宁强县农村供水工程水质净化设计探析

唐 君

（宁强县水利水电工作队 陕西 宁强 724400）

1 概况

宁强县位于陕西省西南角、汉中西部，属国定贫困县。地处秦岭和巴山两大山系的交汇地带，北属秦岭山系，大部分海拔1000m～1600m；南属巴山山系，大部分海拔1000m～1800m，地形多呈“V”形构造，分为谷坝、谷地、低山、中山和高中山五个地貌类型，是典型的山区县。县域内水资源相对较为丰富，水质状况总体良好，境内河流分属嘉陵江、汉江两大水系，地表水资源自产水量为17.36亿m3。

2 现状及存在的问题

2.1 供水工程现状

宁强县农村面积大，经济文化相对落后，人口多依山而住且不集中，受环境、资金等因素制约，饮水困难尤为明显。长期以来，农村饮水主要靠自行用不合标准的塑料管引取小沟道水或背、抬、挑泉水等落后方法解决，这些方式不仅费时费力，并且各自取水无法进行水质净化及消毒处理，水质不符合相关卫生标准，严重威胁当地群众身体健康。该县通过积极争取项目，1996年～2002年开展甘露工程、2003年～2005年实施人饮解困工程、2006年开始进行饮水安全工程，三个阶段至今共修建供水工程323处，解决182627人的饮水困难。宁强县农村供水工程量大面广，但多为工程总投资在50万元以下、受益人口不足千人的小型供水，按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），工程规模属小⑵型，工程等级为Ⅴ等。根据《村镇供水工程技术规范》，按供水规模，工程类型为Ⅴ型。

2.2 水质存在的主要问题

（1）宁强县农村地区构造裂隙及后生裂隙较发育，基岩裂隙水或山溪性沟道水分布较广，但水量较小，一般常流量为0.01 L/s～6.00L/s。在农村供水工程设计中，均首选水质良好的水源作为工程引水水源，但受降雨等因素影响，水质浑浊度有所变化。结合宁强县农村饮用水水质监测中心长期对供水工程水源水样的检验、监测，总结显示，浑浊度不合格是该县农村供水水源最常见的问题。

（2）宁强农村小型供水工程水源大多为地表水或浅层地下水，不可避免被地表垃圾、人畜粪便等污染，一般存在细菌、大肠菌群超标的情况。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个主要场所。因此，农村饮水安全中重要的一点就是采取怎样的消毒杀菌手段。

（3）早期甘露工程主要实施水源工程，水质净化仅有粗滤步骤。人饮解困工程阶段设计增加了沉淀过滤措施。2004年《农村饮用水安全卫生评价指标体系》将农村饮用水分为安全和基本安全两个档次，由水质、水量、方便程度和保证率四项指标组成。四项指标中只要有一项低于安全或基本安全最低值，就不能定为饮水安全或基本安全。随着新的《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的执行，农村饮用水标准也进一步提高，必须针对农村地区水质特点，完善净化消毒工程工艺措施，保障饮水安全。

（4）宁强县农村经济相对较为落后，依然存在大量从事传统农业的人群，耕作、放牧等农业活动均可能对建成的供水工程造成破坏，要积极探索出适合农村地区的水质保障体系，保证好农民群体的切身利益。

3 工艺、措施和建议

宁强县农村地区小型供水大多采用就近取水，由于经济条件制约，水质净化还需要结合农村用水特点、经济承担能力、操作水平等各方面因素，要求投资小，运行费用低。因此，着重从降低浑浊度、消毒杀菌和水质管理三个方面提出工程工艺措施。

3.1 降低浊度

3.1.1 原水粗滤

供水工程取水枢纽一般设计由低坝、进水室、坝前粗滤料组成，低坝取水位置常选在地质条件良好、利于水源保护的弯道凹岸上游。进水室三面为无砂砼板，室顶加盖并采用砂浆封闭，进水室容积宜大于输水管总容积，以防止在枯水期引水不畅。并要求进水室管顶有60cm以上的淹没水深，可避免空气进入管道，减小管道震动。粗滤料是水质净化的重要措施，粗滤即初步过滤，采用坝前铺设人工淘洗干净的碎石、砂卵石等材料，使回填顶面与上游沟底顺接，并尽可能增大面积，可对原水起到预沉、隔离杂草树叶、降低浊度等净化作用。

3.1.2 沉淀过滤

首先，针对水源年际浊度动态变化的特点进行沉淀，之后，依靠过滤料之间的微小间隙达到净化水质的目的。过滤体一般由承托层和过滤料两大部分组成，承托层是为了过滤料的铺设而设置，同时有利于清洗与反冲洗的实施。滤料宜选用卵石和砂砾石，铺设要把握好基本结构与过滤方式的一致性，顺水流方向由大到小按粗、中、细分层铺设。对小型供水而言，尤其要控制细砂层厚度不少于50cm，滤速越慢过滤效果越好，反之则差。如原水浊度较大时，要投放混凝絮凝剂。混凝剂指的是为使胶体失去稳定性和胶体相互聚集所投加的药剂，主要分为铁制剂系列和铝制剂系列，以及其丛生的高聚物系列。絮凝剂有不少品种，其共同特点是能够将水体中的单独悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块，用来提高沉降、澄清、过滤等工艺过程的速度和效率。

3.2 杀菌消毒

采用合适的净化消毒设施，并及时对水质进行加氯消毒，是水质净化不可或缺的重要环节。宁强县农村供水工程设计常采用以下几种设备，根据具体的工程实际而定。

3.2.1 二氧化氯发生器

化学法二氧化氯复合消毒剂发生器由投药系统、反应系统、投加系统及控制系统组成。其主要原料为氯酸钠和盐酸，两者经化学反应2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O产生ClO2、C12等强氧化剂，其中ClO2含量为60%～70%，经纯化后ClO2含量可达95%左右。ClO2的杀菌、消毒能力为Cl2的2.6倍，并且经它处理的水不产生致癌物质。该设备需配备专用电源、人员、消毒间，尤其是原料盐酸需专业运输及保管，审批手续较为复杂，一定程度增加了建设成本和用水户的经济负担。目前，已在宁强县供水人口多的村镇投入应用。

3.2.2 高效缓释消毒器

采用溶解法，自动缓释，压力加氯工艺设计，以含80%以上的强氯固体药剂为主要原料，经水与药剂混合缓释所产生的消毒液，投入到所需水池与原水充分接触杀菌消毒。使用第二天监测出厂水余氯，根据结果调整药量与流量大小。该设备操作简单，供水系统无动力设备故无需电源，可直接安装于清水池顶或旁侧。设计适用于受益人口较多的农村供水，如宁强县巩家河镇两河口村供水工程，设计供水规模54m3/d，可解决129户523人的饮水困难，同时改善该村77户305人的饮水安全问题。

3.2.3 浮筒消毒器

浮筒消毒器储药罐内装入漂精片（装药量根据日供水量确定），漂精片有较强的杀菌能力，与水接触30分钟以后，出厂水余氯含量达0.3mg/L以上时，对肠道致病菌都有杀灭作用。将浮筒和储药罐螺旋连接，用塑料绳拴住浮筒，绳子另一端固定在水池盖上，长度保持低水位时消毒器不离开水面，并使进水口～消毒器～出水口呈一直线，利用进水和出水时产生的水流冲击，使消毒器轻微摆动释放氯量。浮筒首次投用后，余氯检测每天一次，根据余氯浓度旋动调节环，调节释氯孔大小，稳定后余氯每周检测一次。浮筒缓释消毒器操作简单，使用方便，费用开支少，为确保饮水安全、提高供水质量起到一定的作用，在供水人口300人以下的小型集中供水及分散式供水设计中应用最为广泛。

3.3 水质管理和保障

具备消毒措施的供水工程必须进行余氯监测，设备使用第二天监测出厂水余氯，三天后监测管网末稍余氯。余氯标准：出厂水≥0.3mg/L末梢水≥0.05mg/L。农村供水工程在实际运行管理中，还可采用余氯速测盒监测余氯含量，使用方便快捷。在盒内加入自来水和一片试剂，溶解后放置1～3分钟，找出与比色片颜色相同的色阶，该色阶即为自来水余氯量。当水质不符合饮用水卫生标准时，应停止供水，及时处理。

农村供水管理人员多为村民兼职，滤料淘洗、杂物淤积清理并不能保证按要求进行。由于相应专业能力欠缺，净水消毒设备虽然操作简便，但仍存在动态变化，需要人员细心操作，漂精片更换、基本的余氯速测常难以实现。现阶段，宁强县农村供水工程建成后，由所在村成立供水协会进行运营管理，落实管水人员责任义务，“一事一议”合理收取水费，走以水养水的良性发展之路。尤其是加强水源管理与维护，划定水源保护区，对建成的设施采用砼桩刺丝围墙防护，各建筑物检修孔、主支管道阀井均要求加锁防护，从而利于工程管理并确保供水水质。

4 结语

农村供水工程水质净化设计方案的确定，要坚持因地制宜原则，综合考虑多方因素，最大限度发挥技术优势，使水质净化工艺措施在技术上可行、经济上合理、效果上可靠。更要注重新技术、新方法的研究与应用，提高水质净化的科技含量。同时，要严格供水工程建设管理，不断加强基层水利组织建设，提高管理人员专业素质水平，促进民生水利又好又快发展，保证群众吃上洁净安全的自来水。陕西水利

[1]中华人民共和国水利部.《村镇供水技术规范》.[SL310-2004].中国水利水电出版社，出版社名，2004年11月11日.

[2]陕西省城乡供水管理办公室.《村镇供水工程运行管理手册》.[S277.7-62].陕西科学技术出版社，2011年1月.

[3]陈复.《水处理技术及药剂大全》.[TU991.2-62].中国石化出版社，2000年10月.