸體、有機物等混合物與消毒劑發生復雜的化學反應，最終導致水質發黃。同時，溫度的升高，促使鐵錳溶解和氧化，加劇水質發黃的程度。

這種情形主要發生在炎熱的夏季，農村供水工程的水源大多是水庫，當溫度升高時，水庫中微生物及藻類快速繁衍。遇到久旱不雨時節時，水位下降，溶解氧下降，水中底層的殘枝敗葉和動植物尸體腐敗后，造成水源污染，微生物、鐵錳、氨氮、硫化物等均升高，造成沖擊負荷，水廠進水水質變差，遇到消毒劑就會發生顯色反應，水質發黃，同時還伴有一股腥臭味。

為了達到更好的消毒效果，夏季消毒劑的用量往往會加大，水中消毒劑濃度越高，與微生物尸體、藻類物質等的反應就越徹底，水質發黃的顏色也越深，形成惡性循環。如表1所示，農村供水工程的水源水中含有大量微生物時，經過水廠的加藥消毒后，發生復雜的化學反應，最終出廠水發黃，且微生物含量越高，消毒時間越長，發黃越嚴重。

2.2 解決方案

2.2.1 原水工藝改進

(1)水位和進水聯動控制。如圖2所示，在清水池安裝液位計，與取水增壓泵實現聯動控制，清水池至低液位時啟泵，高液位時自動停泵，并通過手機APP進行人工遠程啟停增壓泵，減少人力勞動，精準取水，避免水資源浪費。

(2)全自動加礬凈化。更換純手動的加礬設備，采用變頻自動控制加礬機，藥品投加量可根據水廠進水流量進行自動計算、自動精準投加，水質凈化更科學、客觀，確保消毒殺死的微生物尸體與其他雜質得到最好的混凝沉淀，同時節約生產成本。

表1 4個水源水經加藥消毒后微生物數量與顏色變化關系(夏季)Tab.1 Relationship between the Number of Microorganisms and the Color Change of Four Water Sources after Disinfection (Summer)

圖2 原水改進工藝流程圖Fig.2 Process Flow Chart of Raw Water Improvement

(3)自動調節酸堿度。新增1套全自動加堿系統，根據流量情況進行調節，保持pH值在7.0～8.0，使PAC處于最佳的凈化狀態，有利于微生物尸體的絮凝沉淀及鐵錳的氧化去除，促進絮凝反應速度及沉淀效果。

2.2.2 濾池工藝改進

(1)更換濾料。如圖3所示，將濾池原有石英砂更換成錳砂，增加對鐵錳的去除和吸附作用，提升對微生物尸體及黃色物質的過濾效果。

圖3 濾池改進工藝流程圖Fig.3 Flow Chart of Filter Process Improvement

(2)增加自動反沖洗系統。對反沖管道進行檢漏，更換反沖洗系統輔助管路，保證濾池每天進行反沖洗，且時間可控，及時去除被截留的各種污染物，使過濾效果達到最佳。

2.2.3 排泥工藝處理

如圖4所示，絮凝沉淀池的每個排泥手動閥出口增加1臺液動快開式排泥角閥、水力電磁閥及1個自動控制柜，實現絮凝沉淀池的定時自動排泥。PLC排泥控制系統可監測每臺閥門的信號，每臺閥門排泥時間也可自行設定，及時將污泥、雜質、微生物尸體、鐵錳絮凝沉淀物排出池外，緩解后續過濾池的凈水壓力。

圖4 排泥工藝流程圖Fig.4 Flow Chart of Sludge Discharge Process

圖5 水質在線監測控制流程圖Fig.5 Flow Chart of Water Quality Online Monitoring and Control

2.2.4 新增在線監測

如圖5所示，新增1套出廠水水質在線監測系統，集成式安裝，便于水廠對出廠水的水質檢測。相關人員可通過手機遠程監控水質情況，實現消毒劑余量、pH、渾濁度的在線監測，實時掌握水質變化，根據在線檢測數據實現自動加藥凈化和消毒，精準投加，保證水質達標。

如表2所示，通過上述方案的引進及實施，農村水廠出現的新型水質發黃問題得到很好的解決，同時，出廠水的相關參數指標更加合理，水質更安全。由于改進方法價格低廉、自動化程度高、操作方便，適合推廣使用，解決廣大農村老百姓的飲水安全問題。

表2 某水廠處理前后水質變化對照表(夏季)Tab.2 Comparison of Water Quality Changes before and after Treatment in a WTP(Summer)

3 結語

引起農村供水工程水質發黃的原因有很多，水源中的微生物、藻類物質及有機物與消毒劑發生復雜的化學反應，導致水質發黃，是近年來出現在農村供水工程中的新問題，影響面廣，處理難度較大。結合農村供水工程起步晚、處理工藝相對簡單、效益不佳、維修和維護困難以及技術人才缺乏的實際情況，通過改變進水方式、自動加藥調節、在線監控等自動化處理工藝，能最大限度解決水質發黃問題，且具有投資少、占地面極小、自動化程度高、操作管理方便等優點，能較好地解決水質發黃難題，確保農村供水工程的飲水安全。