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、主要問題、國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略要求等內(nèi)容。第二方面是適宜村級小型地表水工程的超濾技術(shù)，包括浸沒式超濾技術(shù)與內(nèi)壓式超濾工藝、常規(guī)處理工藝的比較，浸沒式超濾技術(shù)納污能力強(qiáng)、排污簡單、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高工
本文根據(jù)劉文朝高工在“2021（第五屆）中國農(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60萬處，基本實(shí)現(xiàn)自來水化（普及率83%）。
（2）其中，千噸萬人工程和市政供水管網(wǎng)延伸工程約1.8萬處，已覆蓋村鎮(zhèn)人口比例約50%，其中400多個縣（市、區(qū)）全面實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)供水一體化，農(nóng)村供水規(guī)模化已初步形成（發(fā)展規(guī)模化供水的理念已被各級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、以及市場化融資）。
（3）長期困擾農(nóng)村飲安全的高氟水、高砷水、苦咸水問題已基本得到解決。
1.2 強(qiáng)化監(jiān)管
（1）通過落實(shí)“水污染防治法”、“水十條”、“河長制”,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”（環(huán)辦〔2015〕53號）——基本完成了千噸萬人飲用水水源保護(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)檢測能力的指導(dǎo)意見”（發(fā)改農(nóng)經(jīng)【2013】2259號）、“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工作的通知”（水農(nóng)【2015】116號）——要求2015年底前完成縣級水質(zhì)檢測中心建設(shè)、具備常規(guī)指標(biāo)檢測能力。縣級農(nóng)村供水水質(zhì)檢測能力不斷提升。
（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）要求落實(shí)“三個責(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）要求：“全面推行按供水成本收費(fèi)”，“鼓勵執(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，千人以下工程的水價(jià)由村委會、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——時(shí)時(shí)跟蹤群眾反應(yīng)的問題并及時(shí)解決。
1.3 主要問題
（1）部分規(guī)模化地表水廠凈化設(shè)施不完善：無流量計(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）尚有幾十萬處村級小型集中供水工程，管理?xiàng)l件差：水源保護(hù)、水質(zhì)檢測、飲用水消毒薄弱，南方山區(qū)地表水凈化設(shè)施簡陋，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 國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略要求
“中共中央國務(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”（2021年1月，一號文件）“（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)中小型水庫等穩(wěn)定水源工程建設(shè)和水源保護(hù)，實(shí)施規(guī)模化供水工程建設(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)制和工程長效運(yùn)營機(jī)制。”
2021（第五屆）中國農(nóng)村污水治理與飲水安全提升高峰論壇
2 適宜村級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，主要問題：
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部分用戶追求設(shè)備價(jià)格低，膜組件的自動化程度低，需定時(shí)手動沖洗，管理難于到位，膜堵塞問題頻繁；
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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；
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自動化控制系統(tǒng)中的電動閥故障率高；
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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 浸沒式中空纖維超濾
全國首臺村級：浸沒式中空纖維超濾凈水裝置。
重慶云陽縣白元村水廠（2018年5月建成），100方/天，水庫水。
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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，包括膜虹吸過濾、氣洗和反洗等單元，全自動控制；
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運(yùn)行：無需絮凝劑，過濾、氣洗、反沖、排泥，濁度﹤0.3NTU；
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化學(xué)清洗：維護(hù)性清洗3~4個月用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 浸沒式與內(nèi)壓式超濾比較
浸沒式中空纖維超濾膜凈化地表水屬外壓式過濾，將污物攔截在膜絲外，比內(nèi)壓式納污能力強(qiáng)、排污簡單、廢水少，每天僅需1~2次排泥。浸沒式膜設(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)自動氣洗1~2次、每天自動反沖洗1~2次，通過抖動和摩擦可有效去除膜表面的沉積物；2~4個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，可去除長期過水形成的硬垢。
2.4 浸沒式超濾與常規(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)過水面積宜大于管口面積的15倍可有效防止堵塞。
湖庫水：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
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常見問題：部分水庫水存在季節(jié)性色度、嗅和味超標(biāo)問題；
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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）中國農(nóng)村污水治理與飲水安全提升高峰論壇
3 適宜村級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)
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優(yōu)點(diǎn)：無原料，無副產(chǎn)物，無人值守；
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缺點(diǎn)：無余量。
3.2 應(yīng)用現(xiàn)狀
我國農(nóng)村尚有幾十萬處單村供水工程，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置困難、農(nóng)民難于接受消毒劑味道、不運(yùn)行等問題，2000年北京市海淀區(qū)農(nóng)村供水開始嘗試紫外線消毒。之后很多公司開始引進(jìn)國外技術(shù)產(chǎn)品，國家“十一五”“十二五” 科技支撐課題、重大水專項(xiàng)課題均開展了農(nóng)村供水紫外線消毒技術(shù)研究與示范，燈管壽命、自動清洗置、光強(qiáng)監(jiān)測等技術(shù)基本得到解決。目前北方單村地下水工程已逐步開始應(yīng)用紫外線消毒。
紫外消毒主要存在問題：為了省錢無自動清洗裝置、光強(qiáng)監(jiān)測儀，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：單村供水，進(jìn)水濁度小于3NTU。
設(shè)備要求：
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須有可靠的自動清洗裝置（防止燈套管結(jié)垢影響紫外光照射，故障點(diǎn)，廠內(nèi)裝配測試，現(xiàn)場往復(fù)30次檢測）；
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燈管壽命大于1.2萬h（低于額定紫外光強(qiáng)的80%為壽命終點(diǎn)）；
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配置光強(qiáng)檢測儀（各廠家、各批次燈管壽命有差異，必須通過檢測判斷，最薄弱處的紫外光強(qiáng)應(yīng)大于40mJ/cm2消毒要求）。
管理要求：
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紫外光強(qiáng)低于消毒要求時(shí)及時(shí)更換紫外燈；
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3-5年大修一次，包括更換石英套管、鎮(zhèn)流器、自動清洗裝置上的橡膠刮片等；
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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，無清水池，夜間流量小，次氯酸鈉投加困難的問題）。
3.5 電暈法臭氧發(fā)生器消毒
臭氧易分解，需現(xiàn)場制備，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）針對農(nóng)村供水流量變化大（早、中、晚3個時(shí)段不超過6h用水量大，其他時(shí)間用水量小，夜間極小），以及紫外線消毒無余量、需連續(xù)運(yùn)行、極低流量時(shí)造成水溫高等問題而研發(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接受流量信號調(diào)節(jié)鎮(zhèn)流器輸出電流和電壓，根據(jù)流量變化自動調(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。
