莫如寶

(張家界市永定區(qū)農(nóng)村供水總站，湖南永定 427000)

隨著鄉(xiāng)村振興建設(shè)的快速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，發(fā)展農(nóng)村供水、保障農(nóng)村飲水安全已成為全面建設(shè)社會主義新農(nóng)村的重要任務(wù)[1]。農(nóng)村供水工程解決了農(nóng)村飲水安全問題，讓群眾喝上放心水，是解決“兩不愁三保障”的底線任務(wù)，是全國廣大農(nóng)村居民最關(guān)心、最直接、最現(xiàn)實(shí)的問題，也是全面建成小康社會的重要任務(wù)，必須保證農(nóng)村飲水安全工程“建得成、管得好、用得起、長受益”[2]。

農(nóng)村供水工程的衛(wèi)生評價指標(biāo)體系由4項(xiàng)組成：水質(zhì)、水量、用水方便程度和供水保證率[3]。其中，水質(zhì)的要求：千噸萬人及以上的供水工程水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)規(guī)定，千噸萬人以下的供水工程水質(zhì)符合GB 5749—2006寬限規(guī)定；單村分散式供水工程，飲用水無肉眼可見雜質(zhì)、無異色異味、用水戶長期飲用無不良反應(yīng)。對于當(dāng)?shù)厝巳耗c道傳染病發(fā)病趨勢保持平穩(wěn)、沒有突發(fā)的地區(qū)，微生物指標(biāo)中的菌落總數(shù)和消毒劑指標(biāo)可不納入評價指標(biāo)。

農(nóng)村供水工程普遍存在規(guī)模偏小，水源保證率偏低，水質(zhì)污染日益嚴(yán)重，工程管理困難等諸多問題，影響了工程效益的發(fā)揮[4]。為解決水質(zhì)安全問題，本文著重研究農(nóng)村供水工程水質(zhì)發(fā)黃的原因，并提出解決方案，確保水質(zhì)合格，為水廠的規(guī)范化經(jīng)營管理能力提升提供建議。

1 常見水質(zhì)發(fā)黃原因分析及處理措施

1.1 管道銹蝕

農(nóng)村水廠的輸送管網(wǎng)多使用鑄鐵管、鋼管或鍍鋅管，管材內(nèi)部無防腐涂層，使用時間一長，空氣中的氧氣溶解在水中，氧在有水的環(huán)境中與鐵反應(yīng)，生成氧化鐵，即鐵銹，造成出水發(fā)黃[5]。另外，水廠處理工藝中也存在鐵制品，可與具有氧化能力的消毒劑接觸，加速腐蝕、生銹、脫殼，溶解到水中導(dǎo)致水質(zhì)發(fā)黃。這種情況的解決方法較簡單，直接進(jìn)行鐵制品改造，更換為PE管、UPVC管、鋁塑管、PPR管等供水管網(wǎng)即可。

1.2 管網(wǎng)維護(hù)

管網(wǎng)原因引起的水質(zhì)發(fā)黃，一般分為兩種情況：一種是新管道未按照設(shè)計(jì)要求沖洗干凈；另一種是應(yīng)急搶修帶入污染物[5]。對于新管道，投入使用前沒有經(jīng)過充分的沖洗，施工時管網(wǎng)會帶入各種泥沙、污水，極易污染管道，形成新管道沿途大范圍的黃水。對于管道應(yīng)急搶修，除管道破裂搶修以外，一般不停水搶修，需沿自來水泄露方向開挖路面，一邊抽水一邊尋找水管破損的位置，泄露的自來水和周圍的泥土、雜物混合，形成污水。一旦關(guān)閉閥門，管道內(nèi)的水排空后，四周的污水就會沿著管道破損的位置倒流入管網(wǎng)，形成黃水。這兩種情形需對管網(wǎng)徹底沖洗干凈，再通水即可。

1.3 凈化工藝不徹底

凈水工藝不徹底引起的水質(zhì)發(fā)黃，主要表現(xiàn)在：絮凝沉淀環(huán)節(jié)加入的絮凝劑過多或者過少，導(dǎo)致原水絮凝過飽和或不充分；沉淀池長時間沒有排污和清洗；過濾池的石英砂等濾料使用時間長，導(dǎo)致過飽和，或者濾料流失嚴(yán)重，失去過濾功能[6]。這類情形需加強(qiáng)制水人員的培訓(xùn)，嚴(yán)格按工藝流程操作，定期清洗水池，定期更換濾料，加強(qiáng)人員考核及工藝的監(jiān)督檢查，即可得以解決。

1.4 鐵錳超標(biāo)

鐵錳超標(biāo)是水質(zhì)發(fā)黃中最普遍的原因?！渡铒嬘盟l(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)(鐵≤0.3 mg/L、錳≤0.1 mg/L)中，溶解性鐵、錳一般以低價Fe2+、Mn2+形態(tài)存在，過量的鐵和錳在水中含量較高時，水中有鐵腥味，影響口感，引起“黃水”或“黑水”[7]。

除去水中鐵、錳的工藝流程大致可分別3個部分：混凝沉淀、過濾、消毒?；炷恋聿糠诌M(jìn)水時分別加PAC、PAM、消毒劑，目的是使水中的懸浮物通過絮凝劑、助凝劑快速沉淀。加消毒劑的目的是氧化水中的錳離子。過濾部分采用錳砂填料，形成高價鐵錳化合物，呈膠凝聚沉降，錳砂去除[8]。消毒部分保持水廠出水的余氯含量，達(dá)到持續(xù)殺菌的效果。解決鐵錳超標(biāo)的工藝流程如圖1所示。

圖1 水中鐵錳離子的去除工藝流程圖Fig.1 Process Flow of Iron and Manganese Ions Removal in Water

2 特殊水質(zhì)發(fā)黃原因分析及解決方案探究

2.1 特殊水質(zhì)發(fā)黃原因分析

原水受到微生物、藻類物質(zhì)和有機(jī)物的污染，進(jìn)入水廠后，經(jīng)消毒劑氧化殺菌處理，大量的微生物被殺死，聚集的微生物尸體、有機(jī)物等混合物與消毒劑發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，最終導(dǎo)致水質(zhì)發(fā)黃。同時，溫度的升高，促使鐵錳溶解和氧化，加劇水質(zhì)發(fā)黃的程度。

這種情形主要發(fā)生在炎熱的夏季，農(nóng)村供水工程的水源大多是水庫，當(dāng)溫度升高時，水庫中微生物及藻類快速繁衍。遇到久旱不雨時節(jié)時，水位下降，溶解氧下降，水中底層的殘枝敗葉和動植物尸體腐敗后，造成水源污染，微生物、鐵錳、氨氮、硫化物等均升高，造成沖擊負(fù)荷，水廠進(jìn)水水質(zhì)變差，遇到消毒劑就會發(fā)生顯色反應(yīng)，水質(zhì)發(fā)黃，同時還伴有一股腥臭味。

為了達(dá)到更好的消毒效果，夏季消毒劑的用量往往會加大，水中消毒劑濃度越高，與微生物尸體、藻類物質(zhì)等的反應(yīng)就越徹底，水質(zhì)發(fā)黃的顏色也越深，形成惡性循環(huán)。如表1所示，農(nóng)村供水工程的水源水中含有大量微生物時，經(jīng)過水廠的加藥消毒后，發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，最終出廠水發(fā)黃，且微生物含量越高，消毒時間越長，發(fā)黃越嚴(yán)重。

2.2 解決方案

2.2.1 原水工藝改進(jìn)

(1)水位和進(jìn)水聯(lián)動控制。如圖2所示，在清水池安裝液位計(jì)，與取水增壓泵實(shí)現(xiàn)聯(lián)動控制，清水池至低液位時啟泵，高液位時自動停泵，并通過手機(jī)APP進(jìn)行人工遠(yuǎn)程啟停增壓泵，減少人力勞動，精準(zhǔn)取水，避免水資源浪費(fèi)。

(2)全自動加礬凈化。更換純手動的加礬設(shè)備，采用變頻自動控制加礬機(jī)，藥品投加量可根據(jù)水廠進(jìn)水流量進(jìn)行自動計(jì)算、自動精準(zhǔn)投加，水質(zhì)凈化更科學(xué)、客觀，確保消毒殺死的微生物尸體與其他雜質(zhì)得到最好的混凝沉淀，同時節(jié)約生產(chǎn)成本。

表1 4個水源水經(jīng)加藥消毒后微生物數(shù)量與顏色變化關(guān)系(夏季)Tab.1 Relationship between the Number of Microorganisms and the Color Change of Four Water Sources after Disinfection (Summer)

圖2 原水改進(jìn)工藝流程圖Fig.2 Process Flow Chart of Raw Water Improvement

(3)自動調(diào)節(jié)酸堿度。新增1套全自動加堿系統(tǒng)，根據(jù)流量情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持pH值在7.0～8.0，使PAC處于最佳的凈化狀態(tài)，有利于微生物尸體的絮凝沉淀及鐵錳的氧化去除，促進(jìn)絮凝反應(yīng)速度及沉淀效果。

2.2.2 濾池工藝改進(jìn)

(1)更換濾料。如圖3所示，將濾池原有石英砂更換成錳砂，增加對鐵錳的去除和吸附作用，提升對微生物尸體及黃色物質(zhì)的過濾效果。

圖3 濾池改進(jìn)工藝流程圖Fig.3 Flow Chart of Filter Process Improvement

(2)增加自動反沖洗系統(tǒng)。對反沖管道進(jìn)行檢漏，更換反沖洗系統(tǒng)輔助管路，保證濾池每天進(jìn)行反沖洗，且時間可控，及時去除被截留的各種污染物，使過濾效果達(dá)到最佳。

2.2.3 排泥工藝處理

如圖4所示，絮凝沉淀池的每個排泥手動閥出口增加1臺液動快開式排泥角閥、水力電磁閥及1個自動控制柜，實(shí)現(xiàn)絮凝沉淀池的定時自動排泥。PLC排泥控制系統(tǒng)可監(jiān)測每臺閥門的信號，每臺閥門排泥時間也可自行設(shè)定，及時將污泥、雜質(zhì)、微生物尸體、鐵錳絮凝沉淀物排出池外，緩解后續(xù)過濾池的凈水壓力。

圖4 排泥工藝流程圖Fig.4 Flow Chart of Sludge Discharge Process

圖5 水質(zhì)在線監(jiān)測控制流程圖Fig.5 Flow Chart of Water Quality Online Monitoring and Control

2.2.4 新增在線監(jiān)測

如圖5所示，新增1套出廠水水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，集成式安裝，便于水廠對出廠水的水質(zhì)檢測。相關(guān)人員可通過手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控水質(zhì)情況，實(shí)現(xiàn)消毒劑余量、pH、渾濁度的在線監(jiān)測，實(shí)時掌握水質(zhì)變化，根據(jù)在線檢測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動加藥凈化和消毒，精準(zhǔn)投加，保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

如表2所示，通過上述方案的引進(jìn)及實(shí)施，農(nóng)村水廠出現(xiàn)的新型水質(zhì)發(fā)黃問題得到很好的解決，同時，出廠水的相關(guān)參數(shù)指標(biāo)更加合理，水質(zhì)更安全。由于改進(jìn)方法價格低廉、自動化程度高、操作方便，適合推廣使用，解決廣大農(nóng)村老百姓的飲水安全問題。

表2 某水廠處理前后水質(zhì)變化對照表(夏季)Tab.2 Comparison of Water Quality Changes before and after Treatment in a WTP(Summer)

3 結(jié)語

引起農(nóng)村供水工程水質(zhì)發(fā)黃的原因有很多，水源中的微生物、藻類物質(zhì)及有機(jī)物與消毒劑發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致水質(zhì)發(fā)黃，是近年來出現(xiàn)在農(nóng)村供水工程中的新問題，影響面廣，處理難度較大。結(jié)合農(nóng)村供水工程起步晚、處理工藝相對簡單、效益不佳、維修和維護(hù)困難以及技術(shù)人才缺乏的實(shí)際情況，通過改變進(jìn)水方式、自動加藥調(diào)節(jié)、在線監(jiān)控等自動化處理工藝，能最大限度解決水質(zhì)發(fā)黃問題，且具有投資少、占地面極小、自動化程度高、操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)，能較好地解決水質(zhì)發(fā)黃難題，確保農(nóng)村供水工程的飲水安全。