北京市郊区农村安全饮用水保障技术及实例分析——以朝阳区农村饮水工程为例（张永祥等）

时间：2021-01-17 08:06:03　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘要：介绍了北京市郊区农村供水的现状, 从水量, 水质等几方面进行了分析, 并以朝阳区农村安全饮水工程为例, 分析提出了针对相关存在问题的不同解决方案, 并提出了几种实际可行的水处理工艺。通过对整个工程的总结, 提出了针对保证农村安全饮水相应的一些保障措施。

关键词：农村安全饮水技术分析

中图分类号S277.7 文献标识码A 文章编号1673- 4637( 2006) 06- 0020- 03

随着水资源短缺的日益严重和水环境污染的加剧,我国农村供水水质安全已经受到严重威胁。农村供水水质安全既关系到广大农民的身体健康、生命安全和社会稳定, 又涉及到城市经济社会的可持续发展, 还直接关系到投资环境质量和国际声誉。

1 北京市郊区农村供水现状

1.1 水资源短缺与过量开采

北京属资源型重度缺水地区, 人均水资源量不足300 m3, 远远低于国际人均1 000 m3 的缺水下限。农村用水管理薄弱。众多的乡属工业、村和村以下工业用水计量不完善, 对水费难以做到以量计征, 势必造成地下水资源的不合理开采和浪费。目前郊区地下水资源的开采总量缺乏有效控制, 地下水超采范围, 已由市区向郊区转移。

1.2 水资源严重污染

工业废水和生活污水的排放、化肥和农药的施用及工业废渣和生活垃圾的堆放, 不仅造成了地表水体的严重污染, 还污染了土壤和地下水。乡镇企业、村办、民办工业发展很快, 点多面广, 分散在广大的农村乡镇。这些企业工业污水及生活污水未经任何处理,直接就地排放, 不断污染当地水体。农村畜牧业垃圾等对农村生态及水环境的影响也不可忽视。

1.3 传统供水工艺无法适应于受污染的水源

目前京郊农村所采用的供水方法基本为变频泵加气压罐的自备井供水方式, 没有任何的相关水处理设施, 其仅适用于处理未受到污染的天然水源水。难以去除水中的有机物、氨态氮、挥发酚等溶解性污染物, 不适用于受到不同程度污染的地下和地面水源水的处理。

1.4 输送过程中的二次污染

由于许多地区供水管网铺设的年代久远, 现在已不同程度的受到腐蚀泄漏, 从而造成外界污染物的进入。同时又有内部微生物的大量繁殖与滋生,造成了管网在输送水的过程中对供水水质造成了二次污染。

2 农村安全饮水工程解决方案

朝阳区河流多处于北京市污水汇集区, 是北京市的排水廊道, 河流接纳来自上游大量的污废水, 地表水水质总体属于IV 类以上污染。朝阳区地下水除个别地区受污染或某些单项化学指标超标外, 各项化学指标均符合国家生活饮用水卫生规范。

根据《北京市郊区水利现代化建设规划》, 同时考虑到要加大节约用水工作的力度, 减少浪费, 合理开采地下水, 有效节约和保护当地的水资源, 拟采取打深井、加装水质净化设备、改造村级供水管网、建设联村供水工程、连接市政管网等方式解决郊区农民安全饮水问题。

联村供水工程主要是针对一些地区村落比较集中,人口密度大, 供水管线易于铺建的农村地区, 建设联村供水厂, 通过配备专职人员专业管理, 可以实现统一管理, 具有供水保证率高、维修费用低、水质有保障的优点。

单村供水工程的水源井水质比较复杂, 根据现有水源井化验的结果显示, 个别地区均出现氨氮、硝酸盐和砷超标的现象, 均不符合《生活饮用水水质卫生规范》(2001) 中的卫生要求。考虑到这些地区的地理位置比较分散复杂, 进行水厂扩户或者建设联村水厂投资相对较大。因此采取供水方式工艺简单、工程规模相对小的单村供水方式。

根据朝阳区现有个别井深为300 m 水源井的水质化验报告显示, 深层地下水基本没有污染, 仅少数总硬度指标超标, 采取相应的净化处理并消毒后可满足生活饮用水卫生规范。通过建设深层地下水取水工程的方式, 用深层优质地下水水源来替代原有受污染的浅层地下水水源, 工程建成后, 对原有浅井全部封存,保证地下水的开采量并未增加, 地下水总量均衡。同时加强水资源管理, 计划用水, 供水商品化, 以量计征。加大节约用水工作的力度, 减少浪费, 合理开采地下水, 有效节约和保护当地的水资源。

3 单村供水工程水处理工艺选择

3.1 针对优质地下水源, 且符合国家生活饮用水饮用标准的水源井, 选择以下工艺

根据设计用水量以及相关水头损失, 本设计工艺所选用的深井泵为井用潜水泵, 通过变频柜的控制而实现变频供水, 以实现恒压供水; 当用水量增加时,管道压力下降, 变频器驱动水泵加速运行, 使水压升高, 以满足用户需要; 当用水量减少时, 管道压力上升, 变频器驱动水泵减速运行, 使水压降低, 以节省电能。同时变频器监控其电压电流输出, 防止电机过载运行, 保护机电设备安全。泵房内的电气设备均由配电控制柜现场控制。工艺流程见图1。

气压罐主要用于调节水量, 一方面当用水量小的时候, 可直接通过气压罐供水, 这样可避免潜水泵;另一方面, 用于断电时临时供水设备。对于频繁起动潜水泵也能够满足使用期限要求, 供电能够保证情况下, 可以不用气压罐。

消毒处理采用在中小型水厂中广泛采用的二氧化氯消毒工艺。目前对于二氧化氯的研究和应用较多,由于二氧化氯不会和有机物反应而生成三氯甲烷的致癌物质, 所以在饮用水处理中的应用越来越多。二氧化氯消毒的安全性被世界卫生组织(WHO) 列为A1级, 被认定为氯系消毒剂最理想的更新换代产品。

3.2 针对硬度较高的地下水水源, 可以选择多种水处理工艺, 国内通常用的是膜处理或者离子交换工艺

3.2.1 膜处理工艺

膜处理工艺能够截留有机物的分子量大约为200～400, 截留溶解性盐类的能力为20 % ～98 %之间。对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液。膜处理设备能够有效地去除水中的硬度, 使其达到卫生部《生活饮用水水质卫生规范》的要求。

膜处理是纯物理的分离方法, 无需加药, 不污染环境。而且设备运行成本低, 易管理, 并可以长期保证饮水质量。但膜处理设备去除溶解性盐类的能力高。对溶解性盐类的大量去除, 也导致人体必需的有用元素的不足。同时设备初期投入相对较高。

3.2.2 离子交换工艺

离子交换工艺可以有效地去除水中的硬度。离子交换对处理水质有一定的要求: 如Fe < 0.1 mg / L, Mn< 0.3 mg / L, 游离氯< 0.1 mg / L; 离子交换运行费用高。如再生耗盐量较大, 并需要不断的监测水质。运行高含盐量废水的排出, 对环境影响较大。

考虑到朝阳区现有农村的实际发展情况, 同时根据供水设备的规划使用年限, 采用离子交换设备与膜处理设备相比更为经济合理。同时添加活性炭过滤系统, 从而达到保证出水水质满足国家饮用水水质规范的要求。具体工艺流程见图2。

活性碳吸附罐的作用是去除天然和人工合成的有机污染物、微污染物质、臭味等, 从而使出水的水质更有保证。同时作为离子交换的预处理设备, 可以更有利于离子交换设备的运行。

离子交换设备的作用是除去水中的硬度, 根据水量水质情况及供水的安全要求, 选用钠离子交换器2台, 一备一用, 离子交换器的运行包括交换和再生两过程, 一台离子交换器进行再生时另一台进行交换。同时, 为保证出水中有一定的硬度, 将软化的水与井水进行混合。消毒和气压罐作用同上所述。

3.2.3 个别村镇建立集中供水站

由于一些地区供水管网老化破旧, 造成供水的渗漏, 水量不足, 同时还对供水造成二次污染, 因此在这些地区采取建设集中供水站, 来满足村民对饮用水的需求。并配备计量用水的水卡, 鼓励节约用水。

4 工程总结

通过该工程的设计, 在总结相关规划设计经验基础上, 认为要保障农村安全饮水, 须做到以下几点:

(1) 对水资源进行统筹规划, 加强水源地的污染控制。在市政总体规划的指导下, 对水资源进行统一规划, 根据建设地区工农业发展计划和市政发展计划,贯彻节水的方针政策, 满足建设该地区的供水量, 同时对今后的水资源利用留有余地。取水构筑物的卫生防护范围应根据水文地质条件、取水构筑物的型式和附近地区的卫生状况确定。在防护带及水厂安全区应设置固定标志。在水厂生产区方圆10 m 范围内, 不得设置生活居住区、禽兽饲养场、渗水厕所、渗水坑,不得堆放垃圾、粪便、废渣或铺设污水管道, 并应保持良好的卫生状况。同时应对原有分散自备井逐一封存, 防止二次水源污染。

(2) 采取先进适用的水处理措施。采用先进适用给水处理新理论、新工艺、新材料和新设备, 替代传统工艺和技术, 对现有给水处理工艺和设备进行更新改造, 强化适应处理微污染水源水的工艺能力。根据当地实际情况, 针对实际的水源地水质, 灵活采取各种水处理工艺以及供水方式, 从而达到农村供水的安全、经济。

(3) 强化输送过程中的二次污染的控制。防止输送过程中的二次污染, 是保证农村安全饮水的关键环节。对于新铺设的管道, 要采用新型的防污染的输水和配水管材, 淘汰旧的混凝土管或者冷凝镀锌钢管等易溶解出污染物和易产生锈垢的管材; 对于某些不易更换管道的村子, 可采取建设集中供水站的方式加以解决, 等以后条件可行后, 对管网进行二次改造。

(4) 建立供水水质安全监测体系并提高相应的管理水平。由于农村供水比较分散, 特别是对于单村供水工程, 因此必须建全和完善供水的水质安全检测体系, 加强对相关管理人员的培训, 采用先进的仪器设备和分析方法, 提高水质分析精度, 进行动态水质、水量控制, 实现从源头到农户龙头的统一管理, 保证农村供水水质的安全。

(5) 加强村民的环保意识的宣传, 鼓励大家节约用水。农村安全饮水工程, 虽是对水质安全的重视,但是对水量节约的宣传也必不可少。目前, 北京市的水资源很紧缺, 特别是地下水资源, 因此, 在保证供水水质的基础上, 必须加大节水意识的宣传, 可采取适当收取用水水费的方法, 鼓励大家节约用水。

参考文献

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作者简介: 张永祥( 1962 — ) , 男, 博士生导师。

来源：《北京水务》2006.6

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