摘要:生物慢濾技術(shù)在解決農(nóng)村中小水廠水質(zhì)達標方面顯示出了強大的生命力，它具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、造價和運行成低廉、管理簡單、水質(zhì)處理效果良好等特點，具有廣闊的推廣應(yīng)用價值。
　　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
　　我縣實施“十一五”農(nóng)村飲水安全工程規(guī)劃以來，水廠規(guī)模均難以達到“千噸萬人”這一規(guī)模，集中供水工程普遍具有規(guī)模較小的特點。農(nóng)村水廠規(guī)模小，最大的一個問題就是供水水質(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，除一次性投資相對較大難以承受外，運行成本、管理技術(shù)、管理人才對于廣大農(nóng)村來說更是一個難以解決的問題。因此在結(jié)合我縣山區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平較低和地理條件，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)實的意義，先后在我縣草盤地鎮(zhèn)伍桂村供水站、陶河鄉(xiāng)陶河供水站等工程中實施，經(jīng)過近一年多來的生產(chǎn)運行，生物慢濾技術(shù)在解決農(nóng)村中小水廠水質(zhì)達標方面顯示出了強大的生命力，它既解決了農(nóng)村水廠水質(zhì)達標問題，又解決了成本太高、技術(shù)要求太高等等難題，同時它具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、造價和運行成本低廉、管理簡單、水質(zhì)處理效果良好等優(yōu)點，具有廣闊的推廣應(yīng)用價值。
　　
　　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、水庫水、堰塘水自流，緩慢通過濾料（石英砂或河砂）過濾時，濾料表面吸附和截留了水中的有機物及礦物質(zhì)，這就為水流中的微生物的生長提供了營養(yǎng)。在太陽光照射下，微生物在慢濾池中的細砂表面生長、繁殖，隨著時間的推移，一般為1—2個月，在慢濾池濾料表面會形成一層厚度為1.5cm左右含有多種微生物或藻類的生物濾膜。
　　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、被捕食的生物化學作用，由于這雙重作用，使水體中的細菌總數(shù)控制在安全飲用水的標準指標內(nèi)。慢濾池中的濾層中所吸附的有機物及礦物質(zhì)為微生物的生長繁殖提供了營養(yǎng)，于是在濾料表面存在著各種類型的微生物群體甚至微型動物，并形成了有機物、細菌、原生動物的食物鏈。在微生物作用下，含碳有機物被氧化成水和二氧化碳；進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一步轉(zhuǎn)化為氮氣擴散到水中，由此去除了水中可致病的硝酸鹽等有機物質(zhì)。通過生物化學過程，水中的有機物幾乎完全除去。而細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，成為其他菌體的營養(yǎng)源。
　　實踐證明，濾層厚度大于50cm時，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)，通過細砂和生物膜的過濾、絮凝，使水體的渾濁度、鐵錳含量、溶解性總固體個數(shù)等指標均能達到國家規(guī)定的標準。我們多次對伍桂村供水站水質(zhì)資料實踐抽樣表明，經(jīng)過生物慢濾水處理對大腸桿菌的去除率高達97％。氨氮的去除率超過80％，細菌總數(shù)去除率在50％以上，對重金屬、有機物的去除效果也較好。經(jīng)過生物慢濾技術(shù)凈化出廠的水，經(jīng)適當消毒即可達到國家飲用水衛(wèi)生標準。
　　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，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,起粗過濾作用.根椐日供水量及水質(zhì)特點，本次設(shè)計過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)計流速為1.0m/H，過濾用水量Q=181/24=7.54m3/H；因此設(shè)計粗濾池面積為2.8×2.8m2，濾池深度為4.10米。
　　2）、生物慢濾池：
　　為了進一步使水源符合飲用水的設(shè)計標準要求，使大腸感菌控制在飲用水標準范圍內(nèi)，利用生物慢濾過濾。生物慢濾池設(shè)計流速為0.3m/H，過濾用水量Q=181/24=7.54m3/H；因此生物慢濾池總面積為25.13m2，設(shè)計為兩個慢濾池，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)計濾速：一般取0.5—1.2m/H,根據(jù)水質(zhì)情況具體設(shè)計.以保證過濾效果.
　　濾料及其粒徑分層:
　　粗濾池順水流方向自下而上濾料粒徑由粗而細,其濾料可采用粗細碎石、粗細瓜米石等、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，以便于陽光直接照射，從而快速形成并維持生物濾膜。
　　設(shè)計濾速：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，以促進生物濾膜的快速形成，保護生物濾膜的穩(wěn)定成熟。
　　生物慢濾效果：大量的研究成果和工程實踐表明，采用生物慢濾技術(shù)，可使原水中的有機污染物、重金屬和病原菌的去除率達90%以上，可使長年濁度不超過60NTU的水降低到3NTU內(nèi)，大腸桿菌、藻類可基本消除，細菌大部分消除，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，輔以消毒滅殺細菌，由可以適應(yīng)一般常規(guī)水處理條件。并達到期一般常規(guī)水處理效果。
　　四、生物慢濾的優(yōu)缺點
　　生物慢濾技術(shù)具有如下優(yōu)點：
　　(1)無需投加混凝劑甚至是消毒劑，水處理過程生態(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、消毒劑施用過多時對人體的傷害，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技術(shù)問題，少了達不到效果，多了對人體又有毒害。正是基于這一點，生物慢濾技術(shù)值得我們推廣應(yīng)用。
　　(2)當規(guī)模不大時，一次性投資相對較小，造價低廉。量小的一體化凈水器或簡單的常規(guī)凈化設(shè)施均需3-5萬元，而運用生物慢濾技術(shù)其投資不會超過1萬元。運行管理簡單。一次建成，一年清洗2-3次，即可實現(xiàn)無人值守。高度自動化，運行成本低，甚至是無成本。
　　(3)凈化效果好。水處理安全、衛(wèi)生、可靠，水質(zhì)滿足供水水質(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)對于供水規(guī)模的要求：在供水規(guī)模較大的情況下有無法彌補的缺點。一是占地面積大，按100升一個人考慮，0.2m/h的濾速，10000個人要208平方米的慢濾面積；二是水處理效率低，一天一個平方米慢濾面積只能產(chǎn)生2.4-7.2噸水。因此，當供水規(guī)模較大時，運用生物慢濾技術(shù)反而不經(jīng)濟。
　　(2)生物慢濾對水質(zhì)的要求:多以泉水、山泉匯流水、水庫水、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，實現(xiàn)取水、水處理、供水自壓自流。對于平原湖區(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械動力和化學藥劑的水處理方法，具有強大的生命力，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)先運用推廣生物慢濾技術(shù)，精心設(shè)計為農(nóng)民降低成本，節(jié)省投資，確保農(nóng)村飲水工程“水質(zhì)達標、水量充足、長效運行、群眾滿意”。