第二節 農村安全供水技術研究進展

一、項目目標和任務

（一）項目目標

針對我國農村飲水安全關鍵技術與設備落后的現狀，以推動和促進農村小康社會和新農村建設、保障和支撐全國農村飲水安全工程、全面提升農村供水科技水平和行業技術創新能力為目標：①重點研究一批與水源開發、水質凈化、飲水消毒、水質檢測相關的重大關鍵技術，力爭實現技術突破；②研發一批適合農村供水工程特點的實用性技術和產品設備，提升產業化能力和水平；③建立一批適合不同類型地區的農村安全供水技術集成模式與示范工程；④初步形成集技術研究、設備研制、產業化開發、試驗示范為一體的農村安全供水科技支撐體系與產業化隊伍。

（二）主要任務

（1）針對影響我國農村飲水安全的突出問題，研究經濟實用的降氟、除砷技術、苦咸水淡化技術和微污染水處理技術，研發貧水區找水和取水技術及雨水安全集蓄與利用技術。

（2）為解決農村安全供水消毒與水質檢測薄弱的問題，研究開發適合農村集中供水與分散供水特點的飲用水消毒與檢測技術和設備，提出農村供水消毒與水質檢測技術標準及應用操作規程。

（3）為從源頭上保護飲用水源、防止污染，著力研究農村飲用水源保護與污染防控技術，構建飲用水源防護生態及生物防控技術體系，開發農村生活排水收集、處理技術及裝置。

（4）為支撐行業發展、提高農村供水領域的標準化和信息化水平，研究開發農村供水工程標準化設計圖集及輔助計算機設計軟件，研究建立農村飲水安全工程技術評價指標體系，研究構建全國農村供水信息系統和供水水質與水源性疾病實時信息平臺。

（5）根據不同區域農村安全供水的特點和發展方向，在不同類型地區開展農村安全供水技術集成模式研究與示范，為農村飲水安全工程建設提供科技示范與樣板。

二、主要研究成果

項目形成新產品（或農業新品種）、新材料、新工藝、新裝置、計算機軟件等68項，形成科技成果32項；取得國家專利42項，其中發明專利20項、實用新型專利22項；取得軟件著作登記權5項；出版科技著作8部，發表科技論文155篇。

通過凝練課題研究成果，按照先進、實用、成熟、配套的原則，本項目在飲用水源開發與保護、劣質水與污染水處理、飲用水消毒與水質檢測、雨水安全集蓄利用、農村供水標準化、信息化和技術集成與示范等六個方面形成了16項主要科技成果（表1-5），具體內容及創新性如下。

（一）貧水區地下水勘查技術模式

針對我國西北內陸盆地及濱海地區咸淡水共存，居民長期飲用苦咸水、高氟水的問題，以及基巖山區及內蒙古高原薄層含水層區農村嚴重缺水的問題，緊密結合不同地區水文地質特點，組合應用地下水精準勘查技術及設備，形成了地下水精準勘查技術模式3套，即咸淡水共存區尋找淡水體物探勘查技術模式、山區基巖裂隙水勘查技術模式和薄層地下水勘查技術模式，并在不同地區找水試點示范中成功應用。

1.咸淡水共存區尋找淡水體物探勘查技術模式

在所有地球物理參數中唯有電阻率與地下水礦化度有關，是評價地下水礦化度的唯一參數。該模式建立的核心是如何準確求取地層真電阻率，建立電阻率與地下水礦化度間的數學關系。

首先選擇高分辨率電法（音頻大地電磁測深法、高密度電阻率法）獲取并識別地層有效信息；采用快速松弛法RRI等信息數據處理方法查明地層結構，準確求取地層真電阻率值；充分考慮不同地區地層孔隙度、泥質系數、孔隙指數、溫度等影響因素，建立不同地質單元地層電阻率與地下水礦化度的數學關系。在此基礎上，以GIS技術為基礎，應用VISUAL C++語言編程，開發建立了咸淡水共存區地下水礦化度評價系統，實現了空間信息、物探信息輸入、處理、輸出的可視化，達到定量準確評價地下水礦化度的目的，大幅度提高了勘查精度和找水成功率。該模式在新疆地區應用，找水成功率由過去的65%提高到80%；在寧夏平原應用，找水成功率由過去的60%左右提高到77.8%。

2.基巖山區地下水勘查技術模式

針對基巖山區地形條件復雜的影響，構建了遙感技術與水文地質調查、物探勘查及多專業會商的基巖山區地下水勘查技術模式。

首先采用遙感大比例尺構造解譯與水文地質調查圈定地下水資源靶區；然后選取常規有效的物探方法（如對構造裂隙水采用音頻大地電場法TM/TE模式、放射線法或低頻電法）快速確定基巖構造水平分布位置及分布規律；再根據不同探測深度，分別選擇直流電阻率法、激發極化法或核磁共振法（淺層）和頻率域或時間域電磁測深法、頻率激電測深法（深層）等物探新技術，精細查明構造空間分布特征，判斷富水性；最后經專業會商高效確定構造靶區和井位。該模式在太行山和內蒙古高原應用，找水成功率為94%，解決缺水人口近29萬人，工作效率提高達50%，勘探成本降低50%。

3.薄層地下勘查技術模式

薄層含水層（即薄層砂巖裂隙水含水層）遍布內蒙古高原紅層中，巖性以礫巖、砂巖、泥巖、泥質粉砂巖和粉砂質泥巖等為主。勘查目標是尋找顆粒粗的砂巖體、裂隙密集帶、斷層帶等控制儲水空間，勘查技術要求高分辨率，準確判定富水性。

通過野外試驗、組合對比及探測數據分析得知，高分辨率電法能夠精確劃分電性層，但不能對含水層做出直接判斷；核磁共振法靈敏度強，是物探方法中唯一能夠直接反應含水層信息的方法，解譯的含水層層位、水量與實際接近，但探測深度有一定局限。兩者具備互補性，由此構建了內蒙古高原薄層地下水勘查技術模式。該模式在內蒙古高原22處找水工程中應用，找水成功率達到90%以上，比常規勘查方法提高20%以上，大大地降低了盲目打井造成的經濟損失。

4.主要創新點

（1）系統評價和選取常規有效的物探方法，研究應用了音頻大地電磁測深法（AMT）、核磁共振、高分辨率電法等新技術。

（2）實現常規物探技術與新技術的優化組合，大幅提高貧水區地下水勘查效率和精度。

（3）充分利用地下水勘查綜合信息。

（二）新型取水工程技術及設備

我國許多地區，淡水分布在30～50m以內，含水層較薄，有些地區是多層分布，含水層為弱透水性地層，富水性較差。在此類地區利用普通井型，出水量小，且容易淤堵，使用壽命短。此外，在我國北方地區，河流多為季節性河流，常常斷流，而河灘地常為穩定的地下水庫，傍河取水可取得穩定的水量；在我國南方地區，河流常年有水，但水質常常受到污染，采取傍河取水和人工含水層濾層，強化地層滲濾作用，達到預凈化目的，可有效減輕水廠凈化難度。為此，開發形成了地下薄水層取水技術和具有凈化功能的傍河輻射井取水技術。

1.地下薄水層取水技術——粗骨料井成井工藝

針對薄層含水層的特點，通過改進常規成井技術，形成了粗骨料井工藝，降低井內水躍，增加單井出水量。主要技術特點：在井管周圍填充大粒徑濾料，成井后采用大降深洗井方法洗井，抽出含水層中的細顆粒，選用相應地濾料填補含水層中形成的空穴，在井孔外形成天然反濾層；粗骨料井濾水結構采用填礫濾水結構，濾水管的形式選擇不纏絲穿孔式過濾器，濾料粒徑與含水層有效粒徑的倍比系數取20～40，填礫厚度大于250mm，開孔直徑大于0.80～1.20m。經過試點工程應用，單井出水量達到33m³/h，比常規井增加32%，水躍值減小到0.05m，單方水能耗減少10%～15%。

2.具有凈化功能的輻射井傍河取水技術

為提高輻射井施工效率，有效開采粗顆粒含水層地下水，增大單井出水量，開發了振沖式水平輻射管全液壓施工設備，使輻射井管在礫石、卵石等粗顆粒含水層中的施工長度達到35m。該模式已在福建省邵武市新建第二水源工程中應用，共施工7眼輻射井，其中帶有人工濾層的輻射井2眼。單井出水量3000～5000m³/d，水質明顯提高。其中河水濁度在2.3～20.2NUT的條件下，輻射井出水濁度達到0.8～5.8NTU，去除率達到50%～78%，凈化效果良好。

3.主要創新點

（1）系統掌握了新型粗骨料井成井工藝，為解決薄弱透水性淺層地下水取水難問題提供了成套技術，達到國內領先水平。

（2）由人工過濾層和輻射井技術組成的具有水質凈化功能的傍河取水成套技術，較常規管井和大口井出水量大、單方水投資小，可在季節性河流及水質不穩定地區推廣應用。

（3）研發成功的振沖式水平輻射管全液壓施工設備，具有推進、拉拔、旋轉、振沖功能，有效地提高了輻射進施工效率和輻射管施工長度，填補國內空白。

（4）獲得發明專利1項：在弱含水層中增加出水量的成井工藝；獲得實用新型專利3項：薄細含水層井高出水量水井，砂卵石地層輻射井豎井鉆頭，全塑貼礫過濾器。

（三）高氟水處理新技術及成套設備

由于農村飲用高氟水人口多、涉及面廣、危害大，能否攻克處理技術難關是徹底解決農村飲水安全的關鍵。高氟水有多種類型，其水質和處理方法的選擇和處理效果差異很大。其中高堿度型高氟水和多項指標超標的高氟地下水處理難度最大。

我國除氟工程主要采用混凝沉淀法和吸附法。混凝沉淀法操作簡便，但常規混凝法存在投藥量大、凈化費時長和處理規模小等缺陷。吸附法除氟是目前使用較多的除氟方法，但高堿度型高氟水，嚴重降低了吸附法的除氟效率。針對混凝沉淀法存在的主要技術問題，開發形成了強化混凝除氟新工藝、新設備和高效除氟藥劑。

1.HX115系列高氟水凈化成套設備

該設備采用蠕動泵或螺桿泵輔以回流器的加藥系統，解決了漿料加藥難題；采用纖維濾料作為截留吸附劑細顆粒的高效填料，研制出不停機鼓氣反洗填料床的運行方法，解決了絮凝體捕集和排出問題；研制了拼裝式條縫濾板式布水和配水系統，大幅降低了設備高度，實現了成套設備的整體運輸和現場拼裝。同時研制前置淺池脫堿技術和設備，可有效降低原水的重碳酸鹽濃度，適合高堿度高氟水的預處理，顯著提高除氟效率。

根據設備主體結構，HX115系列高氟水凈化成套設備分HX115-10型和HX115-5A型。其中：①HX115-10型高氟水凈化成套設備已在山西省襄垣縣某村除氟工程中應用，地下水中多種超標水源共存，包括氟化物4.12mg/L、砷0.052mg/L、鐵6.07mg/L、COD_Mn36.1mg/L，凈化后水質達標，制水成本為0.80～1.20元/m³；②HX115-5A型除氟成套設備已在河北省樂亭縣某除氟工程中應用，地下水質中氟化物1.89～2.6mg/L，重碳酸鹽堿度大于450mg/L，COD 1.56mg/L，pH=8.50，渾濁度6～40度，色度（黃）大于100度，凈化后水質達標，制水費用為1.0～1.5元/m³。

2.HX115系列復合型除氟凈水劑

以廉價除氟粉末吸附劑為主成分，加入無機混凝劑和有機絮凝劑，經包覆復配技術制成，可用于高氟水或多種指標超標地下水的凈化與處理。HX115系列復合型除氟凈水劑是粉狀產品，分為三個型號：HX115A型除氟凈水劑；HX115B型除氟凈水劑；HX115通用型除氟凈水劑。

3.主要創新點

（1）HX115系列高氟水凈化成套設備，實現了多個處理單元的有機組合，設備緊湊、運行簡便、可靠性高。主要有5個創新點：采用回流器輔助加藥系統，解決了漿料加藥問題；采用纖維濾料作為截留吸附劑細顆粒的高效填料，解決了吸附劑在填料床中的截留和排除問題；研制了拼裝式條縫濾板式布水和配水系統，大幅降低了設備高度；研制出不停機反洗填料床的運行方法，不設置反沖洗儲水箱和反沖洗水泵，操作運行大為簡化；研制出前置氣體釋放槽降低二氧化碳的方法和裝置，降低水中重碳酸鹽堿度，可大幅提高混凝工藝的除氟效率，使除氟劑的除氟效率提高40%～60%。

（2）新型復合型除氟凈水劑，采用包覆復配法藥劑制備技術，解決了現有除氟凈水劑有效成分利用率低和復合藥劑配伍穩定性差等關鍵問題，優化了除氟劑配方，是一種性價比高的新型特種水處理藥劑，為我國特種凈水劑增添了新技術。

（3）成果獲得發明專利5項：一種利用粉末狀吸附劑去除水中有害離子的方法與裝置；組合電絮凝除氟工藝及其應用；一種繞簧機；一種多孔導電顆粒濾料及其制作方法；同步吸附解吸的選擇性膜技術的裝置、方法及其應用。

（四）微污染地表水凈化成套技術及裝置

1.技術及裝置簡介

針對地表水源有機物污染突出的問題，開發了以超濾凈化技術為核心，組合應用生物預處理、活性炭吸附和自動控制技術等，形成了微污染地表水凈化成套裝置。其中超濾膜組件的通量，通過間歇性水力清洗得以恢復和保持；混凝、活性炭吸附、超濾膜水力清洗及消毒劑施加等工藝過程完全自動化控制，無需專人職守運行。該裝置設計處理能力200m³/d，已在重慶市秀山縣農村供水工程中應用，受益人口2940人。該裝置投資600元/m³，運行成本為0.8～1.1元/m³，適用于農村供水。

2.主要創新點

（1）該裝置組合應用生物預處理+粉末活性炭+混凝+超濾工藝，解決了傳統凈水工藝對溶解性有機物凈化效率低和超濾膜易堵塞的難題。

（2）該裝置對混凝、活性炭吸附、超濾膜水力清洗及消毒劑施加等工藝過程完全自動化控制，可連續運行，也可自動間歇運行，無需專人職守運行，可有效降低運行費用。

（3）獲得發明專利1項：一種適用于微污染水源生物預處理的跌水曝氣生物濾池。

（五）微污染地下水凈化成套技術及裝置

1.生物濾池微污染地下水凈化成套技術及裝置

以改性聚氨酯（FPU）載體固定化微生物，形成高效生物濾池凈化有機污染物和“三氮”污染物；再組合應用離子交換技術和活性炭吸附技術，實現對地下水中COD、痕量有機物、微生物及礦化物的有效凈化。其中生物濾池對濁度、有機物（COD）和氨氮的去除率達到95%、70%和95%，離子交換介質由沸石和陰陽離子樹脂組成，可使水中溶解性總固體（TDS）降低55%以上。目前PUF載體的生產線已實現商品化生產。

2.多介質過濾微污染地下水凈化成套技術及裝置

針對地下水中高TDS、有機物、三氮等復合污染，開發形成了多介質過濾與活性炭吸附和反滲透工藝模塊集成應用的污染地下水凈化系統。該系統各凈化工藝的模塊化設計，其系統結構、規模可依據水質、水量進行靈活方便組合，可滿足不同水質、水量的要求。系統運轉、操作全自動化“傻瓜”型設計，設備可實現無人值守，適用于小型農村供水工程。

裝置已在河北省和天津市的示范工程中應用，設計凈水能力10m³/d，用于供給全村飲用桶裝水，解決了村民長期飲用COD、氨氮、氟、高TDS及微生物污染水問題，各項水質指標達到國家飲用水衛生標準。裝置投資為0.5萬元/m³，制水成本小于2元/m³。

3.主要創新點

（1）FPU載體功能化載體設計與合成。通過對PUF載體的功能化改性反應，制備了具有大孔網狀結構和良好的物理化學、機械性能和生物相容性的FPU載體，提高了微生物負載量、防止堵塞和保持生物活性的穩定，為原始創新。

（2）建立了固定化微生物處理地下水“三氮”的技術模型，確定了最佳碳源和C/N，優化了運行參數，解決了地下水生物脫氮中營養不平衡等科學問題。

（3）多介質過濾微污染地下水凈化裝置，采用凈化工藝的模塊設計、操作運轉系統全自動化，大幅度提高了設備的適用性，易于普及推廣。

（4）該成果已獲得實用新型專利4項：一種水凈化裝置，一種反滲透裝置及反滲透水凈化系統，光催化凈水裝置和凈水瓶。

（六）農村安全供水成套消毒技術

1.技術簡介

通過對四種農村供水消毒技術——次氯酸鈉、二氧化氯、紫外線、臭氧消毒的機理、特點、優缺點、適用條件、安全投加量、投加方式、設備選型以及消毒成本的系統研究，形成了農村安全供水成套消毒技術。建議規模較大的農村供水工程選擇二氧化氯或次氯酸鈉消毒，優點是有持續消毒效果，能夠保障管網的微生物安全性；小規模農村供水工程選擇紫外線、次氯酸鈉或臭氧消毒，優點是不需要購置藥劑，方便管理。

以該成果為基礎形成的農村安全供水消毒技術，已于2010年7月經水利部農村水利司印發各省（直轄市、自治區）水利主管部門參考；成果列入了2011—2013年水利部科技推廣計劃項目，已在陜西、湖北、江西、四川、河北、遼寧6省建立了6個農村飲水安全消毒技術示范縣，包括60多個集中供水和60多個分散供水消毒技術示范工程。

2.主要創新點

（1）首次系統提出了適宜農村供水的次氯酸鈉、二氧化氯、紫外線、臭氧消毒技術模式，提出了不同消毒方式在不同水源、不同供水規模工程中的應用條件、安全投加量、副產物控制、管理要求，形成了技術要點。主要內容列入2014年發布的水利行業標準《村鎮供水工程設計規范》（SL 687）。

（2）首次提出了二氧化氯和臭氧消毒副產物形成機理及控制措施。

（3）成果已獲得實用新型專利4項：飲用水消毒器，一種紫外線消毒設備磁力轉動清洗裝置，紫外線劑量自動調節系統，臭氧消毒水處理設備。

（七）農村安全供水消毒成套設備

1.設備簡介

開發和改進了適宜農村集中供水的消毒設備4套（次氯酸鈉、二氧化氯、紫外線消毒）和分散供水消毒裝置3套：①借鑒制堿工業的電解技術，首次研制了適用于飲用水消毒的離子膜法電解食鹽現場制備氯氣（次氯酸鈉）設備，提高了有效氯濃度和純度，降低了鹽耗和電耗，運行成本比傳統方法降低40%以上；②改進型無隔膜法電解食鹽次氯酸鈉發生器，解決了電解槽結垢和腐蝕出黑水難題；③改進的復合型二氧化氯發生器，有效提高了反應器的熱傳導效率、曝氣效果、反映效率和氯酸鈉轉換率，開發了高純型、復合型2類二氧化氯發生器的自動投加工藝；④開發的帶磁力傳動自動清洗裝置的紫外線消毒裝置，解決了過流式紫外線消毒裝置的結垢清洗難題；⑤研發了家用消毒裝置3套，包括新型緩釋消毒劑及投加裝置，緩釋時間超過5周；超濾膜凈水裝置，可物理去除水中微生物；靜態紫外線消毒裝置，有效延長照射時間和消毒。

2.主要創新點

（1）新開發的離子膜法次氯酸鈉發生器，能夠大幅度降低鹽耗和電耗，運行成本比傳統方法降低40%以上。

（2）改進的無隔膜法電解食鹽次氯酸鈉發生器，解決了電解槽結垢和腐蝕出黑水難題。

（3）改進的復合型二氧化氯發生器，使反應效率和氯酸鈉轉換率達到80%以上。

（4）獲得發明專利3項：隔膜法氯發生器及次氯酸鈉的制備方法，一種次氯酸鈉發生器電解槽，一種復合二氧化氯的連續生產設備及工藝；獲得實用新型專利3項：一種次氯酸鈉發生裝置，一種帶氯氣回收裝置的緩釋加氯機，一種復合二氧化氯的連續生產設備。

（八）農村供水水質檢測成套技術及設備

由于市場上已有的飲水水質檢測設備價格昂貴或檢測時間長、操作方法復雜、樣品處理及檢測費用高以及操作人員技術水平要求高等，不能適應農村供水水質檢驗需要。為此研究形成了適于農村大中型水廠、中小型水廠和分散式供水或現場水質檢測的成套技術及設備3套，編制了《農村飲水安全水質檢驗技術手冊》。

1.大中型農村水廠的水質在線監測裝置

通過重點開發余氯、濁度在線監測技術、多參數集成及遠程傳輸技術，集成應用先進成熟的傳感器、自控、計算機、通信網絡及專用軟件開發，形成了水質在線自動監測系統，能連續、及時、準確監測水質及其變化，大大提高了監測效率。該裝置能夠在線監測余氯、二氧化氯、渾濁度、pH、電導率、水量等6項指標。各測試模塊可單獨運行，也可自由組合。該裝置已在重慶市3個農村供水工程中應用。其售價約為國內同類設備的50%；其中渾濁度、余氯在線監測裝置僅為同類進口設備的20%，具有良好的性價比。

2.農村中小型水廠水質檢測成套技術及設備

依據國家和行業標準，按照突出重點指標、兼顧常規指標的原則選定了農村中小型水廠水質檢驗的35項指標。通過選擇性能穩定、價格合理的常用水質檢驗設備，研制便攜式余氯、二氧化氯等五參數快速測試儀、微生物培養箱、攜式多參數消毒劑余量比色計、標準比色板、成品試劑、四種微生物檢驗固體培養基，水樣采集用品、水質檢驗標準化成品試劑、便攜式臭氧快速測試方法、光催化實驗室純水裝置等，能夠對35項指標進行檢測。成果已在湖南省瀏陽市農村水廠建成水質檢測實驗室，檢驗員通過技術培訓可獨立開展水質檢驗。成套設備價格3萬～4萬元/套，35項水質指標的檢驗成本約為100～150元/次，僅為外送檢驗費的15%～20%，一般農村水廠均可接受。

3.便攜式快速測定裝置和方法

研制了便攜式理化快速測定裝置和簡易微生物檢驗裝置，建立了15種水質理化指標的快速檢驗方法，能夠檢測17項水質指標，適用于分散供水和現場檢測。檢測精密度和準確度滿足《生活飲用水標準檢驗法》（GB 5750）的要求。與國外同類設備對比，成本降低約20%，試劑費用降低約70%。

4.主要創新點

（1）首次系統形成了適合農村集中供水和分散供水水質檢測成套技術及設備，簡便易行、成熟配套，具有初中學歷的非專業人員經簡單培訓即可獨立操作。

（2）成本低，經濟實用，適于普及和推廣農村供水水質檢測的需要，易于推廣應用。

（3）獲得實用新型專利4項：快速測量水中溶解性總固體的測量裝置，一種模擬膜/水兩相的油/水兩相實驗裝置，一種吸水取樣水質檢測管，用于快速檢測水中硫酸鹽的裝置。

（九）單戶雨水安全集蓄與利用技術模式

針對農村單戶雨水集蓄利用工程普遍存在工程建設標準低、供水保證率低、水質狀況差的問題，研發了凈化效果好、成本低、適用的雨水預處理與水質凈化技術及裝置，研發了造價低、集雨效率高、安全的集雨防滲材料及結構形式，建立了3種單戶雨水安全集蓄與利用工程技術模式。

1.一體化窖水生物慢濾技術模式

模式由屋頂/地面集雨設施+集流槽及輸水管（溝）+自動棄流+粗濾一體化預處理裝置+輸水管+一體化窖水慢濾裝置+取用水設施組成。通過采用自動棄流、粗濾和一體化窖水慢濾技術及裝置，大幅度提高了水質安全保證程度。具有投資造價低、無需運行維護費用、管理方便、不需要任何化學藥品、可持續使用等特點。

2.終端多級精濾凈化技術模式

模式由蓄前粗濾、蓄后沉淀處理和終端精濾組成，顯著提高了雨水利用水質，達到了高效、安全、經濟的目的。

3.利用固化土集雨材料的雨水利用技術模式

模式利用固化土修建集流面及蓄水設施、采用沉沙池和砂石過濾技術，適于北方平原地區單戶雨水安全利用。在黃土高原缺石少沙地區，利用固化土修建集雨面和儲水水窖，可顯著降低集雨工程造價，具有重要的實際意義。

上述3種單戶雨水集蓄與利用工程技術模式，分別在山東、陜西、甘肅等地建成20戶示范工程，對增加水量、提高供水水質發揮重要作用，顯著提高了雨水集蓄利用技術水平。其中一體化窖水生物慢濾技術模式已列入2012年農業科技成果轉化項目，已在山東省長島縣建成50多戶示范工程。

4.主要創新點

（1）一體化水窖生物慢濾凈化裝置，將生物慢濾引入雨水凈化，使生物慢濾結構成為蓄水結構的組成部分。與現有技術相比，該裝置具有凈化效果好、造價低、施工方便、就地取材、運行簡單方便等特點，為國內外首創。

（2）屋頂集雨自動沖洗棄流及粗濾一體化裝置，實現了屋頂集雨系統降雨初期自動沖洗棄流和粗濾，有效提高進窖雨水的水質，減輕勞動強度。

（3）獲得發明專利2項：一種利用土壤固化材料修建蓄水設施的施工方法，利用土壤固化材料修建蓄水設施的施工方法；獲得實用新型專利1項：一種自動供水控制裝置。

（十）村級雨水安全集蓄與利用技術模式

1.技術模式

利用天然林草地山坡匯集雨水，形成了小水塘蓄水、自流管道輸水、生物慢濾水質凈化系統凈水、清水池/高位水池、自流供水到集中供水點或供水入戶（水窖）的工程技術模式：①天然集流面利用村子附近的自然山坡（山谷），通過修建環山渠和截流匯流溝，增大集雨水量；②蓄水設施位于集流坡面匯水的山谷出口處，改建原有小型水庫，收集自然坡面雨水；③水質凈化采用生物慢濾凈化系統，包括原水池、慢濾池、清水池、輸水管道；利用地形高差，原水自流進入慢濾池，慢濾池的進水口裝有浮球閥，可根據慢濾池要求的處理水量自動控制其進水量和濾速；慢濾凈化后的水經管道進入下游的清水池；④清水池位置高于用水點高程，可通過配水管網自流將水送到村。

2.創新點

（1）形成了集中式雨水集蓄利用生物慢濾凈化模式，與采用凈化器水處理相比，減少建設投資50%以上，節約運行成本80%以上，適宜在海島地區及南方山丘區推廣應用。

（2）獲得實用新型專利2項：雨水集蓄生物慢濾裝置，屋頂集雨自動沖洗棄流裝置。

（十一）農村飲水安全信息管理系統

1.系統組成與功能

系統基本功能為基礎信息采集，信息管理服務，通知、公告、新聞與政策法規發布，網上辦公，用戶管理與系統維護等。系統具備農村供水信息實時收集、發布、智能查詢、統計分析、系統數據庫定期備份與數據恢復等功能；能夠實現農村飲水安全現狀、工程規劃、工程建設及運行管理數據的采集、處理、分析等功能，及時反映農村飲水安全工程建設進展狀況；能夠統計和匯總各地到村的農村飲水安全工程情況，為行業主管部門及時、準確地掌握情況、編制規劃提供依據；系統能夠發布通知、公告，網上辦公，具備升級擴展功能。該技術已列入《2011年度水利先進實用技術重點推廣指導目錄》。

2.主要創新點

（1）系統是我國農村供水領域第一個覆蓋全國農村飲水安全工程建設與管理全過程的信息管理系統，能夠對農村飲水安全現狀、工程規劃、工程建設、工程建后運行管理信息進行全面、系統管理，為國內首創。

（2）系統采用B/S結構和多層架構體系，首次建立完備的農村飲水安全信息數據庫，涵蓋數據的收集、傳輸、處理、應用、挖掘，并采取多重安全保障措施，解決上報數據不及時、不連續、不完整、不準確、不統一等問題，為管理決策和編制飲水安全工程規劃提供有效支持。

（3）與國內同類產品相比，系統覆蓋范圍廣、功能模塊劃分清晰、便于用戶理解和操作，系統數據庫完備，具備定期備份與數據恢復等功能，技術上達到國內領先水平。已獲得軟件著作登記權1項：農村飲水安全管理信息系統。

（十二）農村供水工程設計標準化、信息化集成技術

該集成技術由農村供水工程規劃設計指南（以下簡稱指南）、農村供水工程設計圖集（以下簡稱圖集）與計算機輔助設計軟件組成，三者相輔相成，為編制農村供水工程可行性研究報告和初步設計提供技術指南、設計圖例和計算機輔助設計手段。該集成技術已列入《2011年度水利先進實用技術重點推廣指導目錄》。

1.農村供水工程規劃設計指南

指南包括一般規定、區域供水工程規劃、集中供水工程規劃設計和分散式供水工程設計集中匯集了近年來農村供水工程規劃設計的新思路、新方法、新技術和新工藝。

2.農村供水工程設計圖集

圖集涵蓋農村供水工程設計的全過程。包括供水工程總圖、水廠總體設計和取水、輸水、凈水、配水及電氣與自控設計工藝圖、結構圖和說明，總體圖、單體圖和局部放大圖相互補充，總體達到初步設計以上要求。圖集突出農村供水工程特點和技術工藝的先進性、實用性、成熟性，供水規模以2000～5000m³/d為主，也有50～500m³/d小型工程設計，能夠為農村供水工程設計提供借鑒和參考。

3.農村供水工程計算機輔助設計軟件

軟件具有工程設計、信息管理、系統管理和系統幫助四大功能，滿足不同水源條件、水質特點、供水規模及地形地質等條件的供水工程設計需要。通過采用人機對話、引導用戶輸入參數的模式，完成工程各個環節的設計，包括取水工程、輸水工程、凈水工程、配水工程、調節構筑物、水廠總體設計、泵站、電氣、投資估算等內容，自動生成可行性研究報告和初步設計文件、管網水力計算圖等，可有效提高設計水平和工作效率。

4.主要創新點

（1）吸收了近年來國內外最新成果，匯集了農村供水工程設計的全過程，包括取水、輸水、凈水、配水以及調節構筑物、水廠總體設計、泵站、電氣與自控等各個環節，采用了最新標準設計及工藝參數，設計深度達到初步設計以上要求，實現了集成創新。

（2）農村供水工程設計圖集填補國內空白，環狀與枝狀混合管網優化設計軟件、組合式凈水構筑物、供水定額標準設計與校核方法為國內首創。

（3）該成果獲得發明專利3項：一種建立圖紙數據庫的方法及裝置，自調式管道恒效混合器，一種復合集流場及制作方法；獲得軟件著作登記權3件：農村供水工程輔助設計及信息管理系統v1.0，農村供水工程圖紙數據庫系統v1.0。

（十三）農村供水管網安全監控與漏失檢測成套技術

成套技術包括供水管網壓力自動監測與報警系統、丘陵山區供水管道減壓儲水裝置及管網漏失檢測技術及設備，是保障規模化集中供水管網安全運行的關鍵技術。

1.管網壓力自動監測與安全報警系統

系統由布置在管道壓力監測點的壓力監測裝置、加壓水泵啟停的變頻控制器和監控中心組成。在設定供水管網的上限壓力條件下，通過無線數據傳輸系統對管網上各壓力觀測點的壓力進行實時監測、現場顯示，設定壓力下限，低于設定值時現場可聲光報警；當上位機收到某一壓力觀測點的壓力低于設定值時，顯示器上顯示該觀測點名稱，工控機立刻啟動聲光報警系統，方便值班人員在第一時間趕赴現場進行處理。

2.丘陵山區供水管道減壓儲水裝置

裝置由玻璃鋼儲水容器、水力驅動浮球進水閥、導水管、活節、檢修開孔及盲板、活節、浮球開關、球桿及浮球、進排氣閥、彎管及濾網、指針式壓力表、水位指示管、安全及泄空閥、出水閥組成。裝置具有可靠的減壓作用，可減小由高地向低地輸水的重力輸水水壓，減小下游管道的公稱壓力，防止爆管，降低工程造價。同時具有自動進排氣、自動泄壓、水位指示、調節供水流量，而且不造成水質二次污染。

3.農村供水管網漏失檢測設備

針對我國農村供水管網管材大量使用PE、PPR、PVC等非金屬材料，水壓低、缺少閥門井或檢查口，許多檢漏設備無法使用的現實，研制了新型IWHRADL2008型聽漏儀。聽漏儀由主機、探頭和耳機組成。通過應用低噪聲有源傳感器、高級特制耳機，優化濾波電路設計和電路參數等措施，技術性能達到國際先進水平，適用于各種管材，管徑在50～300mm之間，管網末端壓力2.0Pa以上。通過在烏魯木齊、昆明和蕪湖水司供水管網檢漏中應用，定位準確率達到100%（管道埋深2m以內），定位精度不大于0.3m。

4.主要創新點

（1）集成應用加壓水泵變頻控制器、供水管道壓力監測、傳輸裝置、工業控制機與自動警系統，實現了供水管網首端壓力與關鍵節點壓力的自動監控與預警，有效防止管網壓力破壞，及時提示管理人員巡查和處理。該系統已取得實用新型專利1項：村鎮供水管網壓力安全調控報警裝置。

（2）通過優化設計儲水罐容積和結構，并與水力驅動浮球進水閥、快速排氣閥有效組合，有效消減上游管道最高流量和壓力，防止爆管，有效降低下游管道壓力等級和工程造價，為國內首創。獲得實用新型專利1項：丘陵山區供水管道上給水減壓儲水裝置。

（3）WHRADL2008型聽漏儀，采用D類功放電路，在不降低功率的同時，大大降低了電路功耗，延長了聽漏儀中的電池壽命；研制的低噪聲有源傳感器、優化濾波電路和功率放大電路、增加耳機匹配濾波電路等，有效地提高了檢漏準確度，具有明顯的創新性。該聽漏儀已獲得實用新型專利1項：供水管網泄漏檢測儀。

（十四）農村小流域污染生態防控工程技術體系

1.體系構成與效果

以南京市江寧區小流域為例，構建了由生態溝渠恢復、穩定塘、植被緩沖帶、生態護坡和跌水設施構成的污染生態防控工程技術體系。①生態溝渠恢復技術，包括河道清淤、自然河道形態恢復、水葫蘆、水花生等入侵植物清理、植被群落自然恢復；②穩定塘防控技術，包括利用流域內現有天然坑塘和新建穩定塘，接納生活和工業廢污水、降雨徑流和農田排水，利用塘內植物的微生物凈化功能，配合使用曝氣增氧、強化沉淀等方法去除廢污水中有毒有機物質；利用其緩沖功能，削減洪峰，去除地表徑流中的泥沙，減少對下游水體沖擊；③植被緩沖技術，由溝渠兩側栽種當地適宜、具有發達根系的樹木和草皮，或利用自然恢復過程中蒿類雜草的先鋒植物迅速形成植被覆蓋度，截留污染物；待穩定后，逐步將野生植物替換成具有觀賞和經濟價值的林木和草地；④生態護坡技術，采用60cm×60cm×15cm的透水網格，網格中覆土播撒根系發達、地表生物量大的耐旱草種，增加植被覆蓋度，穩定河流堤岸，增加生物多樣性，以減少水土流失，改善水體景觀質量；⑤跌水設施，可建成滾水壩形式或水流垂直落下形式，也可單獨修建，或與涵閘、路橋結合修建，增加水體氧氣含量，提高水體自凈能力，增加景觀美感。

運行觀測結果顯示，該模式有效地削減了水體污染負荷，使流域出口主要水質指標達到或基本達到Ⅲ類水體質量標準；應用前后對比，水體TN去除率79%、TP去除率75%、COD去除率64%，效果顯著。

2.主要創新點

體系集生態溝渠、穩定塘、植被緩沖、生態護坡、跌水設施等人工、自然生態技術于一體，污染防控效果顯著，實現了集成創新。

（十五）農村生活污水處理技術模式

根據不同區域農村生產力發展水平、自然氣候特點，開發了多功能折流生物反應器技術、多介質生物濾池技術、多介質人工濕地技術、多介質毛管滲濾和地下滲濾處理生活污水關鍵技術，組合形成了不同類型農村生活污水處理技術模式6套，其中集中式處理技術模式3套，分散式處理技術模式3套。

1.集中式生活污水處理技術模式

包括多介質生物濾池與人工濕地組合模式、多功能折流反應器與多介質生物濾池組合模式、多功能折流反應器與多介質生物濾池、毛管滲濾及人工濕地組合技術模式。這些模式已在江蘇省張家港市和北京市順義區示范工程應用。

2.分散式生活污水處理技術模式

包括單戶或聯戶地下滲濾、地下毛管滲濾和人工濕地技術模式。這些模式已在四川省眉山市、浙江省嘉善縣和上海市閔行區建成試點示范工程。

3.主要創新點

（1）開發形成了適于農村生活污水處理的關鍵技術5項，即多功能折流生物反應器技術、多介質生物濾池技術、多介質人工濕地技術、多介質毛管滲濾技術和地下滲濾技術。

（2）組合形成的農村生活污水處理技術模式，具有低成本、少維護、生態化、效果好的特點，可應用推廣。

（3）該成果獲得發明專利2項：一種人工快速滲濾系統污水脫氮方法及應用，一種高效廢水生態處理裝置及其方法；獲得實用新型專利4項：一種人工填料地下滲濾生活污水處理系統，多介質地下滲濾鄉村污水處理系統的裝置，一種具有多功能折流的鄉村污水處理裝置，深層布水多介質生態濕地污水處理系統的裝置。

（十六）不同類型地區農村安全供水工程技術模式

針對南方平原區、西南山丘區、華北劣質地下水地區等不同水源和地形條件，形成了不同類型農村安全供水工程技術模式。

1.平原區農村規模化集中供水工程技術模式

針對南方平原區地表水源普遍存在低濁、高藻、微污染等水質特點，研究形成了低濁度水、微污染水和高藻水凈化技術模式：①慢濾+消毒或混凝+快濾+消毒技術模式；②生物預處理或化學氧化處理+混凝沉淀+過濾+消毒或混凝沉淀+過濾+活性炭過濾+消毒技術模式；③氣浮+混凝+過濾+消毒技術模式。

在此基礎上，針對江蘇省宿遷市水源特點，即一般時期水質為Ⅱ～Ⅲ類地表水，汛期有機質超標，采用常規處理工藝（網格絮凝+平流沉淀池+V形濾池）+活性炭過濾深度處理+二氧化氯消毒技術模式，建成農村供水示范工程。工程供水規模14327m³/d，能有效去除不同時期水源中的微量有機物，出廠水質達標，全成本水價低，農民可接受。

2.山丘區農村適度規模供水工程技術模式

一般山丘區地表水源水質良好，可直接進行消毒處理或常規凈化處理。推薦水質凈化技術模式有5種：①直接消毒；②常規凈水工藝+消毒；③接觸過濾或慢濾+消毒；④混凝沉淀+過濾+消毒；⑤預沉淀處理+混凝沉淀+快濾+消毒技術模式。在工程設計上，應充分利用高位水庫、高山湖泊或山溪等地形條件，采用重力自流系統。

3.農村分質供水工程技術模式

在劣質地下水地區、又沒有好水源可替代的條件下，采用分質供水是解決飲水安全和其他生活用水的有效途徑。推薦技術模式2種：①常規管道供應日常生活用水+采用跨鄉村規模化反滲透處理的桶裝水供飲用水模式。該模式已在河北省東光縣和天津市武清區、靜海縣等地成功應用，現階段最為經濟可行。②采用反滲透等技術處理劣質水后，按一定比例與未處理水混合，直接供水到戶。該模式已在滄州地區應用，適用于地下水中氟/鹽含量較低的水質，但投資和運行費用較高，僅適用于經濟發達地區中小型供水工程。

4.主要創新點

（1）在國內首次系統提出了典型區域農村安全供水技術模式，特別是分質供水工程技術與管理模式，技術經濟可行，適宜農村特點，具有良好的應用價值。

（2）該成果獲得發明專利1項：一種促進水體中鎂離子在較低pH值下生成沉淀的技術；獲得軟件著作權1項：農村飲水工程管材與水泵優選系統軟件1.0。

三、示范應用效果

本項目與《全國農村飲水安全工程“十一五”規劃》同步實施。在項目組織實施過程中，堅持以農村飲水安全工程建設需求為導向，以解決共性關鍵技術問題、支撐行業發展為根本，突出開發先進實用技術和設備，突出技術集成與試點示范應用，著力與工程建設緊密結合，研究解決一批共性關鍵技術、研發形成了一批成熟配套技術及設備，建成了12個產業化基地和98處新技術、新設備、新模式試點示范工程，充分發揮了科技示范與引領作用，全面提升了行業技術水平和科技支撐能力，取得了顯著的社會經濟效益。