寧強(qiáng)縣農(nóng)村供水工程水質(zhì)凈化設(shè)計(jì)探析

唐 君

（寧強(qiáng)縣水利水電工作隊(duì) 陜西 寧強(qiáng) 724400）

1 概況

寧強(qiáng)縣位于陜西省西南角、漢中西部，屬國定貧困縣。地處秦嶺和巴山兩大山系的交匯地帶，北屬秦嶺山系，大部分海拔1000m～1600m；南屬巴山山系，大部分海拔1000m～1800m，地形多呈“V”形構(gòu)造，分為谷壩、谷地、低山、中山和高中山五個(gè)地貌類型，是典型的山區(qū)縣?？h域內(nèi)水資源相對較為豐富，水質(zhì)狀況總體良好，境內(nèi)河流分屬嘉陵江、漢江兩大水系，地表水資源自產(chǎn)水量為17.36億m3。

2 現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 供水工程現(xiàn)狀

寧強(qiáng)縣農(nóng)村面積大，經(jīng)濟(jì)文化相對落后，人口多依山而住且不集中，受環(huán)境、資金等因素制約，飲水困難尤為明顯。長期以來，農(nóng)村飲水主要靠自行用不合標(biāo)準(zhǔn)的塑料管引取小溝道水或背、抬、挑泉水等落后方法解決，這些方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且各自取水無法進(jìn)行水質(zhì)凈化及消毒處理，水質(zhì)不符合相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厝罕娚眢w健康。該縣通過積極爭取項(xiàng)目，1996年～2002年開展甘露工程、2003年～2005年實(shí)施人飲解困工程、2006年開始進(jìn)行飲水安全工程，三個(gè)階段至今共修建供水工程323處，解決182627人的飲水困難。寧強(qiáng)縣農(nóng)村供水工程量大面廣，但多為工程總投資在50萬元以下、受益人口不足千人的小型供水，按《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），工程規(guī)模屬小⑵型，工程等級為Ⅴ等。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》，按供水規(guī)模，工程類型為Ⅴ型。

2.2 水質(zhì)存在的主要問題

（1）寧強(qiáng)縣農(nóng)村地區(qū)構(gòu)造裂隙及后生裂隙較發(fā)育，基巖裂隙水或山溪性溝道水分布較廣，但水量較小，一般常流量為0.01 L/s～6.00L/s。在農(nóng)村供水工程設(shè)計(jì)中，均首選水質(zhì)良好的水源作為工程引水水源，但受降雨等因素影響，水質(zhì)渾濁度有所變化。結(jié)合寧強(qiáng)縣農(nóng)村飲用水水質(zhì)監(jiān)測中心長期對供水工程水源水樣的檢驗(yàn)、監(jiān)測，總結(jié)顯示，渾濁度不合格是該縣農(nóng)村供水水源最常見的問題。

（2）寧強(qiáng)農(nóng)村小型供水工程水源大多為地表水或淺層地下水，不可避免被地表垃圾、人畜糞便等污染，一般存在細(xì)菌、大腸菌群超標(biāo)的情況。而且供水方式一般采用高位水塔自流供水，水塔也是微生物滋生的一個(gè)主要場所。因此，農(nóng)村飲水安全中重要的一點(diǎn)就是采取怎樣的消毒殺菌手段。

（3）早期甘露工程主要實(shí)施水源工程，水質(zhì)凈化僅有粗濾步驟。人飲解困工程階段設(shè)計(jì)增加了沉淀過濾措施。2004年《農(nóng)村飲用水安全衛(wèi)生評價(jià)指標(biāo)體系》將農(nóng)村飲用水分為安全和基本安全兩個(gè)檔次，由水質(zhì)、水量、方便程度和保證率四項(xiàng)指標(biāo)組成。四項(xiàng)指標(biāo)中只要有一項(xiàng)低于安全或基本安全最低值，就不能定為飲水安全或基本安全。隨著新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006的執(zhí)行，農(nóng)村飲用水標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)一步提高，必須針對農(nóng)村地區(qū)水質(zhì)特點(diǎn)，完善凈化消毒工程工藝措施，保障飲水安全。

（4）寧強(qiáng)縣農(nóng)村經(jīng)濟(jì)相對較為落后，依然存在大量從事傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的人群，耕作、放牧等農(nóng)業(yè)活動(dòng)均可能對建成的供水工程造成破壞，要積極探索出適合農(nóng)村地區(qū)的水質(zhì)保障體系，保證好農(nóng)民群體的切身利益。

3 工藝、措施和建議

寧強(qiáng)縣農(nóng)村地區(qū)小型供水大多采用就近取水，由于經(jīng)濟(jì)條件制約，水質(zhì)凈化還需要結(jié)合農(nóng)村用水特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)承擔(dān)能力、操作水平等各方面因素，要求投資小，運(yùn)行費(fèi)用低。因此，著重從降低渾濁度、消毒殺菌和水質(zhì)管理三個(gè)方面提出工程工藝措施。

3.1 降低濁度

3.1.1 原水粗濾

供水工程取水樞紐一般設(shè)計(jì)由低壩、進(jìn)水室、壩前粗濾料組成，低壩取水位置常選在地質(zhì)條件良好、利于水源保護(hù)的彎道凹岸上游。進(jìn)水室三面為無砂砼板，室頂加蓋并采用砂漿封閉，進(jìn)水室容積宜大于輸水管總?cè)莘e，以防止在枯水期引水不暢。并要求進(jìn)水室管頂有60cm以上的淹沒水深，可避免空氣進(jìn)入管道，減小管道震動(dòng)。粗濾料是水質(zhì)凈化的重要措施，粗濾即初步過濾，采用壩前鋪設(shè)人工淘洗干凈的碎石、砂卵石等材料，使回填頂面與上游溝底順接，并盡可能增大面積，可對原水起到預(yù)沉、隔離雜草樹葉、降低濁度等凈化作用。

3.1.2 沉淀過濾

首先，針對水源年際濁度動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)進(jìn)行沉淀，之后，依靠過濾料之間的微小間隙達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。過濾體一般由承托層和過濾料兩大部分組成，承托層是為了過濾料的鋪設(shè)而設(shè)置，同時(shí)有利于清洗與反沖洗的實(shí)施。濾料宜選用卵石和砂礫石，鋪設(shè)要把握好基本結(jié)構(gòu)與過濾方式的一致性，順?biāo)鞣较蛴纱蟮叫“创?、中、?xì)分層鋪設(shè)。對小型供水而言，尤其要控制細(xì)砂層厚度不少于50cm，濾速越慢過濾效果越好，反之則差。如原水濁度較大時(shí)，要投放混凝絮凝劑?；炷齽┲傅氖菫槭鼓z體失去穩(wěn)定性和膠體相互聚集所投加的藥劑，主要分為鐵制劑系列和鋁制劑系列，以及其叢生的高聚物系列。絮凝劑有不少品種，其共同特點(diǎn)是能夠?qū)⑺w中的單獨(dú)懸浮微粒聚集聯(lián)結(jié)形成粗大的絮狀團(tuán)粒或團(tuán)塊，用來提高沉降、澄清、過濾等工藝過程的速度和效率。

3.2 殺菌消毒

采用合適的凈化消毒設(shè)施，并及時(shí)對水質(zhì)進(jìn)行加氯消毒，是水質(zhì)凈化不可或缺的重要環(huán)節(jié)。寧強(qiáng)縣農(nóng)村供水工程設(shè)計(jì)常采用以下幾種設(shè)備，根據(jù)具體的工程實(shí)際而定。

3.2.1 二氧化氯發(fā)生器

化學(xué)法二氧化氯復(fù)合消毒劑發(fā)生器由投藥系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、投加系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。其主要原料為氯酸鈉和鹽酸，兩者經(jīng)化學(xué)反應(yīng)2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O產(chǎn)生ClO2、C12等強(qiáng)氧化劑，其中ClO2含量為60%～70%，經(jīng)純化后ClO2含量可達(dá)95%左右。ClO2的殺菌、消毒能力為Cl2的2.6倍，并且經(jīng)它處理的水不產(chǎn)生致癌物質(zhì)。該設(shè)備需配備專用電源、人員、消毒間，尤其是原料鹽酸需專業(yè)運(yùn)輸及保管，審批手續(xù)較為復(fù)雜，一定程度增加了建設(shè)成本和用水戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前，已在寧強(qiáng)縣供水人口多的村鎮(zhèn)投入應(yīng)用。

3.2.2 高效緩釋消毒器

采用溶解法，自動(dòng)緩釋，壓力加氯工藝設(shè)計(jì)，以含80%以上的強(qiáng)氯固體藥劑為主要原料，經(jīng)水與藥劑混合緩釋所產(chǎn)生的消毒液，投入到所需水池與原水充分接觸殺菌消毒。使用第二天監(jiān)測出廠水余氯，根據(jù)結(jié)果調(diào)整藥量與流量大小。該設(shè)備操作簡單，供水系統(tǒng)無動(dòng)力設(shè)備故無需電源，可直接安裝于清水池頂或旁側(cè)。設(shè)計(jì)適用于受益人口較多的農(nóng)村供水，如寧強(qiáng)縣鞏家河鎮(zhèn)兩河口村供水工程，設(shè)計(jì)供水規(guī)模54m3/d，可解決129戶523人的飲水困難，同時(shí)改善該村77戶305人的飲水安全問題。

3.2.3 浮筒消毒器

浮筒消毒器儲藥罐內(nèi)裝入漂精片（裝藥量根據(jù)日供水量確定），漂精片有較強(qiáng)的殺菌能力，與水接觸30分鐘以后，出廠水余氯含量達(dá)0.3mg/L以上時(shí)，對腸道致病菌都有殺滅作用。將浮筒和儲藥罐螺旋連接，用塑料繩拴住浮筒，繩子另一端固定在水池蓋上，長度保持低水位時(shí)消毒器不離開水面，并使進(jìn)水口～消毒器～出水口呈一直線，利用進(jìn)水和出水時(shí)產(chǎn)生的水流沖擊，使消毒器輕微擺動(dòng)釋放氯量。浮筒首次投用后，余氯檢測每天一次，根據(jù)余氯濃度旋動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)，調(diào)節(jié)釋氯孔大小，穩(wěn)定后余氯每周檢測一次。浮筒緩釋消毒器操作簡單，使用方便，費(fèi)用開支少，為確保飲水安全、提高供水質(zhì)量起到一定的作用，在供水人口300人以下的小型集中供水及分散式供水設(shè)計(jì)中應(yīng)用最為廣泛。

3.3 水質(zhì)管理和保障

具備消毒措施的供水工程必須進(jìn)行余氯監(jiān)測，設(shè)備使用第二天監(jiān)測出廠水余氯，三天后監(jiān)測管網(wǎng)末稍余氯。余氯標(biāo)準(zhǔn)：出廠水≥0.3mg/L末梢水≥0.05mg/L。農(nóng)村供水工程在實(shí)際運(yùn)行管理中，還可采用余氯速測盒監(jiān)測余氯含量，使用方便快捷。在盒內(nèi)加入自來水和一片試劑，溶解后放置1～3分鐘，找出與比色片顏色相同的色階，該色階即為自來水余氯量。當(dāng)水質(zhì)不符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)停止供水，及時(shí)處理。

農(nóng)村供水管理人員多為村民兼職，濾料淘洗、雜物淤積清理并不能保證按要求進(jìn)行。由于相應(yīng)專業(yè)能力欠缺，凈水消毒設(shè)備雖然操作簡便，但仍存在動(dòng)態(tài)變化，需要人員細(xì)心操作，漂精片更換、基本的余氯速測常難以實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段，寧強(qiáng)縣農(nóng)村供水工程建成后，由所在村成立供水協(xié)會(huì)進(jìn)行運(yùn)營管理，落實(shí)管水人員責(zé)任義務(wù)，“一事一議”合理收取水費(fèi)，走以水養(yǎng)水的良性發(fā)展之路。尤其是加強(qiáng)水源管理與維護(hù)，劃定水源保護(hù)區(qū)，對建成的設(shè)施采用砼樁刺絲圍墻防護(hù)，各建筑物檢修孔、主支管道閥井均要求加鎖防護(hù)，從而利于工程管理并確保供水水質(zhì)。

4 結(jié)語

農(nóng)村供水工程水質(zhì)凈化設(shè)計(jì)方案的確定，要堅(jiān)持因地制宜原則，綜合考慮多方因素，最大限度發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，使水質(zhì)凈化工藝措施在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、效果上可靠。更要注重新技術(shù)、新方法的研究與應(yīng)用，提高水質(zhì)凈化的科技含量。同時(shí)，要嚴(yán)格供水工程建設(shè)管理，不斷加強(qiáng)基層水利組織建設(shè)，提高管理人員專業(yè)素質(zhì)水平，促進(jìn)民生水利又好又快發(fā)展，保證群眾吃上潔凈安全的自來水。陜西水利

[1]中華人民共和國水利部.《村鎮(zhèn)供水技術(shù)規(guī)范》.[SL310-2004].中國水利水電出版社，出版社名，2004年11月11日.

[2]陜西省城鄉(xiāng)供水管理辦公室.《村鎮(zhèn)供水工程運(yùn)行管理手冊》.[S277.7-62].陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2011年1月.

[3]陳復(fù).《水處理技術(shù)及藥劑大全》.[TU991.2-62].中國石化出版社，2000年10月.