商水县农村饮用水型氟超标解决方案研究

朱雪辉 何国锋 王思哲

摘 要：受自然界与人类活动的影响，商水县地表水和地下水中氟含量超标，严重影响了农村居民饮用水水质，若配套设备处理，会增加运行成本，抬高水价，农村居民难以接受。本文通过比较分析，选择利用附近已经建成的规模化农村饮水安全工程供水，以水源置换的方式解决饮水型氟超标的难题，为同类地区饮水型氟超标解决方案提供借鉴。

关键词：商水县;饮用水;氟超标

中图分类号：S277.7文献标识码：A文章编号：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

商水县为解决农村居民饮用水水质不达标问题，2005—2018年，累计建成集中式农村饮水安全工程20处，受益人数122.61万人，集中供水率达到100%。全县集中式饮水工程入户人数122万人，自来水普及率99%。全县集中式饮水工程水质达标19处，工程水质达标率95%。其中解决饮水型氟超标人数5.3万人。

受水文地质条件、物理化学变化等影响，部分工程改水后氟含量反复超标。据水利部、国家卫计委和河南省卫生厅2017年监测，氟含量>1.5 mg/L的工程涉及黄寨乡的5个行政村和12个自然村，受益人口7 748人，户数2 056户，其中涉及贫困人口1 071人。

商水县按照“不能把饮水不安全问题带入小康社会”“确保到2020年彻底解决饮水型氟超标地方病问题”的目标要求，在上级资金的扶持下，开展饮水型氟含量反复超标解决方案优化选择，保障受益农民饮水安全。

2 饮水型氟反复超标问题的成因

商水县地处沙河中下游，受干旱气候和污水排放的影响，地表水和浅层地下水水体污染物超标;中深层地下水补给源主要来自西部倾斜补水，因给水坡度平缓，水流动速度缓慢，导致上游补给水中氟物质聚集，形成高氟水[1]。主要表现为：一是水文地质物理化学变化引起岩土层氟离子风化淋溶，含氟岩类浓聚及地质作用等，导致水井井体挤压漏水，造成中深层地下水氟超标;二是沙河上游及本地工农业生产污染物排放，污水中含有可溶性和不可溶性有机物，造成地表水及浅层地下水氟超标;三是施工质量问题，施工中隔水层封闭材料选择质量差、施工工艺粗糙等，水源工程经长期运行，上层地下水封闭部分出现渗漏，上层水渗漏到下层含水层，造成下层水氟超标;四是运行管理问题，由于氟处理会大幅增加供水价格，每立方米增加0.5～0.8元，供水单位在设备更新、设备故障时，因缺少经费，干脆弃之不用，导致饮水型氟含量反复超标。

3 对策分析

基于上述影响因素，商水县地表水和浅层地下水污染不适宜作为饮用水，中深层地下水氟含量高，处理成本高，水质不稳定。同时，远距离引水指标少，且成本高，不利于长效运行。结合项目区水源水质状况，因地制宜地提出解决方案，解决反复出现的水质不达标等突出问题。一是水源置换方案，利用南水北调引水指标向氟超标区域供水;二是利用城镇管网向受益区延伸;三是利用附近乡镇的规模化农村饮水安全工程向受益区供水;四是因地制宜，选择优质地下水源;五是在现有水源基础上，引进先进的氟处理技术装备[2]。

4 可行性分析

4.1 供水方案比选

结合受益区供水现状条件，通过对比分析择优选择合理的方案，解决水质不达标问题。一是利用南水北调引水指标向氟超标区域供水，目前分水指标只能保证中心城区用水，无法保证农村饮水需求。二是利用现有城镇水厂及供水管网向受益区延伸。由于氟超标区域远离城镇，远距离供水需要铺设约5 km的管网，投资大，输水成本过高，达到2.6～3元/m3，用水户难以负担，在经济上不合算。三是因地制宜，选择优质地下水源。因当地水文地质条件的相似性，中深层地下水源氟物质普遍超标，在小范围内难以寻找到优质的地下水源。四是引進先进的氟处理技术装备，通过水质净化工艺后达标。设备投资、运行电费、滤膜更换、滤料更换、人工费等，会大幅度增加供水成本，增加0.4～0.6元/m3。用户难以接受，供水企业收取水费压力大。五是利用附近乡镇的规模化农村饮水安全工程向受益区供水，输水距离相对较短，水质达标，供水价格在当地现有价格基础上增加0.2～0.3元/m3，受益农户可以接受。

4.2 供水单位水价分析

依据《河南省水利工程供水价格管理办法》（2002版）、《水利工程供水定价成本监审办法》（发改价格〔2006〕310）、《水利工程供水价格核算规范（试行）》（水财经〔2007〕470号）等，对供水单位现状供水成本进行测算（见表1）。结果表明，出厂水价1.663 4元/m3，加上0.3元/m3的远距离输水价格约1.963 4元/m3。终端水价控制在2元/m3以内，基本在受益农民承受范围之内。

4.3 水质消毒和水质处理费用测算

按照《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）“设计供水能力200 m3/d以上的工程要设计、安装水质净化和消毒设备，设计供水能力200 m3/d以下的工程要进行消毒。千吨万人以上的规模化水厂必须建立水质化验室，开展水源水、出厂水、末梢水的定期检测”的要求[3]，规模化水厂消毒设备运行及药剂费0.047 2元/m3，水质净化处理费0.433元/m3，合计0.480 2元/m3;小型集中式供水工程消毒设备运行及药剂费0.047 2元/m3，水質净化处理费1.067元/m3，合计1.142元/m3[4]。

4.3.1 次氯酸钠消毒成本费用测算。采用过滤后或地下水消毒，氯的投放量一般为0.5～1.5 mg/L，出厂余氯不低于0.3 mg/L。

采用过滤前消毒，氯的投放量一般为1.0～2 mg/L，出厂余氯不低于0.3 mg/L。加氯量的公式为[5]：

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

制取1 kg有效氯，耗费食盐3～4.5 kg，耗电量为5～10 kW·h;次氯酸钠消毒成本费用测算详见表2。经分析，增加用水成本0.035 4元/m3。

4.3.2 纳滤除氟方案增加的用水成本。设备5年期运行增加的吨水运行成本公式为（按日处理1 000 m3设备计算）：

式中：[C]为增加的用水成本，元/m3;[Q]为总电费、总药耗、滤芯更换费用之和，元;[Z]为1年处理的总水量（理想状态），m3。纳滤除氟方案增加的用水成本分析如表3所示。

经分析，[C]=0.433元/m3。

5 结论

通过对五种解决方案进行对比分析可知，利用附近乡镇的规模化农村饮水安全工程向受益区供水为最佳方案。一是水源稳定。原水厂设计供水规模1 000 m3/d，实际供水量4 00 m3/d，遇到节假日，最大供水量在600 m3/d以下，尚有200 m3/d的余量，且输水距离相对较短，大部分利用现有的管网输水，投资较少，水质达标，供水价格在当地现有价格基础上增加0.2～0.3元/m3，受益农户可以接受。该方案既解决了受益区饮用水水源水质氟超标问题，又解决了供水单位因用水户不稳定或用水量不足引起的供水成本高的问题，实现供水单位良性运行。

参考文献：

[1] 崔德新.关于饮水型氟超标地方病防治工作的探讨[J].内蒙古水利，2019（10）：46-47.

[2]马坤，熊传龙，陶勇.我国改水降氟工程水氟超标原因分析[J].中华地方病学杂志，2012（4）：470-472.

[3]中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.生活饮用水卫生标准：GB/T 5749—2006[S].北京：中国标准出版社，2006.

[4]中国水利学会.农村饮水安全评价准则：T/CHES 18—2018[S].北京：中国标准出版社，2018.

[5]中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.次氯酸钠发生器安全与卫生标准：GB 28233—2011[S].北京：中国标准出版社，2012.