(1.重慶交通大學(xué) 重慶 400074;2.中國(guó)建筑第三工程局有限公司 湖北 武漢 430000)
飲水安全工程是至關(guān)重要的基礎(chǔ)設(shè)施,關(guān)系到居民的生存、生活和生產(chǎn)等切身利益[1]。近年來,隨著水體污染的不斷加重,傳統(tǒng)的水處理工藝存在一定的局限性,越來越難滿足人們對(duì)水質(zhì)的需求[2-3]。大多數(shù)水廠采取沉淀、過濾、消毒等常規(guī)處理工藝,對(duì)水質(zhì)的處理效果并不樂觀,急需較大的改造。超濾技術(shù)所代表的優(yōu)勢(shì)技術(shù)使用的是工作壓力低、產(chǎn)水能力強(qiáng)、抗污染性能好的膜處理裝置,保證出水水質(zhì)的同時(shí),達(dá)到水廠長(zhǎng)期有效運(yùn)行的生產(chǎn)目標(biāo),可在飲水工程中廣泛推廣。
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),同時(shí)又是世界上人口最多的發(fā)展中國(guó)家,受自然和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等條件的制約,居民飲水困難和飲水安全問題長(zhǎng)期存在,加上我國(guó)長(zhǎng)期的城鄉(xiāng)二元化結(jié)構(gòu)發(fā)展政策,使供水設(shè)施十分薄弱。我國(guó)的供水主要有一下兩個(gè)特征:
第一,我國(guó)村鎮(zhèn)仍以傳統(tǒng)、落后的分散式供水為主,村鎮(zhèn)飲水安全的形勢(shì)不容樂觀。大多數(shù)村鎮(zhèn)供水設(shè)施主要靠集體和農(nóng)民自建,投入不足,造成了村鎮(zhèn)供水工程以傳統(tǒng)、落后、小型、分散、簡(jiǎn)陋的供水設(shè)施為主,自來水普及率較低;
第二,大量的村鎮(zhèn)飲水工程存在落后、簡(jiǎn)陋、低標(biāo)準(zhǔn)的問題。解決村鎮(zhèn)飲水問題的周期趕不上老化破損的周期,許多地區(qū)總是處于低水平重復(fù)的狀態(tài);水環(huán)境污染所造成的水質(zhì)問題嚴(yán)重威脅著村鎮(zhèn)供水工程的安全。
我國(guó)農(nóng)村供水人口總數(shù)較多,但是仍有部分農(nóng)村人口直接從水源取水、未經(jīng)任何設(shè)施或僅有簡(jiǎn)易設(shè)施,采取分散供水方式。全國(guó)農(nóng)村飲水存在飲用水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的問題[4]。
為保證村鎮(zhèn)飲用水工程的安全行,國(guó)家建立了一系列的指標(biāo)體系。在保證供水的同時(shí)要求供水的水質(zhì)、水量、方便程度和保證率等四項(xiàng)指標(biāo)也要達(dá)到國(guó)家規(guī)定最低標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)村鎮(zhèn)飲用水安全衛(wèi)生評(píng)價(jià)指標(biāo)體系要求水質(zhì)符合國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006);供水水量要求每人每天可獲得的水量不得低于20-60L;對(duì)于供水的方便程度要求人力取水往返時(shí)間不得超過100分鐘;供水的保證率要求不得低于90%。
2005年,國(guó)務(wù)院辦公廳專門下發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)飲用水安全保障工作的通知》;2007年,國(guó)務(wù)院又批準(zhǔn)了《全國(guó)農(nóng)村飲水安全工程“十一五”規(guī)劃》,對(duì)做好農(nóng)村飲用水安全工作提出了明確要求和全面規(guī)劃;2010年12月,中共中央、國(guó)務(wù)院頒布《關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》(中發(fā)[2011]1號(hào));2015年6月,水利部、發(fā)展改革委等聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)村飲水安全工作的通知》(水農(nóng)〔2015〕252號(hào))。
1.部分供水工程取水困難
我國(guó)幅員遼闊,國(guó)土面積大,地形起伏明顯,山地城鎮(zhèn)較多。而山地城鎮(zhèn)在地貌上呈現(xiàn)出地形起伏大、溝谷分布廣等特點(diǎn)。同時(shí),山地城鎮(zhèn)人口較多且群眾居住分散,受地形的影響,城鎮(zhèn)供水工程的取水和配水困難較大。
2.水處理難度較大
飲用水水源一般以河水、水庫(kù)、山坪塘、山泉水等地表水為主。在不同季節(jié)、不同氣候條件下,地表水水質(zhì)的波動(dòng)也較大,水體中的微生物、藻類、濁度、鐵離子、錳離子、硬度、氟化物等指標(biāo)存在較大的季節(jié)性差異。近年來,由于部分生活污水未經(jīng)處理直接排放,化肥、農(nóng)藥使用污染地下水和地表水,導(dǎo)致地表水源水質(zhì)日益下降甚至達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),從而導(dǎo)致水處理工程的難度增大。
3.供水應(yīng)急能力較差
我國(guó)城市和村鎮(zhèn)的水處理工藝相差較大。城市水廠的水處理工藝較為完善,出水水質(zhì)較好,能夠滿足居民的生活需要。大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠一般采用較為傳統(tǒng)的水處理工藝,多采用“混凝+沉淀+過濾”工藝或一體化凈水設(shè)備進(jìn)行出水,供水安全性略低。而在農(nóng)村供水工程中,原水基本不經(jīng)過任何處理就直接供給村民,其供水風(fēng)險(xiǎn)性較大。因此,村鎮(zhèn)和農(nóng)村供水工程難以確保微生物安全性,出水濁度較大,難以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),同時(shí),處理系統(tǒng)對(duì)原水水質(zhì)突變的應(yīng)急處理功能較差。
4.管理水平較低
村鎮(zhèn)水廠中基本上無專業(yè)的管理人員,難以保證水廠設(shè)備的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。另一方面,由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠的管理不完善,易造成設(shè)備的閑置,供水安全性低。
1.保障飲用水的微生物安全
超濾裝置可將水源水中的微生物,包括致病微生物幾乎全部去除,成為保障村鎮(zhèn)飲水生物安全性的可靠屏障。當(dāng)水源突發(fā)致病微生物污染時(shí),超濾是應(yīng)對(duì)水源突發(fā)致病微生物污染最有效的技術(shù)。同時(shí),在采用超濾技術(shù)的供水工程中,管網(wǎng)二次污染及生物致病風(fēng)險(xiǎn)較低。
2.出水的水質(zhì)穩(wěn)定,受季節(jié)性影響較小
超濾膜主要是通過膜孔徑對(duì)水體中有害物質(zhì)的物理截留作用而達(dá)到對(duì)水源水的處理目的,因此經(jīng)過超濾技術(shù)的處理后的出水水質(zhì)較為穩(wěn)定,受季節(jié)性影響較小,且在原水水質(zhì)條件較差時(shí)也能保證其出水水質(zhì),供水安全性較高。
3.運(yùn)行成本低
超濾膜系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),運(yùn)行壓力較低,對(duì)水廠運(yùn)行的能耗也同步降低;在經(jīng)過簡(jiǎn)單的預(yù)處理工藝后,超濾系統(tǒng)的截留效果更好,同時(shí),超濾膜的使用壽命較長(zhǎng),短時(shí)間內(nèi)不需要清洗,運(yùn)行成本也較低。
村鎮(zhèn)供水工程有著布置分散、處理規(guī)模小的特點(diǎn),傳統(tǒng)水處理工藝難以滿足其對(duì)水質(zhì)的要求,由于資金和技術(shù)的限制,難以保證水廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及供水水質(zhì)的安全性。目前農(nóng)村供水安全形勢(shì)不容樂觀,針對(duì)這一問題,可以采用超濾膜技術(shù)在水廠原有工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造,在保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上保證了水廠的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)為我國(guó)其他村鎮(zhèn)的飲用水工程提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。