摘要：三峽庫區(qū)所在縣市屬山區(qū)，地勢險要，以長江為最低河谷地帶組成了深谷高嶺相間，起伏不平的波狀地貌，地勢高低懸殊，地質結構復雜，造成降雨存在嚴重的時空分布不均，高山、半高山地區(qū)季節(jié)性缺水嚴重。該區(qū)人均收入偏低，經濟落后，村民生活較困難，村民飲水主要靠引用泉水、天然降水及池塘水，水量較少，且水質較差。現以秭歸縣為例，分析生物慢濾水處理技術在農村安全飲水工程中實施的可行性、必要性及建成后的效果，以求進一步發(fā)展和在三峽庫區(qū)農村安全飲水工程中全面推廣生物慢濾水處理技術。
　　關鍵詞：三峽，農村，生物慢濾，提高，飲用水質量，安全
　　1背景
　　保障飲水安全，維護人的健康生命是當前經濟社會發(fā)展對水利的第一需要，也是當前農村水利的第一要務。獲得安全飲用水是人類生存最基本的需求，關系人民群眾的身體健康和生命安全；實現飲水安全是廣大人民群眾的強烈愿望和“全面建設小康社會”的基本要求，也是各級政府的職責。
　　秭歸縣位于湖北省西部、長江西陵峽兩岸、三峽工程壩上庫首，是偉大愛國詩人屈原的故鄉(xiāng)，中國臍橙之鄉(xiāng)。全縣轄12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、186個村、6個居委會，全縣總面積2427平方公里，據當地經實地調查評估，2004年底，全縣農村飲水不安全人口24萬人，因三峽移民搬遷，增加新的飲水不安全人口2.0萬人。
　　秭歸縣政府歷來重視農村飲水安全工作，近幾年來，秭歸縣政府在上級各級黨委政府及各部門的支持下，搶抓國家飲水安全項目建設機遇，圍繞“飲水安全進萬家”的思路，突出科技興水，大膽創(chuàng)新實踐，探索出了人畜飲水安全的新路子，有力的促進了全縣經濟社會發(fā)展，經過“十一五”飲水安全工程的建設，全縣共解決了11.55萬飲水不安全人口，共建設了生物慢濾水廠181座，使群眾用水有了保證，水質大為改善，生活水平明顯提高。但秭歸縣農村的飲水安全問題依然嚴峻，目前全縣建設的農村水廠基本上為單村水廠，水廠配套設施簡單，沒有消毒設施，難以保證農民生活用水的健康；水源大部分為山泉水，到了干旱季節(jié)，水源的水量不足，季節(jié)性缺水嚴重，水源保證率差，嚴重影響了農民的正常生活需求。
　　2農村飲水安全工作面臨的現狀
　　獨特的長江西陵峽流域及鄂西山地構成秭歸縣全境高山深谷起伏，溝壑網狀分布，匯成大小溪流135條，分別注入境內8條河流，水系較發(fā)育，加上氣候溫和的長江峽谷地帶充沛的降雨量，全縣水資源比較豐富。由于全年降雨時空分布不均，地表徑流量也隨之時大時小，造成明顯的豐、枯差異，因而水力資源未能充分利用。
　　自2005年開始實施農村飲水安全工程建設以來，秭歸縣以科學發(fā)展觀為指導，致力于項目規(guī)劃爭取、項目服務和監(jiān)管，結合我縣實際，大膽探索、勇于實踐，采用引、蓄、集水為主的辦法解決水源問題，運用生物慢濾水處理技術解決水質不達標問題，推行集鎮(zhèn)水廠企業(yè)化動作和農民用水者協會的管理模式解決水利設施重建輕管的問題，注重規(guī)范建設、注重工程質量、注重生物慢濾新技術運用、注重制度建設，在上級黨委、政府、各級主管部門的正確領導和大力支持下，在各部門大力配合、受益群眾的廣泛參與下，通過項目建設與管理單位的共同努力，全縣飲水安全工作取得較好的效果，真正讓飲水安全工程這一“民生工程”真正成為人民群眾的“滿意工程”。
　　“十一五”期間，全縣共興建水廠20處解決不安全從數為13103人；改造水廠11處，解決不安全人數為18394人，水廠管網延伸31處，解決不安全人數為11556人；建引水工程186處，解決不安全人數為47774人；建小型分散工程290處，解決不安全人數為24673人。單獨解決農村學校4所3000人。“十一五”期間共解決11.85萬人。“十一五”農村飲水安全工程總投資為5325萬元,其中申請中央投資3573萬元,省級投資757.94萬元，地方群眾自籌994.05萬元,人均投資449.37元/人。
　　3生物慢濾水處理技術的應用
　　生物慢濾水處理技術，是山區(qū)水質凈化處理的重要方法之一，近兩年我縣按照“三池集中（粗濾池、慢濾池、清水池）、封閉運行（水池加蓋、修筑圍墻與外界隔離）、廠區(qū)綠化（植樹種草）、廠景美觀”的建設要求，認真地組織實施，建成了234處生物慢濾水廠，實踐證明，效果良好，得到項目區(qū)群眾的認可與好評。今年，全縣將新建集中生物慢濾水廠31處。
　　3．1工程規(guī)模的確定
　　生物慢濾池平面積的確定：一般情況下，按供水人口計算，每100人取1～1.5m2，最少不低于1m2,可用供水人數乘以0.01～0.015的系數。也可以利用公式直接計算出設計慢濾面積F，即：
　　F=QN/24V
　　式中;Q—供水定額，取60L/d•人；
　　N—供水人數；
　　V—濾速，取0.2～0.3m/h,一般取0.2m/h。
　　當供水量較大時（每日超過150t），可建2～3個慢濾池并聯運行。
　　粗濾池面積的確定：可根據原水濁度的高低，按已確定的慢濾面積的40～80%來確定粗濾池面積，渾濁度越高，面積越大。如果慢濾面積小，也可以等量考慮。當原水水質較好且長年濁度低于60NTU時，可不建粗濾池。但是，如果采用的是山洪水或原水濁度超過500NTU時，則必須在粗濾池前設置沉沙凼（根據濁度確定處數）實行預沉，否則會使慢濾池封堵，不能透水。
　　粗濾池進水濁度應小于500NTU，慢濾池進水濁度應小于20NTU。
　　3．2三池的高差和水位控制
　　1、慢濾池底部集水槽和出水管必須等于或高于清水池（或調節(jié)池）的設計水位。
　　2、慢濾池進水管口和溢流管口的水位高度為1.8m，加上20㎝的超高水位，其內空高度為2m，再加上20㎝的底厚，慢濾池建基面上的總高度為2.2m。
　　3、粗濾池內空高度約為2.5m，出水口水位高度為2.3m，總之，其出水口水位應等于或高于慢濾池設計水位50㎝，這是最低的高差要求。粗濾池前的進水閘閥到清水池底，應有10m左右水頭，以便調節(jié)濾速。
　　4、慢濾池的進出水
　　進水：水流方向自上而下，通常采用2種形式：
　　一是多孔墻進水，形成拋物線均勻布水。采用此種方法進水，如果是聯體建筑，可確定好高度后直接建穿花格墻。就是在粗、慢濾池隔墻上粗濾池設計水位的水平線上設多處溢流孔。二是管道進水。進水口向上，形成喇叭口，呈噴狀均勻布水。也可以在慢濾池上面布置1根水平進水管，鉆孔后，利用水壓噴射狀均勻布水。
　　總之，要盡可能減少慢濾池頂部水體的紊動，以保護生物濾膜的穩(wěn)定，同時還要注意從空氣中攜帶氧氣入水，以滿足生物濾膜上的好氧生物的生理需求。
　　出水：一是采用多孔集流管，在池底橫設一根管徑大于出水管的管道，鉆孔集水。二是采用集水槽，在池底輪砌單磚，也可用12㎝磚留縫錯縫干砌2～3層，再在上面鋪磚，鋪磚時留縫15㎜為宜。另有在池墻外側建集水槽的方法，因多占土地，增加投資而建議不予采用。但是不管采用何種方法，池底都要放2%以上坡降，以便于匯集水流至出水管。
　　5、粗濾池的進出水
　　進水：水流流向采用豎流式向上方向，進水管貫通底層，以使進水水流均勻分布，提高過濾效果。
　　出水：同慢濾池進水。出水管以上應有20㎝超高水位，并設溢流管自由出流。其排污管應布置在承托層底下，管徑不小于160㎜，排污管口應為自由出流。
　　6、濾料控制
　　生物慢濾效果的好壞，首先取決于濾料的等級分類和裝填高度。濾料分級必須定制專用鋼絲篩篩選并洗凈，裝填時必須按順序從大到小，從下到上，分層裝填。慢濾池的承托層上面應鋪上無毒塑料網以防濾料漏失。詳見下表：
　　濾料分級及裝填厚度單位：㎜
　　構造層 粗濾池 慢濾池 備注
　　 粒徑 厚度 粒徑 厚度 
　　承托層 礫石、鵝卵石 500 ①16～32
　　②8～16
　　③4～8 100
　　100
　　100 ①粗濾池濾料和慢濾池承托層均不得含有石灰質，以石英巖質為宜，一般河砂、陶粒、沸石亦可。
　　②慢濾池濾料必須選用石英砂。
　　濾料層 ① 16～32
　　② 8～16
　　③ 4～8
　　④ 2～4 350
　　350
　　300
　　300 ①2～4
　　②1～2
　　③0.6～1.2 200
　　200
　　200 
　　合計  1800  900 
　　
　　6、反沖洗管設置
　　粗濾池反沖洗管道的設置：
　　粗濾池原水從水池底部進入，通過過濾后從頂部溢出進入慢濾池。反沖洗系統是以水池中心為圓點，根據填充的材料厚度分三層布置沖洗管道，管道成“十”字型或“＊”字型設置并將管徑從進水的Ф63主管變?yōu)闆_洗的Ф32支管，封堵支管管口并在管壁鉆3—6mm的小孔，水流從小孔噴射而出，因水的快速運動從而對濾料進行反沖洗。這種設置方法，其進水既可以底部也可以從頂部。
　　慢濾池反沖洗管的設置：
　　慢濾池進水是經過了粗濾的水，水質已有所改善，在該池中主要是生物膜的吸附和濾料的再次過濾，考慮到在慢濾過程中污物主要集中在生物膜、濾料表層。因此在0.3-1mm的濾料層表面向下50－100mm處設置沖洗管道，排列以池中心為圓點放射性的布置6條呈“*”字型的管道，管徑從進水Ф63主管變?yōu)闆_洗的Ф32支管，封堵支管管口并在管身鉆小孔。以增加水壓力從而達到沖洗效果。污物排放則是通過兩條排污管進行排放。一條是在生物膜下、濾料上，主要是排放濾料污物，另一條是在進水口下、生物膜以上至少300－500mm，主要是排放生物膜以上的污物。
　　7、慢濾池倒U形出水管與虹吸破壞管的設置
　　慢濾池出水管設置在池底集水槽內，在池外將管道設置為拱形或倒“U”形，過水頂端與慢濾池設計水位齊平，一般高出頂層濾料500mm左右。管道斷面形狀一般成圓形，其孔口尺寸應根據出水流量來確定。在倒“U”管的頂部加裝一條虹吸破壞管，采用三通連接一端在倒“U”管頂部，從慢濾池外部池壁進入池內，管道進口高程可與正常設計水位齊平，與倒“U”管的頂部保持水平或稍高，其管徑為出水管的1/2～1/3。當慢濾池水位高于虹吸破壞管進口時，水流在自壓的作用下通過出水管進入清水池。當慢濾池的水位低于虹吸破壞管的進口時，空氣進入倒“U”管頂部形成空氣阻隔，使出水管無法形成虹吸現象，從而自動斷流，確保了濾料以上有效養(yǎng)水層，從而達到了對生物粘膜的保護作。
　　8、清水池設計
　　清水池即調節(jié)構筑物的型式和位置，應根據以下要求，通過技術經濟比較確定：
　　①清水池應設在濾池（或凈水器）的下游或多水源井的匯流處。
　　②有適宜高地的水廠，應選擇高位水池。
　　③地勢平坦的小型水廠，可選擇水塔。
　　④聯片集中供水工程需分壓供水時，可分設調節(jié)構筑物，并與加壓泵站前池或減壓池相結合。
　　⑤調節(jié)構筑物應位于工程地質條件良好、環(huán)境衛(wèi)生和便于管理的地段。
　　調節(jié)構筑物的有效容積，應根據以下要求，通過技術經濟比較確定：
　　①有可靠供水系統的工程，單獨設立的清水池和高位水池可按最高日用水量的20%～40%設計；同時設置清水池和高位水池時，清水池可按最高日用水量的10%～20%設計，高位水池可按最高日用水量的20%～30%設計；水塔可按最高日用水量的10%～20%設計；向凈水設施提供沖洗用水的調節(jié)構筑物，其有效容積應增加水廠自用水量。取值時，規(guī)模較大的工程宜取低值，小規(guī)模工程宜取高值。
　　②輸水管道和設備等維修時不能滿足基本生活用水需要的Ⅳ型、Ⅴ型工程，調節(jié)構筑物的有效容積可按最高日用水量的40%～60%設計。
　　③供生活飲用水的調節(jié)構筑物容積，不應考慮灌溉用水。
　　清水池的最低運行水位，應滿足最不利用戶接管點的最小服務水頭要求；最高運行水位，應滿足凈水構筑物或凈水器的豎向高程布置。
　　Ⅰ～Ⅳ型供水工程的清水池、高位水池的個數或分格數，應不少于2個，并能單獨工作和分別泄空。清水池、高位水池應有保證水的流動、避免死角的措施，大于50m3時應設導流墻。清水池和高位水池應加蓋，周圍及頂部應覆土，并可分別種植風景樹種及草本植物。在寒冷地區(qū)，調節(jié)構筑物應有防凍措施。
　　調節(jié)構筑物進水管、溢流管、出水管、排空管、通氣孔、檢修孔（即“四管兩孔”）的設置：
　　①進水管的內徑應根據最高日工作時用水量確定；進水管管口宜設在平均水位以下。
　　②出水管內徑應根據最高日最高時用水量確定；出水管管口位置應滿足（1.8～2.0）D，即管徑1.8～2.0倍的最小淹沒深度和（1.0～1.25）D的懸空高度。
　　③溢流管的內徑應等于或略大于進水管的內徑；溢流管管口應與最高設計水位持平。
　　④排空管內徑應按2h排空計算確定，且不小于100㎜。
　　⑤進水管、出水管、排空管均應設閥門，溢流管不應設閥門。
　　⑥通氣孔應設在水池頂部，直徑不宜小于150㎜，出口宜高出覆土表面0.7m。
　　⑦檢修孔直徑宜不小于70cm。
　　⑧通氣孔、溢流管和檢修孔應有防止雜物和動物進入池內的措施；溢流管、排空管應有合理的排水出路。
　　清水池和高位水池的結構設計應符合《給水排水工程構筑物設計規(guī)范》（GB50069）的規(guī)定。
　　水處理工藝流程圖、生物慢濾池剖面圖如圖1所示。
　　濾料反沖洗系統分層布置放射狀管道剖面圖如圖2所示。
　　4生物慢濾水處理技術的推廣應用
　　秭歸縣地處鄂西山區(qū),為三峽庫首第一縣，飲水水源大都來自山泉水和水庫堰塘水，由于面源污染較重，水質大腸桿菌、濃度、氨氮、有機物等超標，全縣水質不達標人數占飲水不安全人數的25.4%。生物慢濾水處理技術是通過生物化學作用和物理吸附作用從而維持生態(tài)平衡的水處理工藝。運用實踐表明，生物慢濾技術具有一次性投資小、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、運行維護成本低廉等優(yōu)點，特別適合山區(qū)丘陵地帶中小型供水工程，歐美、日本等發(fā)達國家也在推廣該項技術。
　　再就是對原水廠生物慢濾設施進行維修和改造，以確保水質達標；另一方面采取管網延伸措施擴大供水范圍和水廠規(guī)模，實行規(guī)模化經營。
　　通過典型帶動、技術引導、強力推行，共建集中式生物慢濾處理水廠234處，分散式生物慢濾工程1011處，使9.36萬人的飲用水得到了生物慢濾凈化處理。通過對水廠水質檢測都能達到飲用水衛(wèi)生指標。
　　總之，農村人畜飲水工程建設后管理的總體要求是：以保障農民群眾的飲水安全為目標，以提供優(yōu)質供水服務為宗旨，堅持按經濟規(guī)律辦事，建立適應社會主義市場經濟體制要求、符合農村飲水工程特點、產權歸屬明確、責任主體落實、責權利相統一、有利于調動各方面積極性、有利于工程可持續(xù)利用的管理體系；按成本水價供水、計量收費、市場運作，確保農村人畜飲水工程長期發(fā)揮效益。
　　參考文獻：
　　《云南省農村人畜飲水技術手冊》
　　《建筑給排水工程設計規(guī)范》
　　《水利水電工程規(guī)范》