戶用凈水器在四川農(nóng)村分散供水工程中的應用分析

顏廷熠，樊 毅，周 蕓 (四川省水利科學研究院，四川成都610072)

受自然環(huán)境等因素影響，四川省廣大山丘區(qū)農(nóng)村居民居住普遍比較分散，分散供水一直是全省農(nóng)村飲水安全工程的重要組成方式［1］。全省農(nóng)村分散供水工程一般以單戶或幾戶為單元，利用簡易手壓井、潛水泵、蓄水池等簡易設施直接提取地下水或截取泉、溪等地表水解決飲水問題，雖然水量基本能夠滿足要求，但由于普遍缺乏有效的凈水設施或設備，飲水水質(zhì)不達標已成為當前四川省農(nóng)村分散供水面臨的一個重要問題。相比集中供水工程，除受制于建設成本以外，農(nóng)村分散供水工程還具有水源多樣且水質(zhì)難保證、建設地點分散以及管理維護困難等特點，這就決定了農(nóng)村分散供水工程凈水設施設備不能照搬集中供水工程常用的成熟技術和設施［2］。目前，列入《2009年度水利先進實用技術重點推廣指導目錄》的水島凈水器已經(jīng)投放市場［3］，該產(chǎn)品是專門針對農(nóng)村地區(qū)供水特點研發(fā)的戶用凈水器，價格經(jīng)濟，在陜西、寧夏、甘肅、貴州和廣西等多個省市獲得了推廣應用，并取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，像城市家庭一樣，通過安裝末端凈水器對水源進行有效凈化已成為解決農(nóng)村分散供水水質(zhì)超標問題的一種有效途徑。筆者在四川省選取部分典型分散供水農(nóng)戶作為水島凈水器試點用戶，根據(jù)水質(zhì)檢測結(jié)果，分析評價水島凈水器在四川省農(nóng)村分散供水工程中的應用效果，為解決四川省農(nóng)村分散供水工程凈水設施設備缺乏問題提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品來源。在樂至縣向樂村、簡樂橋村和鹽亭縣林園村選擇24處典型農(nóng)村分散供水農(nóng)戶作為試點用戶，安裝水島農(nóng)村凈水器。于2014年3月和9月先后2次分別采集各戶水源原水水樣和凈水器凈化后出水水樣，總計采集水樣96個，其中原水水樣48個，凈化后出水水樣48個。

1.1.2 SD－T18－1A型水島凈水器。SD－T18－1A型水島凈水器是西安中水潤新材料科技有限公司生產(chǎn)的農(nóng)村戶用凈水器，凈水器放置于水桶或水缸中，采用無能耗重力驅(qū)動方式使原水進入水質(zhì)處理單元，通過多功能濾料進行水質(zhì)凈化，凈化后的出水蓄于容積約16 L貯藏倉中，可滿足家庭日常飲用水需要。

1.2 水質(zhì)檢測指標 各份水樣總計檢測23項水質(zhì)指標。其中，微生物指標3項，包括菌落總數(shù)、總大腸菌群、耐熱大腸菌群;毒理指標5項，包括鉛、汞、砷、硝酸鹽、氟化物;感官性狀和一般化學指標15項，包括色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物、pH、鐵、錳、銅、鋅、氯化物、硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度、耗氧量、陰離子合成洗滌劑。

1.3 水質(zhì)檢測與評價方法 按照《生活飲用水標準檢驗方法》(GB/T 5750－2006)進行水質(zhì)檢測，采用滅菌廣口瓶及清潔塑料壺取樣，每份水樣總體積3 L，分別裝入廣口瓶(500 ml)和塑料壺(2.5 L)。依據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749－2006)進行水質(zhì)評價，部分水質(zhì)指標按《生活飲用水衛(wèi)生標準》中表4農(nóng)村分散式供水水質(zhì)指標及限值進行評價，水樣各項檢測指標有1項超出標準限值即判定該水樣不合格。

2 結(jié)果與分析

2.1 整體水質(zhì)檢測結(jié)果 由表1可知，先后兩次檢測原水水樣各24份，每次檢測原水水樣合格數(shù)均為7份，合格率均為29.2%;第1次檢測凈水器出水水樣24份，合格16份，合格率為66.7%，比原水合格率提高了37.5%;第2次檢測凈水器出水水樣24份，合格18份，合格率為75.0%，比原水合格率提高了45.8%。可見，水島凈水器凈水效果整體上比較明顯。

表1 各試點用戶整體水質(zhì)檢測結(jié)果

2.2 各項水質(zhì)指標檢測結(jié)果

2.2.1 水源原水。由表2可知，各試點用戶水源原水水質(zhì)狀況前后兩次檢測結(jié)果相差不大，各項水質(zhì)指標合格率均相同。原水水樣檢測不合格的水質(zhì)指標包括菌落總數(shù)、總大腸菌群、耐熱大腸桿菌、渾濁度、肉眼可見物、溶解性總固體、總硬度等指標。微生物水質(zhì)指標合格率最低，其中菌落總數(shù)合格率為70.8%，總大腸菌群指標合格率為41.7%，耐熱大腸菌群指標合格率為54.2%?？梢?，四川省農(nóng)村分散供水水源水質(zhì)狀況整體較差，超標指標種類多樣，尤其是微生物指標超標較嚴重，同時不同用戶之間水源原水水質(zhì)狀況差異也較大。

表2 各試點用戶水源原水水質(zhì)指標檢測結(jié)果

2.2.2 凈水器出水。由表3可知，各試點用戶凈水器出水水質(zhì)比原水水質(zhì)整體上有比較明顯的改善，但仍有部分試點用戶凈水器出水水質(zhì)指標不達標。第1次檢測凈水器出水水質(zhì)超標指標包括菌落總數(shù)、總大腸菌群、耐熱大腸桿菌和硝酸鹽4項指標，其余水質(zhì)指標全部達標。其中，菌落總數(shù)、總大腸菌群和耐熱大腸菌群3項指標合格率均為62.5%，硝酸鹽指標合格率為91.7%。第2次檢測凈水器出水水質(zhì)超標指標包括菌落總數(shù)、總大腸菌群、耐熱大腸桿菌、硝酸鹽和硫酸鹽5項指標，其余水質(zhì)指標全部達標。其中，菌落總數(shù)指標合格率87.5%，總大腸菌群指標合格率為87.5%，耐熱大腸菌群指標合格率為91.7%，硝酸鹽指標合格率為95.8%，硫酸鹽指標合格率為95.8%。

2.3 凈水器凈水效果分析 安裝末端戶用凈水器目的是在農(nóng)村家庭經(jīng)濟可以承受的范圍內(nèi)有效去除原水污染物質(zhì)，解決農(nóng)村分散供水水質(zhì)超標問題。各試點用戶水質(zhì)檢測結(jié)果表明，除菌落總數(shù)、總大腸菌群、耐熱大腸菌群、硝酸鹽、氟化物、色度、渾濁度、硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度10項水質(zhì)指標原水與凈水相差較大，對分析凈水器凈水效果比較敏感以外，其余水質(zhì)指標原水和凈水基本相差不大。各試點用戶安裝水島凈水器后，上述10項水質(zhì)指標變化情況如下:①凈水器出水中菌落總數(shù)普遍比原水增加，其中部分用戶甚至出現(xiàn)呈幾何倍數(shù)增加的現(xiàn)象，使得部分用戶凈水器出水菌落總數(shù)超出標準限值，說明水島凈水器不具備凈化細菌學指標的功能，而且在某些情況下還可能滋生細菌;②凈水器出水中總大腸菌群相比原水整體上呈下降趨勢，原水平均合格率為41.7%，兩次檢測凈水器出水合格率分別增至62.5%、87.5%，說明水島凈水器整體上具備凈化總大腸菌群的功能，但第1次水質(zhì)檢測發(fā)現(xiàn)有3處試點用戶凈水器出水總大腸菌群增加，第2次水質(zhì)檢測發(fā)現(xiàn)有1處試點用戶凈水器出水總大腸菌群增加，說明總大腸菌群指標在某些特殊情況下存在增加的問題;③凈水器出水中耐熱大腸菌群比原水整體上呈下降趨勢，原水平均合格率為54.2%，兩次檢測凈水器出水合格率分別增至62.5%、91.7%，說明水島凈水器具備一定凈化耐熱大腸菌群的功能，但第1次水質(zhì)檢測發(fā)現(xiàn)有3處試點用戶凈水器出水耐熱大腸菌群增加，說明耐熱大腸菌群在某些特殊情況下存在增加的問題;④各試點用戶凈水器出水硝酸鹽含量普遍比原水增加，原水平均值為6.08 mg/L，兩次檢測凈水器出水平均值分別增至8.20、7.57 mg/L，分別有兩處、1處用戶出現(xiàn)硝酸鹽超標問題，說明凈水器基本不具備凈化硝酸鹽的功能;⑤凈水器出水氟化物含量相比原水下降明顯，原水平均值為0.53 mg/L，兩次檢測凈水器出水平均值分別降至0.44、0.34 mg/L，說明凈水器具備去除氟化物的功能;⑥凈水器出水色度相比原水下降明顯，原水平均值為7.45鉑鈷色度，凈水器出水平均值為5.00鉑鈷色度，說明凈水器可有效降低出水色度;⑦凈水器出水渾濁度相比原水下降明顯，原水平均值為1.05 NTU，兩次檢測凈水器出水平均值分別增至0.30、0.48 NTU，說明凈水器可有效降低出水渾濁度;⑧各試點用戶凈水器出水硫酸鹽含量普遍比原水增加，原水平均值為98.99 mg/L，兩次檢測凈水器出水平均值分別增至99.03、145.32 mg/L，1處用戶出現(xiàn)硫酸鹽超標問題，說明凈水器基本不具備凈化硫酸鹽的功能;⑨凈水器出水溶解性總固體含量相比原水下降明顯，原水平均值為857.65 mg/L，兩次檢測凈水器出水平均值分別降至500.38、457.21 mg/L，說明凈水器可有效凈化溶解性總固體;⑩凈水器出水總硬度相比原水下降明顯，原水平均值為482.4 mg/L，兩次檢測凈水器出水平均值分別降至321.5、277.2 mg/L，說明凈水器可有效降低水體硬度。

表3 各試點用戶凈水器出水水質(zhì)指標檢測結(jié)果

通過分析與評價對水島凈水器凈水效果比較敏感的10項水質(zhì)指標，發(fā)現(xiàn)水島凈水器可以有效凈化氟化物、色度、渾濁度、溶解性總固體、總硬度、總大腸菌群、耐熱大腸菌群7項指標，而在凈化菌落總數(shù)、硝酸鹽和硫酸鹽方面存在功能不足的問題。從整體上來看，凈水器試點用戶水源原水平均合格率為29.2%，安裝凈水器后，凈水器出水平均合格率為70.8%，比原水提高了41.6%，說明水島凈水器整體上具備比較明顯的凈水效果。

3 結(jié)論與討論

3.1 部分水質(zhì)指標增加問題 檢測結(jié)果表明，相比水源原水，部分試點用戶凈水器出水菌落總數(shù)、硝酸鹽、硫酸鹽等指標出現(xiàn)了增加的問題，以致個別用戶凈水器出水水質(zhì)超出標準限值，使凈水器出水的安全性無法完全得到保障。凈水器中菌落總數(shù)增加，一般認為是由于凈水器功能濾料在運輸、灌裝過程中受到污染，或者是進水中帶入的細菌快速繁殖所引起的［4］。衛(wèi)生學意義上，功能濾料使用達到飽和量后，如不及時清洗則可能出現(xiàn)泥垢并大量沉積于填料表面，阻塞過濾通道，降低濾料凈水能力，不僅容易滋生細菌，造成菌落總數(shù)大幅增加，而且硝酸鹽、硫酸鹽等鹽類指標也容易在凈水器濾料中富集與釋放，進而成為污染水質(zhì)的潛在威脅。水島凈水器使用說明中也明確規(guī)定，凈水器使用3個月后，需要對濾料進行浸泡清洗和復活維護。實際使用中發(fā)現(xiàn)，個別試點用戶未按要求或未采用正確方法進行濾料清洗維護，這是造成部分水質(zhì)指標增加問題的一個重要原因。

3.2 總大腸菌群和耐熱大腸菌群指標超標問題 檢測結(jié)果表明，相比水源原水，凈水器出水總大腸菌群與耐熱大腸菌群指標整體上呈下降趨勢，但仍有個別試點用戶凈水器出水檢測出總大腸菌群和耐熱大腸菌群。凈水器出水大腸菌群與耐熱大腸菌群檢測值整體呈下降趨勢，首先說明凈水器功能濾料不會成為滋生大腸菌群和耐熱大腸菌群的場所，而且還具備一定濾除總大腸菌群的功能。個別用戶凈水器出水總大腸菌群和耐熱大腸菌群超標，一方面與凈水器開敞式設計有關，貯水倉漂浮于水缸表面與外部環(huán)境直接接觸，容易遭受生活污染;另一方面還與用戶庭院衛(wèi)生狀況直接相關?，F(xiàn)場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，凈水器出水大腸菌群和耐熱大腸菌群超標的農(nóng)戶庭院衛(wèi)生狀況普遍很差，庭院內(nèi)散養(yǎng)畜禽，使得凈水器出水可能遭受畜禽糞便污染，從而引發(fā)總大腸菌群超標。

3.3 凈水器適用性評價 結(jié)合當前四川省農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展現(xiàn)狀，通過分析凈水器的凈水效果、經(jīng)濟成本和日常維護3方面，來綜合評價水島凈水器的適用性。凈水效果方面，根據(jù)水島凈水器在24處試點用戶的應用情況來看，水質(zhì)平均合格率由原水的29.2%升至凈水器出水的70.8%，提高了41.6%;凈水器可有效凈化水體中的總大腸菌群、耐熱大腸菌群、氟化物、色度、渾濁度、溶解性總固體、總硬度7項敏感指標，說明水島凈水器整體上具備比較明顯的凈水效果;凈水器不能有效凈化水體中的菌落總數(shù)、硝酸鹽、硫酸鹽3項敏感指標，說明水島凈水器仍需進一步改進優(yōu)化。經(jīng)濟成本方面，水島凈水器目前市場售價800元左右，正常情況下，水島凈水器的使用壽命為5年，折合每年的設備購置費用為160元，濾料復活維護時間一般為3個月，凈水器使用壽命期內(nèi)每年維護費用為70元，年設備購置與運行費用合計約為230元。因此，水島凈水器具有良好的經(jīng)濟性，使用成本可以被農(nóng)村居民家庭承受。水島凈水器日常維護包括濾料浸泡清洗和濾料復活，一般農(nóng)戶根據(jù)說明書即可自行完成，操作簡單易行。綜上分析，水島凈水器凈水效果整體上比較明顯，經(jīng)濟性能良好，日常維護簡單，整體上適用于四川省農(nóng)村分散供水末端凈化。雖然水島凈水器尚存在去除菌落總數(shù)、硝酸鹽、硫酸鹽能力不足等問題，但考慮到農(nóng)村分散供水水源狀況的復雜性，水島凈水器經(jīng)過進一步優(yōu)化設計后，可以在四川省農(nóng)村分散供水工程中進行推廣應用。

［1］四川省農(nóng)村飲水安全工程“十二五”規(guī)劃［A］.成都:四川省農(nóng)田水利局，2010.

［2］孫長貴，艾陽泉，魏新平，等.農(nóng)村小集中和分散供水的水處理技術與設備［J］.中國農(nóng)村水利水電，2013(2):52-54.

［3］水利部科技推廣中心.2009年水利先進實用技術重點推廣指導目錄［M］.北京:水利水電出版社，2010.

［4］朱惠剛.凈水器的凈水效果［J］.環(huán)境與健康雜志，1994(11):37-40.