给水排水刘文朝：农村供水实用技术

1.1 现状建设成效

（1）建成农村集中供水工程约60万处，基本实现自来水化（普及率83%）。

（2）其中，千吨万人工程和市政供水管网延伸工程约1.8万处，已覆盖村镇人口比例约50%，其中400多个县（市、区）全面实现城乡供水一体化，农村供水规模化已初步形成（发展规模化供水的理念已被各级政府及主管部门逐步接受，有利于标准化建设、专业化管理、企业化运营、以及市场化融资）。

（3）长期困扰农村饮安全的高氟水、高砷水、苦咸水问题已基本得到解决。

1.2 强化监管

（1）通过落实“水污染防治法”、“水十条”、“河长制”,以及“关于加强农村饮用水水源保护工作的指导意见”（环办〔2015〕53号）——基本完成了千吨万人饮用水水源保护区划定，地表水源水质持续不断改善。

（2）“关于加强农村饮水安全工程水质检测能力的指导意见”（发改农经【2013】2259号）、“水利部关于进一步强化农村饮水工程净化消毒和检测工作的通知”（水农【2015】116号）——要求2015年底前完成县级水质检测中心建设、具备常规指标检测能力。县级农村供水水质检测能力不断提升。

（3）“水利部关于建立农村饮水安全管理责任体系的通知”（水农【2019】2号）要求落实“三个责任”和“三项制度”以及“创新农村饮水工程运行管理模式”。

（4）“水利部办公厅关于加快推进农村供水工程水费收缴工作的通知”（办农水【2019】210号）要求：“全面推行按供水成本收费”，“鼓励执行“基本水价+计量水价”的两部制水价和阶梯式水价”，“千人以上工程的水价应能覆盖成本、企业化运行的工程应适当考虑利润，千人以下工程的水价由村委会、管水组织和用水户代表等协商确定。”——强化计量收费。

（5）成立12314监督举报服务平台——时时跟踪群众反应的问题并及时解决。

1.3 主要问题

（1）部分规模化地表水厂净化设施不完善：无流量计、管道混合器，穿孔旋流絮凝池不旋流、滤池反冲洗强度不够、原料型消毒副产物超标等，亟待改造。

（2）尚有几十万处村级小型集中供水工程，管理条件差：水源保护、水质检测、饮用水消毒薄弱，南方山区地表水净化设施简陋，北方高氟区和苦咸地区的吸附法除氟滤料再生困难、反渗透膜或纳滤膜脱盐膜保护困难。部分水源干旱年供水保证率低，早期建设的UPVC管网漏失严重。

1.4 国家乡村振兴战略要求

“中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见”（2021年1月，一号文件）“（十五）加强乡村公共基础设施建设”中明确提出：“实施农村供水保障工程。加强中小型水库等稳定水源工程建设和水源保护，实施规模化供水工程建设和小型工程标准化改造，有条件的地区推进城乡供水一体化，到2025年农村自来水普及率达到88%。完善农村水价水费形成机制和工程长效运营机制。”

2.1 内压式超滤

2017年前，多数为内压式超滤，主要问题：

• 部分用户追求设备价格低，膜组件的自动化程度低，需定时手动冲洗，管理难于到位，膜堵塞问题频繁；

• 预处理措施不到位，导致膜系统堵塞及膜通量快速下降。膜一旦污染或设备故障，农民维护困难；

• 自动化控制系统中的电动阀故障率高；

• 多数企业，膜的保质期只有5年，用户担心膜的更换，导致推广难度大。

2.2 浸没式中空纤维超滤

全国首台村级：浸没式中空纤维超滤净水装置。

重庆云阳县白元村水厂（2018年5月建成），100方/天，水库水。

• 设计要点：PVDF膜（孔径0.02微米），膜通量15L/MH、水头差3.2米，包括膜虹吸过滤、气洗和反洗等单元，全自动控制；

• 运行：无需絮凝剂，过滤、气洗、反冲、排泥，浊度﹤0.3NTU；

• 化学清洗：维护性清洗3~4个月用300ppm漂粉精浸泡2h，一键操作；2.5年进行了一次盐酸浸泡清洗（初始最大过水能力为7.5方/时，清洗前为5.0方/时，清洗后6.5方/时）。

2.3 浸没式与内压式超滤比较

浸没式中空纤维超滤膜净化地表水属外压式过滤，将污物拦截在膜丝外，比内压式纳污能力强、排污简单、废水少，每天仅需1~2次排泥。浸没式膜设计通量较小、跨膜压差较小，比内压式膜耐污染且便于清洗，每小时自动气洗1~2次、每天自动反冲洗1~2次，通过抖动和摩擦可有效去除膜表面的沉积物；2~4个月采用氯消毒剂维护性清洗1次，可氧化去除膜表面的藻类、细菌等有机粘稠物；1~2年采用柠檬酸或盐酸清洗1次，可去除长期过水形成的硬垢。

2.4 浸没式超滤与常规处理工艺比较

建设投资和运行成本（含折旧）基本相当，但占地面积小、提高了出厂水浊度质量及稳定性、减少了药剂费、减轻了水厂的日常管理工作、减轻了污泥处理难度（注：常规净化的污泥易板结、铝易析出，不宜直接用于灌溉，目前农村常规净化地表水水厂普遍缺乏环保的污泥处理系统），有利于解决农村小型地表水水厂水质保障能力普遍较弱的问题。

中空纤维膜使用寿命较短，仅能达到8-10年，折旧费较高，按8年换一次膜、每方水折旧费约增加0.2元左右。

2.5 提高地表水取水口拦污能力和取水质量措施

溪沟水：水量充沛时宜采用底栏栅式取水，栅条宜采用不锈钢骨架和网制作。

小型工程宜在取水管周围设不锈钢丝网（30～50目）可滤除枝叶、杂草、鱼虾、砂石等，钢丝网过水面积宜大于管口面积的15倍可有效防止堵塞。

湖库水：为防止季节性水温突然变化时底泥影响水质，宜选择浮船（桶）取0.8～1.2m深的上层水（溶解氧高，可预防铁锰超标，并改善嗅和味）。

2.6 季节性微污染水处理措施

• 常见问题：部分水库水存在季节性色度、嗅和味超标问题；

• 增加预氧化：在膜池前投加氯消毒剂，投加量为0.5~1.0mg/L。

3.1 紫外线消毒优缺点

• 优点：无原料，无副产物，无人值守；

• 缺点：无余量。

3.2 应用现状

我国农村尚有几十万处单村供水工程，专业化管理条件差，采用二氧化氯、次氯酸钠等消毒剂消毒存在药剂购置困难、农民难于接受消毒剂味道、不运行等问题，2000年北京市海淀区农村供水开始尝试紫外线消毒。之后很多公司开始引进国外技术产品，国家“十一五”“十二五” 科技支撑课题、重大水专项课题均开展了农村供水紫外线消毒技术研究与示范，灯管寿命、自动清洗置、光强监测等技术基本得到解决。目前北方单村地下水工程已逐步开始应用紫外线消毒。

紫外消毒主要存在问题：为了省钱无自动清洗装置、光强监测仪，不及时更换灯管，甚至不运行。

3.3 应用要求

适用条件：单村供水，进水浊度小于3NTU。

设备要求：

• 须有可靠的自动清洗装置（防止灯套管结垢影响紫外光照射，故障点，厂内装配测试，现场往复30次检测）； 

• 灯管寿命大于1.2万h（低于额定紫外光强的80%为寿命终点）；

• 配置光强检测仪（各厂家、各批次灯管寿命有差异，必须通过检测判断，最薄弱处的紫外光强应大于40mJ/cm2消毒要求）。

管理要求：

• 紫外光强低于消毒要求时及时更换紫外灯；

• 3-5年大修一次，包括更换石英套管、镇流器、自动清洗装置上的橡胶刮片等；

• 平时关注设备是否有报警故障。

3.4 紫外线消毒时管网二次污染防止措施

（1）采用高位水池或水塔、或变频机组24h连续供水，防止进气。

（2）采用消毒剂定期对管网进行维护性消毒处理。24h连续供水的水厂，半年1次；定时供水的水厂，每季度一次。采用臭氧按1mg/L投加、采用次氯酸钠（钙）按2mg/L投加，打开各支管远端用户的水龙头，连续投加时间不小于2h；然后启动紫外线消毒装置，冲洗管网，龙头水消毒剂味道较轻后才能饮用。

（3）紫外线消毒装置与电解次氯酸钠或臭氧发生器联用：早中晚高峰用水的时段采用电解次氯酸钠或臭氧消毒，其他时段采用紫外线消毒。（同时可解决小型地下水厂，无清水池，夜间流量小，次氯酸钠投加困难的问题）。

3.5 电晕法臭氧发生器消毒

臭氧易分解，需现场制备，一般采用电晕法臭氧发生器（以空气为原料，管理较简单）。消毒系统包括：制氧系统、放电系统、气水混合系统、投加系统、尾气排放系统等部件组成。但运行成本相对较高，约5~7分/吨，比其他消毒高出2～3倍。

运行管理要求：夏季定期维护除湿装置、2年左右更换分子筛，及时检修臭氧泄漏点。

3.6 可调功率（光强）节能型紫外线消毒装置

（1）针对农村供水流量变化大（早、中、晚3个时段不超过6h用水量大，其他时间用水量小，夜间极小），以及紫外线消毒无余量、需连续运行、极低流量时造成水温高等问题而研发。

（2）安装在线流量计；选择40-100W的低压、高效、寿命长的紫外灯管（紫外效率：全功率＞36%、半功率＞38%；连续变量3000次，紫外功率不低于95%）。

（3）选择可调功率的镇流器，用PLC接受流量信号调节镇流器输出电流和电压，根据流量变化自动调整紫外线装置的运行功率。

（4）运行：夜11-早5时段40%，早中晚各2小时100%，其他70%，节电25%以上。