商水縣農(nóng)村飲用水型氟超標(biāo)解決方案研究

朱雪輝 何國鋒 王思哲

摘 要：受自然界與人類活動的影響，商水縣地表水和地下水中氟含量超標(biāo)，嚴(yán)重影響了農(nóng)村居民飲用水水質(zhì)，若配套設(shè)備處理，會增加運行成本，抬高水價，農(nóng)村居民難以接受。本文通過比較分析，選擇利用附近已經(jīng)建成的規(guī)?；r(nóng)村飲水安全工程供水，以水源置換的方式解決飲水型氟超標(biāo)的難題，為同類地區(qū)飲水型氟超標(biāo)解決方案提供借鑒。

關(guān)鍵詞：商水縣;飲用水;氟超標(biāo)

中圖分類號：S277.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）22-0070-03

Abstract： Affected by nature and human activities， the fluorine content in surface water and groundwater in Shangshui County exceeds the standard， which seriously affects the drinking water quality of rural residents. If the equipment is treated， it will increase operating costs and raise water prices， which is difficult for rural residents to accept. Through comparative analysis， this paper chose to use the large-scale rural drinking water safety project which had been built nearby to solve the problem of excessive fluoride in drinking water by way of water source replacement， so as to provide reference for similar areas.

Keywords： Shangshui County; drinking water;fluorine exceeding the standard

1 研究背景

商水縣為解決農(nóng)村居民飲用水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)問題，2005—2018年，累計建成集中式農(nóng)村飲水安全工程20處，受益人數(shù)122.61萬人，集中供水率達(dá)到100%。全縣集中式飲水工程入戶人數(shù)122萬人，自來水普及率99%。全縣集中式飲水工程水質(zhì)達(dá)標(biāo)19處，工程水質(zhì)達(dá)標(biāo)率95%。其中解決飲水型氟超標(biāo)人數(shù)5.3萬人。

受水文地質(zhì)條件、物理化學(xué)變化等影響，部分工程改水后氟含量反復(fù)超標(biāo)。據(jù)水利部、國家衛(wèi)計委和河南省衛(wèi)生廳2017年監(jiān)測，氟含量>1.5 mg/L的工程涉及黃寨鄉(xiāng)的5個行政村和12個自然村，受益人口7 748人，戶數(shù)2 056戶，其中涉及貧困人口1 071人。

商水縣按照“不能把飲水不安全問題帶入小康社會”“確保到2020年徹底解決飲水型氟超標(biāo)地方病問題”的目標(biāo)要求，在上級資金的扶持下，開展飲水型氟含量反復(fù)超標(biāo)解決方案優(yōu)化選擇，保障受益農(nóng)民飲水安全。

2 飲水型氟反復(fù)超標(biāo)問題的成因

商水縣地處沙河中下游，受干旱氣候和污水排放的影響，地表水和淺層地下水水體污染物超標(biāo);中深層地下水補給源主要來自西部傾斜補水，因給水坡度平緩，水流動速度緩慢，導(dǎo)致上游補給水中氟物質(zhì)聚集，形成高氟水[1]。主要表現(xiàn)為：一是水文地質(zhì)物理化學(xué)變化引起巖土層氟離子風(fēng)化淋溶，含氟巖類濃聚及地質(zhì)作用等，導(dǎo)致水井井體擠壓漏水，造成中深層地下水氟超標(biāo);二是沙河上游及本地工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染物排放，污水中含有可溶性和不可溶性有機物，造成地表水及淺層地下水氟超標(biāo);三是施工質(zhì)量問題，施工中隔水層封閉材料選擇質(zhì)量差、施工工藝粗糙等，水源工程經(jīng)長期運行，上層地下水封閉部分出現(xiàn)滲漏，上層水滲漏到下層含水層，造成下層水氟超標(biāo);四是運行管理問題，由于氟處理會大幅增加供水價格，每立方米增加0.5～0.8元，供水單位在設(shè)備更新、設(shè)備故障時，因缺少經(jīng)費，干脆棄之不用，導(dǎo)致飲水型氟含量反復(fù)超標(biāo)。

3 對策分析

基于上述影響因素，商水縣地表水和淺層地下水污染不適宜作為飲用水，中深層地下水氟含量高，處理成本高，水質(zhì)不穩(wěn)定。同時，遠(yuǎn)距離引水指標(biāo)少，且成本高，不利于長效運行。結(jié)合項目區(qū)水源水質(zhì)狀況，因地制宜地提出解決方案，解決反復(fù)出現(xiàn)的水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等突出問題。一是水源置換方案，利用南水北調(diào)引水指標(biāo)向氟超標(biāo)區(qū)域供水;二是利用城鎮(zhèn)管網(wǎng)向受益區(qū)延伸;三是利用附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)的規(guī)?；r(nóng)村飲水安全工程向受益區(qū)供水;四是因地制宜，選擇優(yōu)質(zhì)地下水源;五是在現(xiàn)有水源基礎(chǔ)上，引進(jìn)先進(jìn)的氟處理技術(shù)裝備[2]。

4 可行性分析

4.1 供水方案比選

結(jié)合受益區(qū)供水現(xiàn)狀條件，通過對比分析擇優(yōu)選擇合理的方案，解決水質(zhì)不達(dá)標(biāo)問題。一是利用南水北調(diào)引水指標(biāo)向氟超標(biāo)區(qū)域供水，目前分水指標(biāo)只能保證中心城區(qū)用水，無法保證農(nóng)村飲水需求。二是利用現(xiàn)有城鎮(zhèn)水廠及供水管網(wǎng)向受益區(qū)延伸。由于氟超標(biāo)區(qū)域遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，遠(yuǎn)距離供水需要鋪設(shè)約5 km的管網(wǎng)，投資大，輸水成本過高，達(dá)到2.6～3元/m3，用水戶難以負(fù)擔(dān)，在經(jīng)濟(jì)上不合算。三是因地制宜，選擇優(yōu)質(zhì)地下水源。因當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件的相似性，中深層地下水源氟物質(zhì)普遍超標(biāo)，在小范圍內(nèi)難以尋找到優(yōu)質(zhì)的地下水源。四是引進(jìn)先進(jìn)的氟處理技術(shù)裝備，通過水質(zhì)凈化工藝后達(dá)標(biāo)。設(shè)備投資、運行電費、濾膜更換、濾料更換、人工費等，會大幅度增加供水成本，增加0.4～0.6元/m3。用戶難以接受，供水企業(yè)收取水費壓力大。五是利用附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)的規(guī)?；r(nóng)村飲水安全工程向受益區(qū)供水，輸水距離相對較短，水質(zhì)達(dá)標(biāo)，供水價格在當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有價格基礎(chǔ)上增加0.2～0.3元/m3，受益農(nóng)戶可以接受。

4.2 供水單位水價分析

依據(jù)《河南省水利工程供水價格管理辦法》（2002版）、《水利工程供水定價成本監(jiān)審辦法》（發(fā)改價格〔2006〕310）、《水利工程供水價格核算規(guī)范（試行）》（水財經(jīng)〔2007〕470號）等，對供水單位現(xiàn)狀供水成本進(jìn)行測算（見表1）。結(jié)果表明，出廠水價1.663 4元/m3，加上0.3元/m3的遠(yuǎn)距離輸水價格約1.963 4元/m3。終端水價控制在2元/m3以內(nèi)，基本在受益農(nóng)民承受范圍之內(nèi)。

4.3 水質(zhì)消毒和水質(zhì)處理費用測算

按照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）“設(shè)計供水能力200 m3/d以上的工程要設(shè)計、安裝水質(zhì)凈化和消毒設(shè)備，設(shè)計供水能力200 m3/d以下的工程要進(jìn)行消毒。千噸萬人以上的規(guī)?；畯S必須建立水質(zhì)化驗室，開展水源水、出廠水、末梢水的定期檢測”的要求[3]，規(guī)?；畯S消毒設(shè)備運行及藥劑費0.047 2元/m3，水質(zhì)凈化處理費0.433元/m3，合計0.480 2元/m3;小型集中式供水工程消毒設(shè)備運行及藥劑費0.047 2元/m3，水質(zhì)凈化處理費1.067元/m3，合計1.142元/m3[4]。

4.3.1 次氯酸鈉消毒成本費用測算。采用過濾后或地下水消毒，氯的投放量一般為0.5～1.5 mg/L，出廠余氯不低于0.3 mg/L。

采用過濾前消毒，氯的投放量一般為1.0～2 mg/L，出廠余氯不低于0.3 mg/L。加氯量的公式為[5]：

式中：[Q]為加氯量，kg/h;[q]為最大加氯量，mg/L;[Q1]為需消毒的水量，m3/h。

制取1 kg有效氯，耗費食鹽3～4.5 kg，耗電量為5～10 kW·h;次氯酸鈉消毒成本費用測算詳見表2。經(jīng)分析，增加用水成本0.035 4元/m3。

4.3.2 納濾除氟方案增加的用水成本。設(shè)備5年期運行增加的噸水運行成本公式為（按日處理1 000 m3設(shè)備計算）：

式中：[C]為增加的用水成本，元/m3;[Q]為總電費、總藥耗、濾芯更換費用之和，元;[Z]為1年處理的總水量（理想狀態(tài)），m3。納濾除氟方案增加的用水成本分析如表3所示。

經(jīng)分析，[C]=0.433元/m3。

5 結(jié)論

通過對五種解決方案進(jìn)行對比分析可知，利用附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)的規(guī)模化農(nóng)村飲水安全工程向受益區(qū)供水為最佳方案。一是水源穩(wěn)定。原水廠設(shè)計供水規(guī)模1 000 m3/d，實際供水量4 00 m3/d，遇到節(jié)假日，最大供水量在600 m3/d以下，尚有200 m3/d的余量，且輸水距離相對較短，大部分利用現(xiàn)有的管網(wǎng)輸水，投資較少，水質(zhì)達(dá)標(biāo)，供水價格在當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有價格基礎(chǔ)上增加0.2～0.3元/m3，受益農(nóng)戶可以接受。該方案既解決了受益區(qū)飲用水水源水質(zhì)氟超標(biāo)問題，又解決了供水單位因用水戶不穩(wěn)定或用水量不足引起的供水成本高的問題，實現(xiàn)供水單位良性運行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔德新.關(guān)于飲水型氟超標(biāo)地方病防治工作的探討[J].內(nèi)蒙古水利，2019（10）：46-47.

[2]馬坤，熊傳龍，陶勇.我國改水降氟工程水氟超標(biāo)原因分析[J].中華地方病學(xué)雜志，2012（4）：470-472.

[3]中華人民共和國衛(wèi)生部，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 5749—2006[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[4]中國水利學(xué)會.農(nóng)村飲水安全評價準(zhǔn)則：T/CHES 18—2018[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.

[5]中華人民共和國衛(wèi)生部，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.次氯酸鈉發(fā)生器安全與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)：GB 28233—2011[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.