導(dǎo)讀

主要從三方面介紹農(nóng)村供水實(shí)用技術(shù)。第一方面是農(nóng)村供水的發(fā)展，包括建設(shè)成效、強(qiáng)化監(jiān)管、主要問(wèn)題、國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略要求等內(nèi)容。第二方面是適宜村級(jí)小型地表水工程的超濾技術(shù)，包括浸沒(méi)式超濾技術(shù)與內(nèi)壓式超濾工藝、常規(guī)處理工藝的比較，浸沒(méi)式超濾技術(shù)納污能力強(qiáng)、排污簡(jiǎn)單、廢水少、且耐污染便于清洗，同時(shí)介紹了保證超濾膜運(yùn)行的一些其他措施，如提高地表水取水口攔污能力和取水質(zhì)量措施、季節(jié)性微污染水處理措施等。第三方面是適宜村級(jí)小型供水工程的紫外線消毒技術(shù)，包括紫外線消毒的優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用要求，紫外線消毒時(shí)管網(wǎng)二次污染防止措施，最后還介紹了自主研發(fā)的可調(diào)功率（光強(qiáng)）節(jié)能型紫外線消毒裝置。

劉文朝

水利部農(nóng)村飲水安全中心教授級(jí)高工

本文根據(jù)劉文朝高工在“2021（第五屆）中國(guó)農(nóng)村污水治理與飲水安全提升高峰論壇”上的發(fā)言整理而成，未經(jīng)本人審閱。

2021（第五屆）中國(guó)農(nóng)村污水治理與飲水安全提升高峰論壇

1 農(nóng)村供水的發(fā)展

1.1 現(xiàn)狀建設(shè)成效

（1）建成農(nóng)村集中供水工程約60萬(wàn)處，基本實(shí)現(xiàn)自來(lái)水化（普及率83%）。

（2）其中，千噸萬(wàn)人工程和市政供水管網(wǎng)延伸工程約1.8萬(wàn)處，已覆蓋村鎮(zhèn)人口比例約50%，其中400多個(gè)縣（市、區(qū)）全面實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)供水一體化，農(nóng)村供水規(guī)?；殉醪叫纬桑òl(fā)展規(guī)模化供水的理念已被各級(jí)政府及主管部門逐步接受，有利于標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、專業(yè)化管理、企業(yè)化運(yùn)營(yíng)、以及市場(chǎng)化融資）。

（3）長(zhǎng)期困擾農(nóng)村飲安全的高氟水、高砷水、苦咸水問(wèn)題已基本得到解決。

1.2 強(qiáng)化監(jiān)管

（1）通過(guò)落實(shí)“水污染防治法”、“水十條”、“河長(zhǎng)制”,以及“關(guān)于加強(qiáng)農(nóng)村飲用水水源保護(hù)工作的指導(dǎo)意見(jiàn)”（環(huán)辦〔2015〕53號(hào)）——基本完成了千噸萬(wàn)人飲用水水源保護(hù)區(qū)劃定，地表水源水質(zhì)持續(xù)不斷改善。

（2）“關(guān)于加強(qiáng)農(nóng)村飲水安全工程水質(zhì)檢測(cè)能力的指導(dǎo)意見(jiàn)”（發(fā)改農(nóng)經(jīng)【2013】2259號(hào)）、“水利部關(guān)于進(jìn)一步強(qiáng)化農(nóng)村飲水工程凈化消毒和檢測(cè)工作的通知”（水農(nóng)【2015】116號(hào)）——要求2015年底前完成縣級(jí)水質(zhì)檢測(cè)中心建設(shè)、具備常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)能力。縣級(jí)農(nóng)村供水水質(zhì)檢測(cè)能力不斷提升。

（3）“水利部關(guān)于建立農(nóng)村飲水安全管理責(zé)任體系的通知”（水農(nóng)【2019】2號(hào)）要求落實(shí)“三個(gè)責(zé)任”和“三項(xiàng)制度”以及“創(chuàng)新農(nóng)村飲水工程運(yùn)行管理模式”。

（4）“水利部辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)村供水工程水費(fèi)收繳工作的通知”（辦農(nóng)水【2019】210號(hào)）要求：“全面推行按供水成本收費(fèi)”，“鼓勵(lì)執(zhí)行“基本水價(jià)+計(jì)量水價(jià)”的兩部制水價(jià)和階梯式水價(jià)”，“千人以上工程的水價(jià)應(yīng)能覆蓋成本、企業(yè)化運(yùn)行的工程應(yīng)適當(dāng)考慮利潤(rùn)，千人以下工程的水價(jià)由村委會(huì)、管水組織和用水戶代表等協(xié)商確定。”——強(qiáng)化計(jì)量收費(fèi)。

（5）成立12314監(jiān)督舉報(bào)服務(wù)平臺(tái)——時(shí)時(shí)跟蹤群眾反應(yīng)的問(wèn)題并及時(shí)解決。

1.3 主要問(wèn)題

（1）部分規(guī)?；乇硭畯S凈化設(shè)施不完善：無(wú)流量計(jì)、管道混合器，穿孔旋流絮凝池不旋流、濾池反沖洗強(qiáng)度不夠、原料型消毒副產(chǎn)物超標(biāo)等，亟待改造。

（2）尚有幾十萬(wàn)處村級(jí)小型集中供水工程，管理?xiàng)l件差：水源保護(hù)、水質(zhì)檢測(cè)、飲用水消毒薄弱，南方山區(qū)地表水凈化設(shè)施簡(jiǎn)陋，北方高氟區(qū)和苦咸地區(qū)的吸附法除氟濾料再生困難、反滲透膜或納濾膜脫鹽膜保護(hù)困難。部分水源干旱年供水保證率低，早期建設(shè)的UPVC管網(wǎng)漏失嚴(yán)重。

1.4 國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略要求

“中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的意見(jiàn)”（2021年1月，一號(hào)文件）“（十五）加強(qiáng)鄉(xiāng)村公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”中明確提出：“實(shí)施農(nóng)村供水保障工程。加強(qiáng)中小型水庫(kù)等穩(wěn)定水源工程建設(shè)和水源保護(hù)，實(shí)施規(guī)?；┧こ探ㄔO(shè)和小型工程標(biāo)準(zhǔn)化改造，有條件的地區(qū)推進(jìn)城鄉(xiāng)供水一體化，到2025年農(nóng)村自來(lái)水普及率達(dá)到88%。完善農(nóng)村水價(jià)水費(fèi)形成機(jī)制和工程長(zhǎng)效運(yùn)營(yíng)機(jī)制。”

2021（第五屆）中國(guó)農(nóng)村污水治理與飲水安全提升高峰論壇

2 適宜村級(jí)小型地表水工程的超濾技術(shù)

2.1 內(nèi)壓式超濾

2017年前，多數(shù)為內(nèi)壓式超濾，主要問(wèn)題：

• 部分用戶追求設(shè)備價(jià)格低，膜組件的自動(dòng)化程度低，需定時(shí)手動(dòng)沖洗，管理難于到位，膜堵塞問(wèn)題頻繁；

• 預(yù)處理措施不到位，導(dǎo)致膜系統(tǒng)堵塞及膜通量快速下降。膜一旦污染或設(shè)備故障，農(nóng)民維護(hù)困難；

• 自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的電動(dòng)閥故障率高；

• 多數(shù)企業(yè)，膜的保質(zhì)期只有5年，用戶擔(dān)心膜的更換，導(dǎo)致推廣難度大。
  

2.2 浸沒(méi)式中空纖維超濾

全國(guó)首臺(tái)村級(jí)：浸沒(méi)式中空纖維超濾凈水裝置。

重慶云陽(yáng)縣白元村水廠（2018年5月建成），100方/天，水庫(kù)水。

• 設(shè)計(jì)要點(diǎn)：PVDF膜（孔徑0.02微米），膜通量15L/MH、水頭差3.2米，包括膜虹吸過(guò)濾、氣洗和反洗等單元，全自動(dòng)控制；

• 運(yùn)行：無(wú)需絮凝劑，過(guò)濾、氣洗、反沖、排泥，濁度﹤0.3NTU；

• 化學(xué)清洗：維護(hù)性清洗3~4個(gè)月用300ppm漂粉精浸泡2h，一鍵操作；2.5年進(jìn)行了一次鹽酸浸泡清洗（初始最大過(guò)水能力為7.5方/時(shí)，清洗前為5.0方/時(shí)，清洗后6.5方/時(shí)）。
  

2.3 浸沒(méi)式與內(nèi)壓式超濾比較

浸沒(méi)式中空纖維超濾膜凈化地表水屬外壓式過(guò)濾，將污物攔截在膜絲外，比內(nèi)壓式納污能力強(qiáng)、排污簡(jiǎn)單、廢水少，每天僅需1~2次排泥。浸沒(méi)式膜設(shè)計(jì)通量較小、跨膜壓差較小，比內(nèi)壓式膜耐污染且便于清洗，每小時(shí)自動(dòng)氣洗1~2次、每天自動(dòng)反沖洗1~2次，通過(guò)抖動(dòng)和摩擦可有效去除膜表面的沉積物；2~4個(gè)月采用氯消毒劑維護(hù)性清洗1次，可氧化去除膜表面的藻類、細(xì)菌等有機(jī)粘稠物；1~2年采用檸檬酸或鹽酸清洗1次，可去除長(zhǎng)期過(guò)水形成的硬垢。

2.4 浸沒(méi)式超濾與常規(guī)處理工藝比較

建設(shè)投資和運(yùn)行成本（含折舊）基本相當(dāng)，但占地面積小、提高了出廠水濁度質(zhì)量及穩(wěn)定性、減少了藥劑費(fèi)、減輕了水廠的日常管理工作、減輕了污泥處理難度（注：常規(guī)凈化的污泥易板結(jié)、鋁易析出，不宜直接用于灌溉，目前農(nóng)村常規(guī)凈化地表水水廠普遍缺乏環(huán)保的污泥處理系統(tǒng)），有利于解決農(nóng)村小型地表水水廠水質(zhì)保障能力普遍較弱的問(wèn)題。

中空纖維膜使用壽命較短，僅能達(dá)到8-10年，折舊費(fèi)較高，按8年換一次膜、每方水折舊費(fèi)約增加0.2元左右。

2.5 提高地表水取水口攔污能力和取水質(zhì)量措施

溪溝水：水量充沛時(shí)宜采用底欄柵式取水，柵條宜采用不銹鋼骨架和網(wǎng)制作。

小型工程宜在取水管周圍設(shè)不銹鋼絲網(wǎng)（30～50目）可濾除枝葉、雜草、魚蝦、砂石等，鋼絲網(wǎng)過(guò)水面積宜大于管口面積的15倍可有效防止堵塞。

湖庫(kù)水：為防止季節(jié)性水溫突然變化時(shí)底泥影響水質(zhì)，宜選擇浮船（桶）取0.8～1.2m深的上層水（溶解氧高，可預(yù)防鐵錳超標(biāo)，并改善嗅和味）。

2.6 季節(jié)性微污染水處理措施

• 常見(jiàn)問(wèn)題：部分水庫(kù)水存在季節(jié)性色度、嗅和味超標(biāo)問(wèn)題；

• 增加預(yù)氧化：在膜池前投加氯消毒劑，投加量為0.5~1.0mg/L。

2021（第五屆）中國(guó)農(nóng)村污水治理與飲水安全提升高峰論壇

3 適宜村級(jí)小型供水工程的紫外線消毒技術(shù)

3.1 紫外線消毒優(yōu)缺點(diǎn)

• 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)原料，無(wú)副產(chǎn)物，無(wú)人值守；

• 缺點(diǎn)：無(wú)余量。

3.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)農(nóng)村尚有幾十萬(wàn)處單村供水工程，專業(yè)化管理?xiàng)l件差，采用二氧化氯、次氯酸鈉等消毒劑消毒存在藥劑購(gòu)置困難、農(nóng)民難于接受消毒劑味道、不運(yùn)行等問(wèn)題，2000年北京市海淀區(qū)農(nóng)村供水開(kāi)始嘗試紫外線消毒。之后很多公司開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外技術(shù)產(chǎn)品，國(guó)家“十一五”“十二五” 科技支撐課題、重大水專項(xiàng)課題均開(kāi)展了農(nóng)村供水紫外線消毒技術(shù)研究與示范，燈管壽命、自動(dòng)清洗置、光強(qiáng)監(jiān)測(cè)等技術(shù)基本得到解決。目前北方單村地下水工程已逐步開(kāi)始應(yīng)用紫外線消毒。

紫外消毒主要存在問(wèn)題：為了省錢無(wú)自動(dòng)清洗裝置、光強(qiáng)監(jiān)測(cè)儀，不及時(shí)更換燈管，甚至不運(yùn)行。

3.3 應(yīng)用要求

適用條件：?jiǎn)未骞┧M(jìn)水濁度小于3NTU。

設(shè)備要求：

• 須有可靠的自動(dòng)清洗裝置（防止燈套管結(jié)垢影響紫外光照射，故障點(diǎn)，廠內(nèi)裝配測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)往復(fù)30次檢測(cè)）；

• 燈管壽命大于1.2萬(wàn)h（低于額定紫外光強(qiáng)的80%為壽命終點(diǎn)）；

• 配置光強(qiáng)檢測(cè)儀（各廠家、各批次燈管壽命有差異，必須通過(guò)檢測(cè)判斷，最薄弱處的紫外光強(qiáng)應(yīng)大于40mJ/cm2消毒要求）。
  

管理要求：

• 紫外光強(qiáng)低于消毒要求時(shí)及時(shí)更換紫外燈；

• 3-5年大修一次，包括更換石英套管、鎮(zhèn)流器、自動(dòng)清洗裝置上的橡膠刮片等；

• 平時(shí)關(guān)注設(shè)備是否有報(bào)警故障。
  

3.4 紫外線消毒時(shí)管網(wǎng)二次污染防止措施

（1）采用高位水池或水塔、或變頻機(jī)組24h連續(xù)供水，防止進(jìn)氣。

（2）采用消毒劑定期對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)性消毒處理。24h連續(xù)供水的水廠，半年1次；定時(shí)供水的水廠，每季度一次。采用臭氧按1mg/L投加、采用次氯酸鈉（鈣）按2mg/L投加，打開(kāi)各支管遠(yuǎn)端用戶的水龍頭，連續(xù)投加時(shí)間不小于2h；然后啟動(dòng)紫外線消毒裝置，沖洗管網(wǎng)，龍頭水消毒劑味道較輕后才能飲用。

（3）紫外線消毒裝置與電解次氯酸鈉或臭氧發(fā)生器聯(lián)用：早中晚高峰用水的時(shí)段采用電解次氯酸鈉或臭氧消毒，其他時(shí)段采用紫外線消毒。（同時(shí)可解決小型地下水廠，無(wú)清水池，夜間流量小，次氯酸鈉投加困難的問(wèn)題）。

3.5 電暈法臭氧發(fā)生器消毒

臭氧易分解，需現(xiàn)場(chǎng)制備，一般采用電暈法臭氧發(fā)生器（以空氣為原料，管理較簡(jiǎn)單）。消毒系統(tǒng)包括：制氧系統(tǒng)、放電系統(tǒng)、氣水混合系統(tǒng)、投加系統(tǒng)、尾氣排放系統(tǒng)等部件組成。但運(yùn)行成本相對(duì)較高，約5~7分/噸，比其他消毒高出2～3倍。

運(yùn)行管理要求：夏季定期維護(hù)除濕裝置、2年左右更換分子篩，及時(shí)檢修臭氧泄漏點(diǎn)。

3.6 可調(diào)功率（光強(qiáng)）節(jié)能型紫外線消毒裝置

（1）針對(duì)農(nóng)村供水流量變化大（早、中、晚3個(gè)時(shí)段不超過(guò)6h用水量大，其他時(shí)間用水量小，夜間極?。?，以及紫外線消毒無(wú)余量、需連續(xù)運(yùn)行、極低流量時(shí)造成水溫高等問(wèn)題而研發(fā)。

（2）安裝在線流量計(jì)；選擇40-100W的低壓、高效、壽命長(zhǎng)的紫外燈管（紫外效率：全功率＞36%、半功率＞38%；連續(xù)變量3000次，紫外功率不低于95%）。

（3）選擇可調(diào)功率的鎮(zhèn)流器，用PLC接受流量信號(hào)調(diào)節(jié)鎮(zhèn)流器輸出電流和電壓，根據(jù)流量變化自動(dòng)調(diào)整紫外線裝置的運(yùn)行功率。

（4）運(yùn)行：夜11-早5時(shí)段40%，早中晚各2小時(shí)100%，其他70%，節(jié)電25%以上。