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趙志偉，重慶大學教授、博士生導師， “中國水業(yè)人物·教學與科研貢獻獎”獲得者，兼任中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會青年工作者委員會副主任、《凈水技術(shù)》青年編委。主要從事飲用水安全保障與水環(huán)境保護方面的應用基礎(chǔ)研究與工程實踐工作。

由于農(nóng)村發(fā)展的歷史特性，農(nóng)村供水受自然地理、經(jīng)濟發(fā)展等多種因素影響，極大限制了農(nóng)村生活生產(chǎn)與新農(nóng)村建設(shè)。“十八大”以來，國家政策持續(xù)關(guān)注農(nóng)村供水安全，財政支持力度持續(xù)增加，已建成大量集中供水工程，農(nóng)村供水 實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。

根據(jù)水利部《2019 年農(nóng)村水利水電工作年度報 告》、2021 年中央一號文件，截至 2019 年，全國整體完成農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程，17 個省份完成農(nóng)村飲水安全脫貧攻堅任務，農(nóng)村集中供水率達到 87%，自來水普及率達到 82%，農(nóng)村飲水工作進入實施農(nóng)村供水保障工程階段，有條件地區(qū)率先進入城 鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)階段?，F(xiàn)階段，農(nóng)村供水已形成城鄉(xiāng)一體化供水、小型集中供水、分散供水并存的城鄉(xiāng)統(tǒng)籌供水格局，是未來一定時期內(nèi)農(nóng)村供水面臨的基本局面。

在城鄉(xiāng)統(tǒng)籌背景下，隨著新時代農(nóng)村生活水平的提高，廣大農(nóng)民群眾在飲水方面提出了更高要求。在新時代政策背景和新的水質(zhì)標準約束下，大量已有農(nóng)村供水工程面臨新的發(fā)展形勢，在工程提標改造方面面臨諸多新挑戰(zhàn)。

自新中國成立以來，國家對農(nóng)村飲用水保障與飲水安全的相關(guān)工作和財政投入持續(xù)發(fā)力，經(jīng)歷了從解決農(nóng)村飲水困難到關(guān)注農(nóng)村飲水安全兩個工作階段。

建國初期—20世紀80年代，主要通過灌溉工程等小型農(nóng)田水利工程解決人畜飲水問題，以防病改水為主；20 世紀90年代—2005年，主要通過國家規(guī)劃實施，解決農(nóng)村飲水困難。自2005年開始，農(nóng)村供水從解決飲水困難階段進入農(nóng)村飲水安全階段，通過“十一五”“十二五” “十三五”這3個“五年計劃”，分別投入400 多億元、1600億元、2000多億元，著力解決了6.7億農(nóng)村人口飲用水保障與安全問題。從“十四五”開始,在我國脫貧攻堅戰(zhàn)取得了全面勝利的大好形勢下，農(nóng)村供水進入了新階段，工作重心將轉(zhuǎn)為強化農(nóng)村供水保障、助力全面推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。

農(nóng)村供水安全是廣大農(nóng)民群眾生活和生產(chǎn)的最基本保障，是解決“三農(nóng)”問題的重要工作之一，是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要支撐。歷年國家一號文件都對農(nóng)村供水做出了重點要求和重要工作部署(表1) 。

分析歷年中央一號文件有關(guān)農(nóng)村供水的要求可知，我國已整體完成農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程，加強農(nóng)村飲用水水源地建設(shè)與水質(zhì)安全監(jiān)測、推進城鄉(xiāng)供水一體化、完善農(nóng)村水價水費與工程長效運行機制已成為農(nóng)村供水工作的重點。因此，工程持續(xù)長效運行和水質(zhì)安全是未來農(nóng)村供水工作的重中之重，是關(guān)乎鄉(xiāng)村振興的重要著力點。

為保證農(nóng)村居民生活飲用水水質(zhì)安全衛(wèi)生，逐步達到國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》 ( GB 5749— 1985)的要求，保護廣大農(nóng)村人民群眾的身體健康，促進農(nóng)村改水事業(yè)的發(fā)展，全國愛衛(wèi)會、衛(wèi)生部制定了《農(nóng)村實施<生活飲用水衛(wèi)生標準>準則》。該準則以《生活飲用水衛(wèi)生標準》為基礎(chǔ)依據(jù)，考慮了經(jīng)濟、地理等因素所致的水源選擇和處理條件受到限制的情況，提出了生活飲用水水質(zhì)分級要求，可對某些指標適當放寬要求。

在《生活飲用水衛(wèi)生標準》 (GB 5749—2006) 中，部分指標對農(nóng)村供水做了放寬性要求。對于農(nóng)村日供水在1000t以下(或供水人口在1萬人以下)的集中式供水和分散式供水，在保證飲用水安全的基礎(chǔ)上，對10項感官性狀和一般理化指標、1項微生物指標及3項毒理學指標，提出了放寬限值，過渡性解決了我國地域廣大、城鄉(xiāng)發(fā)展不均衡等實際限制造成農(nóng)村供水難以達到與城市飲用水相同水質(zhì)要求的現(xiàn)實問題。

近年來，隨著農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與水源地保護工作的不斷推進，農(nóng)村供水條件得到了實質(zhì)性改善，廣大農(nóng)民群眾對飲水要求也不僅限于有水喝，逐步轉(zhuǎn)向喝好水。在此背景下，2021年國家發(fā)布《生活飲用水衛(wèi)生標準》征求意見稿，新的標準對涉及農(nóng)村供水的小型集中式供水工程水質(zhì)指標進行了修訂，刪除了2006年版標準中對小型集中式供水和分散式供水部分水質(zhì)指標及限值的過渡性要求。同時，結(jié)合現(xiàn)階段我國小型集中式供水和分散式供水的現(xiàn)狀，因水源與凈水技術(shù)限制，對菌落總數(shù)、氟化物、硝酸鹽(以 N 計)和渾濁度這4項指標保留了過渡性要求。

現(xiàn)階段，在國家政策持續(xù)關(guān)注、財政支持力度持續(xù)增加下，已建成大量農(nóng)村供水工程，農(nóng)村供水實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。截至2019年，全國整體完成農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程，17個省份完成農(nóng)村飲水安全脫貧攻堅任務，農(nóng)村集中供水率達到 87%、自來水普及率達到 82%。

目前，農(nóng)村供水主要存在3種供水模式：城鄉(xiāng)統(tǒng)一供水、小型集中供水和分散供水。城鄉(xiāng)統(tǒng)一供水模式下，水源與水處理工藝即為城市供水水源與凈水工藝，而小型集中供水和分散供水的水源與水處理工藝則為獨立水源、工藝獨立運行。

根據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站2009年—2018年農(nóng)村飲用水水源地水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，農(nóng)村飲用水水源地的監(jiān)測點位從124個增加到2249個，水質(zhì)達標率從42.7%提高到72.9%。同期，地下飲用水水源地水質(zhì)達標比例整體持續(xù)偏低，達標率一直處于 50.0% ~ 60.0%。2015年—2018年，農(nóng)村地下飲用水水源地均為II、III、IV、V類水，II類和III類水質(zhì)點位比例有所降低，而IV類水質(zhì)點位比例明顯增加，地下飲用水水源地水質(zhì)略有變差趨勢 (表 2 ~ 表 3)。

表 3 農(nóng)村地下飲用水水源地水質(zhì)監(jiān)測指標超標比例

南方地區(qū)小型集中供水水源多為水庫、池塘和小型河溪等地表水，水源水量相對較穩(wěn)定，水質(zhì)多呈季節(jié)性和氣候性變化。夏季多雨季節(jié)，水源水量充沛，水質(zhì)相對較好，但仍然存在暴雨季節(jié)水質(zhì)高濁的普遍現(xiàn)象；冬季枯水期，水源水質(zhì)有機物、氨氮偏高問題突出，個別地區(qū)存在因枯水期水位低造成的短時性鐵、錳超標等問題。

對于北方地區(qū)的小型集中供水，除以地表水為水源外，地下水也是主要的供水水源。受地質(zhì)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等的影響，部分地下水水源存在鐵、錳、砷、 氟、硝酸鹽和農(nóng)藥超標的問題。此外，對于人口分布分散的偏遠農(nóng)村地區(qū)，供水模式多為分散供水，水源多為自備地下水井、水窖等，由于水源防護措施不到位，個別分散水源存在有機物、細菌學指標超標的問題。

以地表水為水源的小型集中供水工程水處理工藝多為“混凝-沉淀-過濾-消毒”常規(guī)工藝，運管模式多為固定非專業(yè)人員值守、專業(yè)人員定期巡檢等。

(1)混凝工藝多為穿孔旋流池或普通網(wǎng)格絮凝池，以計量泵加藥、水力混合絮凝為主。由于原水水質(zhì)波動，混凝加藥工藝多采用定量投加系統(tǒng)，缺乏基于水質(zhì)與混凝工藝特性的智能調(diào)節(jié)能力，經(jīng)常導致絮體小、散、少，可沉降性差，甚至出現(xiàn)出水絮凝不完全等問題。此外，由于進水夾氣、配水井進氣等原因，部分網(wǎng)格存在絮體上浮等現(xiàn)象。

(2)沉淀工藝多采用斜管沉淀池，人工控制排泥及沖洗。由于缺乏專業(yè)運維人員，多數(shù)濾池存在斜管堵塞、藻類滋生、排泥不徹底等問題，導致沉淀效率不高、甚至出水可見大量絮體等問題，極大增加濾池負荷。

(3)過濾工藝多采用虹吸濾池或無閥濾池，濾料多為石英石或無煙煤，運行采用水力自動控制濾池反洗。多數(shù)農(nóng)村供水工程中，由于前序工藝處理效果不佳，濾池普遍存在反洗效果不佳、濾料流失、 濾床板結(jié)等問題。

(4)消毒工藝多以二氧化氯為主要消毒藥劑，采用計量泵固定劑量投加，少數(shù)水廠仍采用投加消毒粉或消毒片劑的方式。二氧化氯采用雙藥現(xiàn)場制備，存在原藥存儲不規(guī)范、藥劑活性不足、消毒效果欠佳的問題。此外，由于缺乏專業(yè)運維人員，消毒劑劑量控制不夠精細，加之原水水質(zhì)波動，部分水廠出廠水、管網(wǎng)末端水的細菌學指標和消毒副產(chǎn)物超標問題嚴重。

以地下水為水源的農(nóng)村供水工程，由于水質(zhì)相對較好，多數(shù)無凈化處理工程，直接供水，僅有小部分農(nóng)村地下水供水工程進行了消毒藥劑投加。對于特殊地質(zhì)地區(qū)，地下水存在砷、氟、鐵、錳超標等地域性污染，在這些地區(qū)的地下水供水通常采用設(shè)備式水處理設(shè)施對特定污染物進行一定去除，但由于管理不到位、技術(shù)力量不足等因素，設(shè)備式水處理設(shè)施多存在運行不穩(wěn)定、維護不及時等問題。

此外，現(xiàn)有農(nóng)村小型集中供水工程普遍缺乏水質(zhì)應急處理工藝單元，而小型集中供水工程水源水質(zhì)波動性大，導致常規(guī)凈水工藝運行穩(wěn)定性欠佳、工藝運行難以適應水質(zhì)波動、抗沖擊負荷能力不足，在原水水質(zhì)波動期難以實現(xiàn)出水水質(zhì)穩(wěn)定達標(圖1)。因此，現(xiàn)有農(nóng)村小型集中供水工程亟待加強應急能力建設(shè)。

圖 1 地表水源農(nóng)村小型集中供水工程常規(guī)水處理工藝

在農(nóng)村小型集中供水工程中，供水管網(wǎng)大多屬于典型的枝狀管網(wǎng)。一方面，農(nóng)村用水存在典型的周期性變化、用水量分布不均，造成管網(wǎng)水齡差異較大、余氯分布不均、水質(zhì)變化較大。另一方面，由于枝狀管網(wǎng)的特殊布置形式，因管網(wǎng)爆管等因素造成的停水事件影響較為廣泛。

此外，農(nóng)村地區(qū)施工水平較低、管網(wǎng)埋深較淺、管道材質(zhì)多為塑料管或鍍鋅鐵管、后期運維易受農(nóng)村生活生產(chǎn)破壞、水量計量欠精細(圖2)，由此造成的管網(wǎng)漏損是目前多數(shù)農(nóng)村供水工程中無效供水量最大、最難控制和最不易發(fā)現(xiàn)的問題。

因此，作為農(nóng)村供水工程中保障供水效率和水質(zhì)安全的重要環(huán)節(jié)，管網(wǎng)建設(shè)是當前農(nóng)村供水面臨的一項艱巨任務。

目前，農(nóng)村小型集中供水工程的設(shè)計建設(shè)大多依據(jù)已有農(nóng)村供水工程或復制城市供水工程設(shè)計相關(guān)經(jīng)驗，無法全面滿足新時代廣大農(nóng)民群眾對飲水的要求。依據(jù)農(nóng)民群眾對飲水安全的新需求，農(nóng)村供水工程設(shè)計建設(shè)應更加關(guān)注水源安全論證、水質(zhì)水量水壓協(xié)同保障，依據(jù)“建大、并中、減小” 的原則，突出集成化、高標準建設(shè)。在農(nóng)村供水工藝選擇與設(shè)施設(shè)備論證方面，應更加注重水質(zhì)變化的應急能力建設(shè)、特殊水質(zhì)凈化技術(shù)集成應用、衛(wèi)生消毒技術(shù)的安全性與實用性設(shè)計、智能化集成設(shè)備的開發(fā)與應用，確保新建農(nóng)村供水工程適應農(nóng)民群眾生產(chǎn)生活對供水的新需求，能夠長期服務農(nóng)村生活生產(chǎn)，助力鄉(xiāng)村振興。

從運行管理角度，目前大多農(nóng)村小型集中供水工程采用“非專業(yè)人員駐廠+專業(yè)人員定期巡檢”的運管模式。大量農(nóng)村供水工程由村委會直接管理，一線人員多為村干部或臨時雇傭的非專業(yè)人員，應對工藝運行狀況改變能力明顯不足。此外，生產(chǎn)設(shè)備自動化程度低、用水計量體系建設(shè)亟待完善、水價機制尚不成熟、信息化管理水平低、社會資本參與農(nóng)村供水程度較低、“源頭到龍頭”水質(zhì)監(jiān)測體系尚未形成，也是新時代農(nóng)村供水工程建設(shè)面臨的重要任務。

自2020年開始，國家一號文件連續(xù)對農(nóng)村供水提出了重要工作部署，指出有條件的地區(qū)將城市管網(wǎng)向農(nóng)村延伸、推進城鄉(xiāng)供水一體化。城鄉(xiāng)供水一體化，旨在促進農(nóng)村與城市飲水實現(xiàn)同水質(zhì)、同標準、同服務，滿足新時代廣大農(nóng)民群眾對飲水的新要求，服務鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。

城鄉(xiāng)供水一體化面臨的核心問題是管網(wǎng)建設(shè)與管網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定，城市管網(wǎng)延伸是有效高質(zhì)實現(xiàn)近郊農(nóng)村城鄉(xiāng)供水一體化的重要措施。與城市供水相比，管網(wǎng)延伸實現(xiàn)農(nóng)村同質(zhì)同源供水對供水水質(zhì)有了更高的要求。延伸管網(wǎng)管徑小、管網(wǎng)較長、多為樹狀管網(wǎng)，加之農(nóng)村用水日變化規(guī)律強、水量變化大，造成管網(wǎng)水質(zhì)和運行風險增加，多級加氯是保證管網(wǎng)水質(zhì)的重要措施，精細計量是保障管網(wǎng)高效運行的重要手段。因此，城鄉(xiāng)一體化供水模式下，供水管網(wǎng)設(shè)計建設(shè)與管材優(yōu)選、管網(wǎng)運行風險與漏損控制、水質(zhì)風險監(jiān)控、水齡與消毒副產(chǎn)物控制、長距離輸水龍頭水質(zhì)控制是亟待開展的重要研究工作。

城鄉(xiāng)供水一體化可以有效實現(xiàn)近郊農(nóng)村優(yōu)質(zhì)供水，然而，現(xiàn)有農(nóng)村供水工程體量龐大，依然存在大量不具備納入供水一體化基礎(chǔ)的小型集中供水工程，是提標改造的重要工程基礎(chǔ)。因此，現(xiàn)有小型集中供水工程升級改造是未來一段時期解決農(nóng)村供水問題的重要解決對策之一，應遵循“立足現(xiàn)實-標準約束-關(guān)口前移-系統(tǒng)優(yōu)化-應急保障-智能助力”的原則。

3. 2. 1 原水水質(zhì)控制

關(guān)口前移至原水水質(zhì)控制是農(nóng)村供水水質(zhì)保障的核心。農(nóng)村小型集中供水工程多采用湖庫、河流等地表水為水源，而地下水為水源的農(nóng)村供水工程原水水質(zhì)相對較好。因此，地表原水水質(zhì)控制是實現(xiàn)農(nóng)村供水安全保障的重要基礎(chǔ)。

首先，切實做好農(nóng)村小型集中供水水源地保護與水質(zhì)監(jiān)測是穩(wěn)定原水水質(zhì)的重要措施之一。農(nóng)村水源地保護較城市水源地保護尚有較遠的路要走，應加大上至各級政府部門、下至村委會對水源地保護的工作力度，加強水源地保護工作宣傳，提高廣大農(nóng)民群眾的水源地保護意識。同時，應建設(shè)農(nóng)村集中供水水源地水質(zhì)監(jiān)測體系與數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)水源地水質(zhì)實施動態(tài)監(jiān)測。此外，應加強農(nóng)村生活污水和垃圾處理、水源地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染管控等相關(guān)工作，從根本上強化水源地污染防治工作。

其次，應當研發(fā)推廣具有水源針對性的農(nóng)村小型集中供水工程取水凈水技術(shù)，保證原水水質(zhì)穩(wěn)定。根據(jù)水源地地質(zhì)特性，針對近水源村鎮(zhèn)開發(fā)應用河岸過濾取水、輻射井/滲渠取水技術(shù)，確保原水經(jīng)地殼過濾，實現(xiàn)高濁水等特殊水源的原水水質(zhì)穩(wěn)定。針對枯水期鐵、錳超標、季節(jié)性高藻等水質(zhì)特性，開發(fā)應用分層取水技術(shù)，確保在合適位置取水，保證原水水質(zhì)穩(wěn)定，實現(xiàn)原水水質(zhì)控制。

3. 2. 2 工藝優(yōu)化運行

現(xiàn)階段，已建成大量農(nóng)村小型集中供水工程，數(shù)量龐大且多采用“混凝-沉淀-過濾-消毒”傳統(tǒng)凈水工藝，大多為混凝土澆筑構(gòu)筑物。在如此現(xiàn)實條件下，將已有供水工程廢棄，新建供水工程顯然不是經(jīng)濟合理的解決辦法。因此，在國家相關(guān)水質(zhì)標準約束下，立足農(nóng)村供水工程體量龐大的現(xiàn)實，對現(xiàn)有供水工程的工藝優(yōu)化運行與改造是已有農(nóng)村供水工程提質(zhì)增效的重要解決途徑。

應在充分了解現(xiàn)有供水工程運行特性與原水水質(zhì)變化特性的基礎(chǔ)上，開發(fā)強化與優(yōu)化混凝技術(shù)、優(yōu)化沉淀池排泥與濾池排泥反洗自動控制技術(shù)、優(yōu)化與強化消毒單元運行，研發(fā)高效優(yōu)質(zhì)的復配混凝劑與消毒藥劑，實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化，建立農(nóng)村供水工程工藝多單元協(xié)同的水質(zhì)控制多級屏障體系，是現(xiàn)階段急需解決的技術(shù)問題。

從運行管理角度，智能化技術(shù)是未來解決農(nóng)村供水的重要手段。研發(fā)適合于農(nóng)村顯示運維條件的自動投藥控制系統(tǒng)與各單元自動控制技術(shù)，實現(xiàn)各工藝單元優(yōu)化運行。同時，應當開發(fā)適合于農(nóng)村現(xiàn)有管理水平的單元耦合控制技術(shù)，實現(xiàn)原水水質(zhì)變化下凈水工藝的智能調(diào)控。此外，應加快建設(shè)縣級以下農(nóng)村供水工程管控平臺，實現(xiàn)農(nóng)村供水工程統(tǒng)一運維、集中管理。

      3. 2. 3 應急能力構(gòu)建 

大量現(xiàn)有農(nóng)村小型集中供水工程采用“混凝- 沉淀-過濾-消毒”傳統(tǒng)凈水工藝，缺乏突發(fā)水質(zhì)惡化的應急處理能力，對季節(jié)性高濁、高藻、有機物超標等水質(zhì)變化，缺少應急處理單元。亟待開展季節(jié)性高濁、高藻、有機微污染、高氨氮等水質(zhì)惡化的應急處理技術(shù)研究，構(gòu)建應對季節(jié)性水源水質(zhì)問題的應急技術(shù)體系。通過相關(guān)設(shè)施設(shè)備研發(fā)應用，實現(xiàn)應急處理技術(shù)和相關(guān)工藝單元與傳統(tǒng)常規(guī)工藝的有效耦合，構(gòu)建標準化農(nóng)村供水工程應急保障技術(shù)體系，達到有效控制季節(jié)性水質(zhì)突變問題的最終目標。

受自然、地理、經(jīng)濟發(fā)展水平、水資源分布等因素影響，現(xiàn)階段及未來一定時期內(nèi)，分散供水工程是農(nóng)村供水的一種重要模式。分散供水工程中，大部分采用水井/水窖等自備水源或小型塘溪水源，多采用小型凈水設(shè)備，無設(shè)備直接飲用，供水保證率、水質(zhì)合格率不達標問題極為突出，與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略發(fā)展極不協(xié)調(diào)，是農(nóng)村供水工程推進過程中亟待解決的現(xiàn)實問題。

現(xiàn)階段，農(nóng)村供水取得了跨越式發(fā)展，已形成城鄉(xiāng)一體化供水、小型集中供水、分散供水并存的城鄉(xiāng)統(tǒng)籌供水格局。在新時代廣大農(nóng)民群眾更高的飲水要求背景下，在政策、標準和大量建成工程的多重約束下，農(nóng)村供水在水源、工藝運行、管網(wǎng)建設(shè)、運維管理等多方面面臨諸多新挑戰(zhàn)。城鄉(xiāng)供水一體化工程建設(shè)、小型集中供水工程升級改造、分散供水工程水質(zhì)提升是新時代農(nóng)村供水工作的重要內(nèi)容。新時代，管網(wǎng)建設(shè)運維與管網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)研發(fā)是城鄉(xiāng)供水一體化工作面臨的重要課題。小型集中供水工程升級改造，應遵循“立足現(xiàn)實-標準約束-關(guān)口前移-系統(tǒng)優(yōu)化-應急保障-智能助力”的原則，構(gòu)建農(nóng)村供水水質(zhì)安全保障多級屏障。水源保護與原水水質(zhì)穩(wěn)定、現(xiàn)有工藝優(yōu)化運行、應急技術(shù)與水處理單元建設(shè)、智能化膜法水處理技術(shù)與設(shè)備開發(fā)將是現(xiàn)有小型集中供水工程升級改造的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，分散供水設(shè)備設(shè)施開發(fā)應用也是分散供水工程水質(zhì)提升的重要方向。在此基礎(chǔ)上，農(nóng)村供水工程智能化改造、運行、維護與集中管控平臺建設(shè)也將成為農(nóng)村供水工程的最終出口。