摘要:生物慢濾技術在解決農村中小水廠水質達標方面顯示出了強大的生命力，它具有結構簡單、運行穩定、造價和運行成低廉、管理簡單、水質處理效果良好等特點，具有廣闊的推廣應用價值。
　　關鍵詞：生物慢濾，飲水安全
　　一、生物慢濾的提出與推廣應用
　　我縣實施“十一五”農村飲水安全工程規劃以來，水廠規模均難以達到“千噸萬人”這一規模，集中供水工程普遍具有規模較小的特點。農村水廠規模小，最大的一個問題就是供水水質難以保證，并由此產生惡性循環，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以保證供水水質時，除一次性投資相對較大難以承受外，運行成本、管理技術、管理人才對于廣大農村來說更是一個難以解決的問題。因此在結合我縣山區經濟發展水平較低和地理條件，大力的推廣生物慢濾技術在安全飲水工程中的應用有其現實的意義，先后在我縣草盤地鎮伍桂村供水站、陶河鄉陶河供水站等工程中實施，經過近一年多來的生產運行，生物慢濾技術在解決農村中小水廠水質達標方面顯示出了強大的生命力，它既解決了農村水廠水質達標問題，又解決了成本太高、技術要求太高等等難題，同時它具有結構簡單、運行穩定、造價和運行成本低廉、管理簡單、水質處理效果良好等優點，具有廣闊的推廣應用價值。
　　
　　二、生物慢濾技術的基本原理
　　生物濾膜的形成及其維持是生物慢濾技術的關鍵。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，這就為水流中的微生物的生長提供了營養。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控制在安全飲用水的標準指標內。慢濾池中的濾層中所吸附的有機物及礦物質為微生物的生長繁殖提供了營養，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化成亞硝酸，又在硝化菌作用下轉化為硝酸；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。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，或在濾層內死亡，成為其他菌體的營養源。
　　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，通過細砂和生物膜的過濾、絮凝，使水體的渾濁度、鐵錳含量、溶解性總固體個數等指標均能達到國家規定的標準。我們多次對伍桂村供水站水質資料實踐抽樣表明，經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％，細菌總數去除率在50％以上，對重金屬、有機物的去除效果也較好。經過生物慢濾技術凈化出廠的水，經適當消毒即可達到國家飲用水衛生標準。
　　三、生物慢濾的工藝流程與技術要求
　　現以我縣伍桂村農村安全飲水工程為例，介紹生物慢濾的工藝流程和相關的技術要求（詳見后附《流程圖》與《粗濾池與慢濾池結構圖》）：
　　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上游2200米的小巖河嶺河中，利用地理位置較高優勢，修建漿砌塊石攔河堰，在攔河堰內設一內徑為2米的干砌石井,起粗過濾作用.根椐日供水量及水質特點，本次設計過濾池采用普通快濾池與生物慢濾池相結合原則,其中:
　　1）、豎式粗濾池：
　　設計流速為1.0m/H，過濾用水量Q=181/24=7.54m3/H；因此設計粗濾池面積為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計標準要求，使大腸感菌控制在飲用水標準范圍內，利用生物慢濾過濾。生物慢濾池設計流速為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、主要技術參數：
　　1、粗濾池的構造要求
　　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，節約建筑成本，二便于粗濾池的反沖洗。
　　設計濾速：一般取0.5—1.2m/H,根據水質情況具體設計.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、均不得含有石灰質的濾料，以石英巖質為宜。濾料下部為承托層，采用礫石、卵石，但不得含有石灰質的石料。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

                 
　　生物濾膜產生的主要條件：要有濾料作為培養基體。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，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，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，由可以適應一般常規水處理條件。并達到期一般常規水處理效果。
　　四、生物慢濾的優缺點
　　生物慢濾技術具有如下優點：
　　(1)無需投加混凝劑甚至是消毒劑，水處理過程生態、環保。即節約了成本，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水處理和一體化設施水處理中是較難把握的一個技術問題，少了達不到效果，多了對人體又有毒害。正是基于這一點，生物慢濾技術值得我們推廣應用。
　　(2)當規模不大時，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凈化設施均需3-5萬元，而運用生物慢濾技術其投資不會超過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、衛生、可靠，水質滿足供水水質要求，并且更環保、更生態、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。
　　生物慢濾技術局限性：
　　(1)生物慢濾技術對于供水規模的要求：在供水規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生2.4-7.2噸水。因此，當供水規模較大時，運用生物慢濾技術反而不經濟。
　　(2)生物慢濾對水質的要求: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，應輔以沉砂池和粗濾池，鐵、錳含量較大的水源應輔以曝氣措施等。
　　（3）生物慢濾對地形條件的要求：生物慢濾技術更適合山區地形一些，可以利用有利的水位控制條件，實現取水、水處理、供水自壓自流。對于平原湖區則需輔以提水措施。
　　五、建議和結論
　　生物慢濾技術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，特別適合山區丘陵地帶中小型供水工程。因此，在廣大農村和集鎮興建日供水規模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，要優先運用推廣生物慢濾技術，精心設計為農民降低成本，節省投資，確保農村飲水工程“水質達標、水量充足、長效運行、群眾滿意”。