生物慢濾技術(shù) 確保農(nóng)村飲水水質(zhì)達(dá)標(biāo)
摘要：農(nóng)村飲水安全既要解決量的問題，又要解決質(zhì)的問題，為解決水質(zhì)問題，推廣和運用簡便、實用、經(jīng)濟(jì)的生物慢濾水處理技術(shù)，確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
關(guān)鍵詞：飲水水質(zhì) 生物慢濾 水質(zhì)凈化
一、生物慢濾技術(shù)的基本原理
農(nóng)村飲水安全既要解決量的問題，又要解決質(zhì)的問題，比農(nóng)村飲水解困復(fù)雜得多。針對秭歸縣泉水資源相對豐富，山區(qū)水流壓力大的特點，探索和運用新技術(shù)、新材料、新工藝，采取以自壓引水和生物慢濾水處理的模式，是解決農(nóng)村飲水水質(zhì)安全與水量問題的有效途徑。
1、生物粘膜的形成
生物慢濾水處理技術(shù)基本原理是充分利用山溝溪水（沖溝水、水庫水、堰塘水）自流，緩慢通過粒徑d為0.1—0.3mm、厚度大于50cm的濾料（石英砂或河砂）過濾，由于濾料表面吸附和截留了水中的有機(jī)物及礦物質(zhì)，這就為水流中的微生物的生長提供了營養(yǎng)。在太陽光照射下，微生物在慢濾池中的細(xì)砂表面生長、繁殖，隨著時間的推移，一般為1—2個月，在慢濾池濾料表面會形成一層厚度為1.5cm左右含有多種微生物或藻類的生物粘膜。
2、水質(zhì)凈化機(jī)理
1）控制微生物學(xué)指標(biāo)和毒理性指標(biāo)
生物粘膜在生物慢濾技術(shù)中具有雙重作用，生物粘膜的物理吸附、截留作用和粘膜中微生物的捕食、被捕食及生物化學(xué)作用，使水體中的細(xì)菌總數(shù)控制在安全飲用水的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)內(nèi)。慢濾池中的濾層中所吸附的有機(jī)物及礦物質(zhì)為微生物的生長繁殖提供了營養(yǎng)，于是在濾料表面存在著各種類型的微生物群體甚至微型動物，并形成了有機(jī)物、細(xì)菌、原生動物的食物鏈。在微生物作用下，含碳有機(jī)物被氧化成水和二氧化碳；進(jìn)而在亞硝化菌作用下轉(zhuǎn)化成亞硝酸，又在硝化菌作用下轉(zhuǎn)化為硝酸；在缺氧條件下，這些硝酸在反硝化菌作用下還可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氮氣擴(kuò)散到水中，由此去除了水中可致病的硝酸鹽等有機(jī)物質(zhì)。通過生物化學(xué)過程，水中的有機(jī)物幾乎完全除去。而細(xì)菌或由于食物鏈的存在捕食，或被下層濾料截留后被捕食，或在濾層內(nèi)死亡，成為其他菌體的營養(yǎng)源。實踐證明，濾層厚度大于50cm時，慢料可除去水中所有的致病微生物。
2）控制物理指標(biāo)
由于生物粘膜的存在，使濾料的間隙減小，可以截留水中所有的懸浮雜質(zhì)，通過細(xì)砂和生物膜的過濾、絮凝，使水體的渾濁度、鐵錳含量、溶解性總固體個數(shù)等指標(biāo)達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
二、生物慢濾水處理技術(shù)工藝流程
其流程是從溪溝、水庫或堰塘自流引水至粗濾池和慢濾池，通過粒徑0.1-0.9mm、厚度為100cm的濾料(石英砂或河砂)過濾，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
水源水包括雨水、山泉水、堰塘水、水庫水等，其渾濁度為10-30度。
引水管道均采用有壓PE管、PVC管，壓力等級為1.0Mpa-1.60Mpa。
粗濾池為加蓋園形鋼筋砼或方形鋼筋砼結(jié)構(gòu)，容積視規(guī)模確定。其中填充濾料（河砂及河卵石），順?biāo)鞣较驗V料由粗到細(xì)排列。
慢濾池為無蓋圓形鋼筋砼或方形鋼筋砼結(jié)構(gòu)，濾速為0.2m/h至0.4m/h，按每100人慢濾面積為1-1.5m2確定。其中填充濾料采用河砂，濾料粒徑控制在最小粒徑0.3毫米，最大粒徑1.0毫米的范圍內(nèi)，濾料層厚度1.0米；順?biāo)鞣较驗V料由細(xì)到粗排列，慢濾池表面至少應(yīng)有20cm的水深。
清水池為圓形鋼筋砼或方形鋼筋砼結(jié)構(gòu)，加蓋并覆蓋50cm左右粘土，清水池的調(diào)節(jié)容積一般按日供水規(guī)模的30～50％設(shè)計。
生物慢濾的原理:借助于濾料表面自然形成的生物濾膜上的寄生微生物群，由它們的新陳代謝活動和濾膜、濾料的過濾作用，吸收水中的各類膠體及礦物質(zhì)來凈化水質(zhì)，這是生物化學(xué)過程和物理吸附過程共同作用的結(jié)果。由于濾料表面吸附和截留了水中的有機(jī)物及礦物質(zhì)，為水流中微生物的生長提供了營養(yǎng)，在太陽光的照射下，微生物在慢濾池中的細(xì)砂表面生長、繁殖，隨著時間的推移，大約經(jīng)過一至二個月，濾料表面就形成了一層含有多種微生物或藻類生物的表面粘膜。通過生物粘膜的物理吸附、截留作用和粘膜中微生物的捕食、被捕食及生物化學(xué)作用，達(dá)到水質(zhì)凈化效果。
三、生物慢濾應(yīng)用效果和推廣價值
我縣已實施農(nóng)村飲水安全項目村25個、集鎮(zhèn)5個，共解決了2萬人飲水不安全問題，完成工程總投資為850萬元，其中中央投資360萬元，省級配套投資132萬元，縣市配套及群眾自籌358萬元。新建引水工程49處，改造水廠5處，管網(wǎng)延伸1處。全縣計劃新建水池126口，維修水池40口，架設(shè)水管450260米，建生物慢濾池26處。為解決中小型供水工程水質(zhì)問題，探索推廣應(yīng)用了生物慢濾水處理新技術(shù)。生物慢濾技術(shù)是一種不用任何機(jī)械動力和化學(xué)藥劑的水處理方法。在茅坪鎮(zhèn)長嶺村、郭家壩荒口坪村、周坪鄉(xiāng)芝蘭集鎮(zhèn)、楊林橋鎮(zhèn)三渡河村、沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)馬家山村、歸州鎮(zhèn)賈家店村等地所建的集中供水工程，按照三池（粗濾池、慢濾池、清水池）集中，封閉運行，廠區(qū)整潔，廠景美觀的要求，各地興建的飲水安全工程已成為農(nóng)村小康建設(shè)中的一個亮點和景觀。
從我縣實際來看，已建的農(nóng)村飲水安全工程還達(dá)不到“千噸萬人”規(guī)模，為解決中小型供水工程水質(zhì)問題，確保農(nóng)村飲水水質(zhì)安全必將強力推行生物慢濾水處理技術(shù)。從運用實踐來看，生物慢濾技術(shù)具有一次性投資小，水處理零成本，凈化效果好，水處理過程生態(tài)環(huán)保，運行簡單（可實現(xiàn)無人值守），運行維護(hù)成本低廉等優(yōu)點，特別適合山區(qū)丘陵地帶中小型供水工程。
1、水質(zhì)凈化效果好，直觀效果是渾水變清水。對渾濁度去除率達(dá)97%以上,實施生物慢濾水處理后，可最直觀地看到該凈水工藝能讓渾水變?yōu)榍逅，最滿意的就是徹底解決了山區(qū)農(nóng)民一遇暴雨就得飲用渾濁水的問題。這讓農(nóng)民不僅能夠長年飲上安全衛(wèi)生水，而且還可有效利用水資源增加家庭收入，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。比如歸州鎮(zhèn)向家灣村村民寇大柱家開了一家豆腐作坊，在項目實施前，因渾水影響而不能正常生產(chǎn)，他每月只能加工10多天，而實施生物慢濾水處理后，既改善了生活用水條件，又為天天加工豆腐提供了充足的水資源，增加了經(jīng)濟(jì)收入。
經(jīng)多次水質(zhì)資料實踐抽樣表明，經(jīng)過生物慢濾水處理對大腸桿菌的去除率高達(dá)97％。氨氮的去除率超過80％，細(xì)菌總數(shù)去除率在50％以上，對重金屬、有機(jī)物的去除效果也較好。經(jīng)過生物慢濾技術(shù)凈化出廠的水，經(jīng)適當(dāng)消毒（用燒沸消殺滅菌或者用優(yōu)氯凈等消毒劑投入濾后水中消殺的消毒方法）即可達(dá)到國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
從湖北省水資源環(huán)境監(jiān)測中心對長嶺村和荒口坪村，生物工程慢濾水廠檢測水質(zhì)結(jié)果表明，該工藝能使水質(zhì)達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)。
2、工程建設(shè)一次投資節(jié)省。實踐證明，生物慢濾水處理技術(shù)比使用凈化器處理水技術(shù)成本降低60%以上，與傳統(tǒng)凈水處理工藝相比節(jié)約工程建設(shè)投資40%左右，節(jié)約運行成本80%以上。如原郭家壩集鎮(zhèn)、楊林橋集鎮(zhèn)安裝一臺凈化器設(shè)備及安裝費達(dá)8萬元以上，而采用生物慢濾水處理設(shè)施僅需1萬多元。兩相對比，罐體重量在3t以上，不用機(jī)械吊裝靠人力轉(zhuǎn)運相當(dāng)困難，這不僅增加了運輸成本，還有安全隱患；而采用生物慢濾水處理設(shè)施既經(jīng)濟(jì)又便捷安全。
3、水處理運行簡單，管理成本低。實施該項技術(shù)后，不需動用過多的人員維護(hù)，在建設(shè)中安裝反沖洗設(shè)施后只需對填充料進(jìn)行半年一次沖洗即可，運行維護(hù)成本費用低。
4、水處理過程生態(tài)環(huán)保。生物慢濾水處理技術(shù)是物理吸附和生物化學(xué)反應(yīng)共同作用結(jié)果，不需添加任何凈化消毒藥物，達(dá)到了生態(tài)環(huán)保。
四、建議和結(jié)論
生物慢濾技術(shù)是一種基本不用任何機(jī)械動力和化學(xué)藥劑的水處理方法，具有強大的生命力，特別適合山區(qū)丘陵地帶中小型供水工程。因此，在廣大農(nóng)村和集鎮(zhèn)興建日供水規(guī)模500噸或供水人口5000人以下，原水濁度在30度以下的集中供水工程，要優(yōu)先運用推廣生物慢濾技術(shù)，精心設(shè)計為農(nóng)民降低成本，節(jié)省投資，確保農(nóng)村飲水工程“水質(zhì)達(dá)標(biāo)、水量充足、長效運行、群眾滿意”。
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