摘要:生物慢濾技術(shù)在解決農(nóng)村中小水廠水質(zhì)達(dá)標(biāo)方面顯示出了強(qiáng)大的生命力，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、造價(jià)和運(yùn)行成低廉、管理簡(jiǎn)單、水質(zhì)處理效果良好等特點(diǎn)，具有廣闊的推廣應(yīng)用價(jià)值。
　　關(guān)鍵詞：生物慢濾，飲水安全
　　一、生物慢濾的提出與推廣應(yīng)用
　　我縣實(shí)施“十一五”農(nóng)村飲水安全工程規(guī)劃以來(lái)，水廠規(guī)模均難以達(dá)到“千噸萬(wàn)人”這一規(guī)模，集中供水工程普遍具有規(guī)模較小的特點(diǎn)。農(nóng)村水廠規(guī)模小，最大的一個(gè)問(wèn)題就是供水水質(zhì)難以保證，并由此產(chǎn)生惡性循環(huán)，用戶(hù)少用或不用，使水廠難以維持甚至倒閉。采用一般水處理技術(shù)以保證供水水質(zhì)時(shí)，除一次性投資相對(duì)較大難以承受外，運(yùn)行成本、管理技術(shù)、管理人才對(duì)于廣大農(nóng)村來(lái)說(shuō)更是一個(gè)難以解決的問(wèn)題。因此在結(jié)合我縣山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低和地理?xiàng)l件，大力的推廣生物慢濾技術(shù)在安全飲水工程中的應(yīng)用有其現(xiàn)實(shí)的意義，先后在我縣草盤(pán)地鎮(zhèn)伍桂村供水站、陶河鄉(xiāng)陶河供水站等工程中實(shí)施，經(jīng)過(guò)近一年多來(lái)的生產(chǎn)運(yùn)行，生物慢濾技術(shù)在解決農(nóng)村中小水廠水質(zhì)達(dá)標(biāo)方面顯示出了強(qiáng)大的生命力，它既解決了農(nóng)村水廠水質(zhì)達(dá)標(biāo)問(wèn)題，又解決了成本太高、技術(shù)要求太高等等難題，同時(shí)它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、造價(jià)和運(yùn)行成本低廉、管理簡(jiǎn)單、水質(zhì)處理效果良好等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的推廣應(yīng)用價(jià)值。
　　
　　二、生物慢濾技術(shù)的基本原理
　　生物濾膜的形成及其維持是生物慢濾技術(shù)的關(guān)鍵。一般飲水工程多利用山溝溪水、水庫(kù)水、堰塘水自流，緩慢通過(guò)濾料（石英砂或河砂）過(guò)濾時(shí)，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(zhǎng)提供了營(yíng)養(yǎng)。在太陽(yáng)光照射下，微生物在慢濾池中的細(xì)砂表面生長(zhǎng)、繁殖，隨著時(shí)間的推移，一般為1—2個(gè)月，在慢濾池濾料表面會(huì)形成一層厚度為1.5cm左右含有多種微生物或藻類(lèi)的生物濾膜。
　　生物濾膜在生物慢濾技術(shù)中具有雙重作用，生物濾膜的物理吸附、截留作用和濾膜中微生物的捕食、被捕食的生物化學(xué)作用，由于這雙重作用，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(zhǎng)繁殖提供了營(yíng)養(yǎng)，于是在濾料表面存在著各種類(lèi)型的微生物群體甚至微型動(dòng)物，并形成了有機(jī)物、細(xì)菌、原生動(dòng)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?dú)鈹U(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(guò)生物化學(xué)過(guò)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(yíng)養(yǎng)源。
　　實(shí)踐證明，濾層厚度大于50cm時(shí)，慢濾料可除去水中所有的致病微生物。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(guò)細(xì)砂和生物膜的過(guò)濾、絮凝，使水體的渾濁度、鐵錳含量、溶解性總固體個(gè)數(shù)等指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。我們多次對(duì)伍桂村供水站水質(zhì)資料實(shí)踐抽樣表明，經(jīng)過(guò)生物慢濾水處理對(duì)大腸桿菌的去除率高達(dá)97％。氨氮的去除率超過(guò)80％，細(xì)菌總數(shù)去除率在50％以上，對(duì)重金屬、有機(jī)物的去除效果也較好。經(jīng)過(guò)生物慢濾技術(shù)凈化出廠的水，經(jīng)適當(dāng)消毒即可達(dá)到國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
　　三、生物慢濾的工藝流程與技術(shù)要求
　　現(xiàn)以我縣伍桂村農(nóng)村安全飲水工程為例，介紹生物慢濾的工藝流程和相關(guān)的技術(shù)要求（詳見(jiàn)后附《流程圖》與《粗濾池與慢濾池結(jié)構(gòu)圖》）：
　　1、工藝流程：
　　根椐供水量及自流引水的要求，在伍桂村村民集中居住區(qū)上游2200米的小巖河嶺河中，利用地理位置較高優(yōu)勢(shì)，修建漿砌塊石攔河堰，在攔河堰內(nèi)設(shè)一內(nèi)徑為2米的干砌石井,起粗過(guò)濾作用.根椐日供水量及水質(zhì)特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)過(guò)濾池采用普通快濾池與生物慢濾池相結(jié)合原則,其中:
　　1）、豎式粗濾池：
　　設(shè)計(jì)流速為1.0m/H，過(guò)濾用水量Q=181/24=7.54m3/H；因此設(shè)計(jì)粗濾池面積為2.8×2.8m2，濾池深度為4.10米。
　　2）、生物慢濾池：
　　為了進(jìn)一步使水源符合飲用水的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，使大腸感菌控制在飲用水標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，利用生物慢濾過(guò)濾。生物慢濾池設(shè)計(jì)流速為0.3m/H，過(guò)濾用水量Q=181/24=7.54m3/H；因此生物慢濾池總面積為25.13m2，設(shè)計(jì)為兩個(gè)慢濾池，面積為2.5×5m2，濾池深度為2.96米。
　　3)、在慢濾池出口處設(shè)一蓄水池，蓄水池容積按日用水量的30%--50%確定，確定蓄水池容量為50立方米。
　　2、主要技術(shù)參數(shù)：
　　1、粗濾池的構(gòu)造要求
　　為了降低原水濁度的要求，減少生物慢濾池的刮砂周期，故而設(shè)置粗濾池。
　　水流方向：粗濾池的水流方向一般采用豎流式向上方向，一便于與慢濾池連體建筑，節(jié)約建筑成本，二便于粗濾池的反沖洗。
　　設(shè)計(jì)濾速：一般取0.5—1.2m/H,根據(jù)水質(zhì)情況具體設(shè)計(jì).以保證過(guò)濾效果.
　　濾料及其粒徑分層:
　　粗濾池順?biāo)�流方向自下而上濾料粒徑由粗而細(xì),其濾料可采用粗細(xì)碎石、粗細(xì)瓜米石等、均不得含有石灰質(zhì)的濾料，以石英巖質(zhì)為宜。濾料下部為承托層，采用礫石、卵石，但不得含有石灰質(zhì)的石料。具體粒徑及層厚度要求如下：
　　豎式粗濾池濾料組成

                        
　　　2、生物慢濾池的構(gòu)造要求
　　水流方向：生物慢濾池的水流方向必須是垂直向下方向，以便于陽(yáng)光直接照射，從而快速形成并維持生物濾膜。
　　設(shè)計(jì)濾速：一般取0.1-0.3m/h為宜，視原水濁度而定，確定濾速后方可確定慢濾池面積。濾速低則效果更好。
　　濾料及粒徑分層：生物慢濾池的濾料以采用石英砂為宜，粒徑取0.3--1.0 MM 的中粗砂.層厚取1000MM或1200MM為佳。
　　承托層的濾料及粒徑分層：
　　慢濾池濾料組成

                 
　　生物濾膜產(chǎn)生的主要條件：要有濾料作為培養(yǎng)基體。要有陽(yáng)光照射在水面。濾料表面要有足夠的水深（不低于30cm）。要盡可能避免水體的擾動(dòng)，以促進(jìn)生物濾膜的快速形成，保護(hù)生物濾膜的穩(wěn)定成熟。
　　生物慢濾效果：大量的研究成果和工程實(shí)踐表明，采用生物慢濾技術(shù)，可使原水中的有機(jī)污染物、重金屬和病原菌的去除率達(dá)90%以上，可使長(zhǎng)年濁度不超過(guò)60NTU的水降低到3NTU內(nèi)，大腸桿菌、藻類(lèi)可基本消除，細(xì)菌大部分消除，氨氮絕大部分消除，鐵錳等到礦物質(zhì)大部分消除。如輔以沉砂池和粗濾池降低濁度，輔以消毒滅殺細(xì)菌，由可以適應(yīng)一般常規(guī)水處理?xiàng)l件。并達(dá)到期一般常規(guī)水處理效果。
　　四、生物慢濾的優(yōu)缺點(diǎn)
　　生物慢濾技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
　　(1)無(wú)需投加混凝劑甚至是消毒劑，水處理過(guò)程生態(tài)、環(huán)保。即節(jié)約了成本，又減少了工作量，更為重要的是避免了混凝劑、消毒劑施用過(guò)多時(shí)對(duì)人體的傷害，混凝劑、消毒劑的劑量在常規(guī)水處理和一體化設(shè)施水處理中是較難把握的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，少了達(dá)不到效果，多了對(duì)人體又有毒害。正是基于這一點(diǎn)，生物慢濾技術(shù)值得我們推廣應(yīng)用。
　　(2)當(dāng)規(guī)模不大時(shí)，一次性投資相對(duì)較小，造價(jià)低廉。量小的一體化凈水器或簡(jiǎn)單的常規(guī)凈化設(shè)施均需3-5萬(wàn)元，而運(yùn)用生物慢濾技術(shù)其投資不會(huì)超過(guò)1萬(wàn)元。運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。一次建成，一年清洗2-3次，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。高度自動(dòng)化，運(yùn)行成本低，甚至是無(wú)成本。
　　(3)凈化效果好。水處理安全、衛(wèi)生、可靠，水質(zhì)滿(mǎn)足供水水質(zhì)要求，并且更環(huán)保、更生態(tài)、更天然。
　　(4)便于就地取材，無(wú)論何地都可就地取材建筑。
　　(5)便于小型、微型化。
　　生物慢濾技術(shù)局限性：
　　(1)生物慢濾技術(shù)對(duì)于供水規(guī)模的要求：在供水規(guī)模較大的情況下有無(wú)法彌補(bǔ)的缺點(diǎn)。一是占地面積大，按100升一個(gè)人考慮，0.2m/h的濾速，10000個(gè)人要208平方米的慢濾面積；二是水處理效率低，一天一個(gè)平方米慢濾面積只能產(chǎn)生2.4-7.2噸水。因此，當(dāng)供水規(guī)模較大時(shí)，運(yùn)用生物慢濾技術(shù)反而不經(jīng)濟(jì)。
　　(2)生物慢濾對(duì)水質(zhì)的要求:多以泉水、山泉匯流水、水庫(kù)水、大江大河水、深層地下水、河流源頭水、湖水為生物慢濾供水工程水源。濁度較大的水源，應(yīng)輔以沉砂池和粗濾池，鐵、錳含量較大的水源應(yīng)輔以曝氣措施等。
　　（3）生物慢濾對(duì)地形條件的要求：生物慢濾技術(shù)更適合山區(qū)地形一些，可以利用有利的水位控制條件，實(shí)現(xiàn)取水、水處理、供水自壓自流。對(duì)于平原湖區(qū)則需輔以提水措施。
　　五、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(dòng)力和化學(xué)藥劑的水處理方法，具有強(qiáng)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(yùn)用推廣生物慢濾技術(shù)，精心設(shè)計(jì)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(zhǎng)效運(yùn)行、群眾滿(mǎn)意”。