莫如宝

(张家界市永定区农村供水总站，湖南永定 427000)

随着乡村振兴建设的快速发展以及城镇化进程的不断加快，发展农村供水、保障农村饮水安全已成为全面建设社会主义新农村的重要任务[1]。农村供水工程解决了农村饮水安全问题，让群众喝上放心水，是解决“两不愁三保障”的底线任务，是全国广大农村居民最关心、最直接、最现实的问题，也是全面建成小康社会的重要任务，必须保证农村饮水安全工程“建得成、管得好、用得起、长受益”[2]。

农村供水工程的卫生评价指标体系由4项组成：水质、水量、用水方便程度和供水保证率[3]。其中，水质的要求：千吨万人及以上的供水工程水质符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)规定，千吨万人以下的供水工程水质符合GB 5749—2006宽限规定；单村分散式供水工程，饮用水无肉眼可见杂质、无异色异味、用水户长期饮用无不良反应。对于当地人群肠道传染病发病趋势保持平稳、没有突发的地区，微生物指标中的菌落总数和消毒剂指标可不纳入评价指标。

农村供水工程普遍存在规模偏小，水源保证率偏低，水质污染日益严重，工程管理困难等诸多问题，影响了工程效益的发挥[4]。为解决水质安全问题，本文着重研究农村供水工程水质发黄的原因，并提出解决方案，确保水质合格，为水厂的规范化经营管理能力提升提供建议。

1 常见水质发黄原因分析及处理措施

1.1 管道锈蚀

农村水厂的输送管网多使用铸铁管、钢管或镀锌管，管材内部无防腐涂层，使用时间一长，空气中的氧气溶解在水中，氧在有水的环境中与铁反应，生成氧化铁，即铁锈，造成出水发黄[5]。另外，水厂处理工艺中也存在铁制品，可与具有氧化能力的消毒剂接触，加速腐蚀、生锈、脱壳，溶解到水中导致水质发黄。这种情况的解决方法较简单，直接进行铁制品改造，更换为PE管、UPVC管、铝塑管、PPR管等供水管网即可。

1.2 管网维护

管网原因引起的水质发黄，一般分为两种情况：一种是新管道未按照设计要求冲洗干净；另一种是应急抢修带入污染物[5]。对于新管道，投入使用前没有经过充分的冲洗，施工时管网会带入各种泥沙、污水，极易污染管道，形成新管道沿途大范围的黄水。对于管道应急抢修，除管道破裂抢修以外，一般不停水抢修，需沿自来水泄露方向开挖路面，一边抽水一边寻找水管破损的位置，泄露的自来水和周围的泥土、杂物混合，形成污水。一旦关闭阀门，管道内的水排空后，四周的污水就会沿着管道破损的位置倒流入管网，形成黄水。这两种情形需对管网彻底冲洗干净，再通水即可。

1.3 净化工艺不彻底

净水工艺不彻底引起的水质发黄，主要表现在：絮凝沉淀环节加入的絮凝剂过多或者过少，导致原水絮凝过饱和或不充分；沉淀池长时间没有排污和清洗；过滤池的石英砂等滤料使用时间长，导致过饱和，或者滤料流失严重，失去过滤功能[6]。这类情形需加强制水人员的培训，严格按工艺流程操作，定期清洗水池，定期更换滤料，加强人员考核及工艺的监督检查，即可得以解决。

1.4 铁锰超标

铁锰超标是水质发黄中最普遍的原因。《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)(铁≤0.3 mg/L、锰≤0.1 mg/L)中，溶解性铁、锰一般以低价Fe2+、Mn2+形态存在，过量的铁和锰在水中含量较高时，水中有铁腥味，影响口感，引起“黄水”或“黑水”[7]。

除去水中铁、锰的工艺流程大致可分别3个部分：混凝沉淀、过滤、消毒。混凝沉淀部分进水时分别加PAC、PAM、消毒剂，目的是使水中的悬浮物通过絮凝剂、助凝剂快速沉淀。加消毒剂的目的是氧化水中的锰离子。过滤部分采用锰砂填料，形成高价铁锰化合物，呈胶凝聚沉降，锰砂去除[8]。消毒部分保持水厂出水的余氯含量，达到持续杀菌的效果。解决铁锰超标的工艺流程如图1所示。

图1 水中铁锰离子的去除工艺流程图Fig.1 Process Flow of Iron and Manganese Ions Removal in Water

2 特殊水质发黄原因分析及解决方案探究

2.1 特殊水质发黄原因分析

原水受到微生物、藻类物质和有机物的污染，进入水厂后，经消毒剂氧化杀菌处理，大量的微生物被杀死，聚集的微生物尸体、有机物等混合物与消毒剂发生复杂的化学反应，最终导致水质发黄。同时，温度的升高，促使铁锰溶解和氧化，加剧水质发黄的程度。

这种情形主要发生在炎热的夏季，农村供水工程的水源大多是水库，当温度升高时，水库中微生物及藻类快速繁衍。遇到久旱不雨时节时，水位下降，溶解氧下降，水中底层的残枝败叶和动植物尸体腐败后，造成水源污染，微生物、铁锰、氨氮、硫化物等均升高，造成冲击负荷，水厂进水水质变差，遇到消毒剂就会发生显色反应，水质发黄，同时还伴有一股腥臭味。

为了达到更好的消毒效果，夏季消毒剂的用量往往会加大，水中消毒剂浓度越高，与微生物尸体、藻类物质等的反应就越彻底，水质发黄的颜色也越深，形成恶性循环。如表1所示，农村供水工程的水源水中含有大量微生物时，经过水厂的加药消毒后，发生复杂的化学反应，最终出厂水发黄，且微生物含量越高，消毒时间越长，发黄越严重。

2.2 解决方案

2.2.1 原水工艺改进

(1)水位和进水联动控制。如图2所示，在清水池安装液位计，与取水增压泵实现联动控制，清水池至低液位时启泵，高液位时自动停泵，并通过手机APP进行人工远程启停增压泵，减少人力劳动，精准取水，避免水资源浪费。

(2)全自动加矾净化。更换纯手动的加矾设备，采用变频自动控制加矾机，药品投加量可根据水厂进水流量进行自动计算、自动精准投加，水质净化更科学、客观，确保消毒杀死的微生物尸体与其他杂质得到最好的混凝沉淀，同时节约生产成本。

表1 4个水源水经加药消毒后微生物数量与颜色变化关系(夏季)Tab.1 Relationship between the Number of Microorganisms and the Color Change of Four Water Sources after Disinfection (Summer)

图2 原水改进工艺流程图Fig.2 Process Flow Chart of Raw Water Improvement

(3)自动调节酸碱度。新增1套全自动加碱系统，根据流量情况进行调节，保持pH值在7.0～8.0，使PAC处于最佳的净化状态，有利于微生物尸体的絮凝沉淀及铁锰的氧化去除，促进絮凝反应速度及沉淀效果。

2.2.2 滤池工艺改进

(1)更换滤料。如图3所示，将滤池原有石英砂更换成锰砂，增加对铁锰的去除和吸附作用，提升对微生物尸体及黄色物质的过滤效果。

图3 滤池改进工艺流程图Fig.3 Flow Chart of Filter Process Improvement

(2)增加自动反冲洗系统。对反冲管道进行检漏，更换反冲洗系统辅助管路，保证滤池每天进行反冲洗，且时间可控，及时去除被截留的各种污染物，使过滤效果达到最佳。

2.2.3 排泥工艺处理

如图4所示，絮凝沉淀池的每个排泥手动阀出口增加1台液动快开式排泥角阀、水力电磁阀及1个自动控制柜，实现絮凝沉淀池的定时自动排泥。PLC排泥控制系统可监测每台阀门的信号，每台阀门排泥时间也可自行设定，及时将污泥、杂质、微生物尸体、铁锰絮凝沉淀物排出池外，缓解后续过滤池的净水压力。

图4 排泥工艺流程图Fig.4 Flow Chart of Sludge Discharge Process

图5 水质在线监测控制流程图Fig.5 Flow Chart of Water Quality Online Monitoring and Control

2.2.4 新增在线监测

如图5所示，新增1套出厂水水质在线监测系统，集成式安装，便于水厂对出厂水的水质检测。相关人员可通过手机远程监控水质情况，实现消毒剂余量、pH、浑浊度的在线监测，实时掌握水质变化，根据在线检测数据实现自动加药净化和消毒，精准投加，保证水质达标。

如表2所示，通过上述方案的引进及实施，农村水厂出现的新型水质发黄问题得到很好的解决，同时，出厂水的相关参数指标更加合理，水质更安全。由于改进方法价格低廉、自动化程度高、操作方便，适合推广使用，解决广大农村老百姓的饮水安全问题。

表2 某水厂处理前后水质变化对照表(夏季)Tab.2 Comparison of Water Quality Changes before and after Treatment in a WTP(Summer)

3 结语

引起农村供水工程水质发黄的原因有很多，水源中的微生物、藻类物质及有机物与消毒剂发生复杂的化学反应，导致水质发黄，是近年来出现在农村供水工程中的新问题，影响面广，处理难度较大。结合农村供水工程起步晚、处理工艺相对简单、效益不佳、维修和维护困难以及技术人才缺乏的实际情况，通过改变进水方式、自动加药调节、在线监控等自动化处理工艺，能最大限度解决水质发黄问题，且具有投资少、占地面极小、自动化程度高、操作管理方便等优点，能较好地解决水质发黄难题，确保农村供水工程的饮水安全。