石漠化农村饮用水生物慢滤技术初步研究

摘要

喀斯特石漠化地区由于其独特的地高水低、雨多地漏、石多土少和土薄易旱等特点，形成了独特的喀斯特工程型缺水，在水资源匮乏的地区，雨水常常是重要的水源。不少山区居民直接饮用被污染的河水、池塘水甚至雨水而无任何净水措施，水质大多不符合生活饮用水标准，饮水安全已成为喀斯特石漠化农村地区的重要问题。当地居民对改善水质有着迫切的需求，生物慢滤技术以其投资小、技术简单、管理方便、净水技术好的优势适合在喀斯特石漠化农村地区使用，本研究选择了“喀斯特高原毕节撒拉溪轻-中度石漠化综合整治示范区”作为研究区，于2013年5月-2015年1月间，通过问卷调查和水质抽样调查，确定示范区人畜饮水的基本情况，查阅文献、室内模拟实验，优化出适合喀斯特石漠化地区的生物慢滤技术体系、运行管理模式，核算工程造价成本，并修建生物慢滤池7口，通过对慢滤池出水水质分析，阐述了慢滤池的运行成果，总结了“撒拉溪模式”的生物慢滤技术集成，对慢滤池所带来的效益进行评价，最后对慢滤池的推广提出了合理的措施。
　　(1)研究区内农户用水来源以岩缝中出漏的泉水及屋面集雨为主，水中物理指标、微生物指标及硫化物指标超标，其中水源来源以屋面集雨为主的水窖中超标率更高。小水窖密封性较差，污染物易进入池体；取水过程中的二次污染和家禽散养导致的污染是其物理指标、微生物指标超标的主要原因。示范区附近的中小煤矿洗煤废水超标排放，导致示范区内饮用水中硫化物的超标。多数村民对水质不满意，希望水质得到改善，急需一种操作简便、投入小、净水效果好的水处理设施。
　　(2)室内模拟慢滤实验结果表明慢滤池对示范区主要污染物的去除效果较好，对浊度去除率可以达到90％以上；对硫化物及大肠杆菌的去除率也在60%以上。实验中发现陶粒对硫化物污染的去除有着更好的效果。根据实验结果分析，可在示范区采用生物慢滤技术对饮用水进行处理，在具体实施中加入陶粒以增加对硫化物污染的去除。
　　(3)优化和改进现有生物慢滤技术使用模式，设计出“撒拉溪示范区”式生物慢滤技术模式，即先蓄后滤以适应喀斯特石漠化工程性缺水地区的特殊情况，并设计集雨坡面、卵石阻滤及弃雨装置加大水源收集。实地示范证明此种模式适用于撒拉溪示范区。在存在工程性缺水的其他喀斯特石漠化地区，“撒拉溪示范区”式生物慢滤技术模式同样适用。
　　(4)慢滤池的施工流程为施工准备→浇筑承托板→浇筑地基→砌筑池体→装填滤料，供4-6人适用的小型慢滤池造价约为2200元，且仅需一次性投资，后续维护及清洗几乎不需费用，较市面其它饮水净水设施便宜。根据实地调查情况，大多数家庭都能承受的起这个价格。具体施工中应注意承托板安放时与池壁的连接；在慢滤池上加盖滤网以防蚊虫飞入；雨季建设慢滤池清洗滤料方便等问题。分别对水源来源以泉水为主的和以屋面集雨为主的慢滤系统选择一户进行重点监测，发现生物慢滤池中生物膜一般在运行45天左右初步形成，生物膜成熟以后对污染物的去除效果已经稳定，出水无色无味，浊度、色度去除率均稳定在95%以上，对硫化物的去除也稳定在60%左右，对大肠杆菌、菌落总数的去除率也稳定在90%以上，出水水质基本达到 GB5749-2006生活饮用水卫生标准中的规定。综合来看慢滤池的建设具有一定的经济效益和社会效益。
　　(5)通过实地示范成果及检测分析，证实了撒拉溪式的生物慢滤技术体系可有效解决石漠化地区饮水安全问题。对模式存在的问题进行了分析并提出部分农户家中蓄水池位置低可通过抽水机辅助提水；不易设集雨面地区考虑架设塑料薄膜集雨面以替代水泥砂浆集雨面的优化方案。撒拉溪式的生物慢滤技术体系推广可通过政府引导、示范样点扶持、村民参与、技术介绍、媒体宣传等方式。

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中文摘要

英文摘要

前言

(1)选题背景

(2)立题依据

(3)研究的理论意义

(4)研究的现实意义

一、研究现状

1.生物慢滤技术

2.喀斯特石漠化环境生物慢滤技术

3.研究进展与展望

二、研究设计

1. 研究目标与内容

2. 技术路线与方法

3. 研究区选择

三、喀斯特小流域人畜饮水现状调查及室内模拟分析

1 问卷调查及赋值分析

2 水样采集及检测方法

3 结果分析及水质评价

4模拟实验设计

四、生物慢滤池在喀斯特小流域运行模式构建

1 示范区运行模式构建的理论依据

2 示范区运行模式构建的基本条件

3 生物慢滤技术运行模式的技术体系

五、生物慢滤技术的研发与优化

1生物慢滤技术系统的优化

2 生物慢滤池的结构及滤料的优化

六、生物慢滤技术在喀斯特小流域运行技术示范

1示范点的分布与范围

2示范点的建设与效果

3技术示范

4技术要点与运行管理

七、效益监测评价

1水质评价方法与监测结果

2 数据结果分析

3 效益监测评价对比分析

八、生物慢滤池在喀斯特小流域运行模式的推广应用

1 模式存在问题与优化

2技术模式推广适宜性分析

3模式在喀斯特石漠化地区推广应用的保障措施

九、结论与讨论

参考文献

攻读学位期间科研成果

致谢

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