TGXAS-農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范編制說明

團體標準《農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范》（征求意見稿）編制說明一、項目來源根據廣西標準化協會《關于下達2021年第二十九批團體標準制定項目計劃的通知》桂標協﹝2021﹞77號精神，由桂林理工大學提出，桂林理工大學、廣西環(huán)保產業(yè)投資集團有限公司、廣西壯族自治區(qū)水利電力勘測設計研究院有限責任公司共同起草的團體標準《農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范》項目編號2021-2901。二、項目背景及目的意義根據水利部2005年12月編制的《全國農村飲水安全現狀調查評估報告》，截止2004年底，全國農村飲水不安全人口為32880萬人，占農村總人口的34％。其中，飲水水質不安全人口為22722萬人，占飲水不安全人口的70％；水量不足、保證率低、取水不便人口為8558萬人，占飲水不安全人口的30％。集中式供水受益人口只占農村總人口的38％，其中200人以上或日供水能力在20噸以上的集中式供水受益人口占農村總人口的33％，日供水能力大于200噸的集中式供水受益人口僅占農村總人口的13％；農村集中式供水中，多數為單村供水，承包給村民管理；許多供水工程還存在供水能力遠大于實際用水量的規(guī)劃設計問題；尚有1萬多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)無自來水。分散式供水人口占農村總人口的62％，多數供水設施為戶建、戶管、戶用的微小工程，其中，67％的分散式供水人口為淺井供水，3％為集雨，9％為引泉，21％直接取用河水、溪水、坑塘水、山泉水或到其他村拉水。從2005年起，水利部就組織開展農村飲水現狀調查，編制并實施“十一五”農村飲水安全規(guī)劃，要求在“十一五”解決2.21億農村居民飲水安全問題。在“十二五”期間，水利部會同發(fā)改委、財政部、環(huán)保部、衛(wèi)計委編制了“十二五”全國農村飲水安全工程建設規(guī)劃，計劃用“十二五”五年時間，解決2.98萬農村居民和4152萬農村學校師生的飲水不安全問題。通過連續(xù)十多年的工作，我國已修建了1100多萬處農村供水工程，建成了比較完整的農村供水體系，直接服務9.4億農村人口，農村集中供水率達86％，自來水普及率達81％，基本解決了嚴重缺水地區(qū)飲水困難問題。2019年，全國累計解決101.7萬貧困人口飲水安全問題，占剩余存在飲水問題貧困人口總數的97.6％，貧困人口飲水安全保障水平進一步提升，有力支撐了我國城鎮(zhèn)和農村的迅猛發(fā)展。隨著我國農村經濟的快速發(fā)展，農業(yè)綜合開發(fā)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)對資源的利用強度及規(guī)模日益擴大，農村環(huán)境污染和生態(tài)破壞日趨嚴重。由于工業(yè)廢水、生活污水的排放量的不斷增加，農村許多飲用水水源受到污染，且污染嚴重超標，威脅著廣大農村群眾的身心健康。廣西全區(qū)石灰?guī)r構成的山地面積12.25萬平方公里,占全區(qū)面積52％；其中裸露巖石面積9.77萬平方公里,占全區(qū)面積的41％,主要分布于西北部，涉及6市30個縣（市、區(qū)）。截至2019年底廣西全區(qū)農村集中供水率總體達到87.7％，水質綜合合格率為63.18％。同時未實現集中供水的農村地區(qū)水源水質更加復雜，缺乏科學管理，水質更難保障。隨著我國經濟建設的全面發(fā)展，農村地區(qū)給水基礎設施的建設工作引起了廣泛關注和重視，要以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，深刻認識農村飲水安全的重要性和緊迫性，把飲水安全工作作為實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、全面建成小康社會最大的民生工程。慢濾技術是1804年由英格蘭的JhonGibb為其漂白廠制取高度潔凈的水而發(fā)明的，至今歐洲許多城市仍用慢濾作為一種水處理方法，我國在20世紀30年代開始使用慢濾技術。慢濾是一項較為成熟的水處理技術，慢濾與其他水處理工藝相比，可在不用機械動力（原水提升泵除外）和化學藥劑條件下正常工作。具有施工工藝簡單和后期管理簡單，運行穩(wěn)定可靠，制水成本低的特點。經慢濾處理后的水幾乎不含有機物和各種致癌微生物，其濁度近乎于零。該工藝因水力負荷低（與快濾池相比）而占地面積大，適用于具有廉價土地可利用，技術經濟和管理水平相對較低的廣大農村地區(qū)。由于農村分散式供水區(qū)域居民居住較分散，供水點分散，加上供水水源水量較小，因此選擇用慢濾池處理技術對保障該區(qū)域農村飲用水安全有著極為重大的意義。通過制定團體標準《農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范》，有利于保障人民群眾的身體健康，促進廣西水環(huán)境的治理與保護，有效削減碳、氮、磷水體污染物含量，避免無謂的工程浪費和失誤，同時對規(guī)范農村水系生態(tài)環(huán)境調查、修復工程方案選擇及運行管理等都具有重要意義。主要包括：（1）減少農村涉水性疾病，提高農村地區(qū)人民群眾健康水平。廣西已查明并列入規(guī)劃的血吸蟲疫區(qū)、砷病區(qū)、涉水重病區(qū)等飲水安全問題全部得到解決，中重度氟病區(qū)的飲水安全問題基本得到解決。喝上干凈健康的飲用水，不但保證了農民的身體健康，同時也可避免了因病返貧的事件發(fā)生。（2）提高農村供水保證率，增強抗旱防災能力。通過大力發(fā)展分散式供水工程，將大大降低干旱季節(jié)發(fā)生飲水困難的風險。不僅可以保證農村地區(qū)人民群眾的飲水安全，也可以在特殊干旱期間，用于搶險救災，減少糧食減產和絕收。通過制定團體標準《農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范》，對農村分散式供水用戶型慢濾池工藝設計規(guī)范的相關環(huán)節(jié)提出要求，對農村飲用水安全具有較強的指導意義和實用價值。農村分散式供水用戶型慢濾池工藝設計規(guī)范是我國農村飲用水安全保障的重要內容，其效益更重要地體現在社會效益和環(huán)境效益上。本標準的實施，將會有效提升農村飲用水整體質量水平，對農村飲水工程的可持續(xù)發(fā)展起到有力的保障作用，進而保障社會經濟的可持續(xù)發(fā)展，促進人與環(huán)境的和諧發(fā)展。因此，本標準的實施會帶來良好的社會效益、環(huán)境效益和經濟效益。三、項目編制過程（一）成立標準編制工作組團體標準《農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范》項目任務下達后，桂林理工大學組織成立了標準編制工作組，制定了標準編寫方案，明確任務職責，確定工作技術路線，開展標準研制工作。本標準主要起草人的詳細信息如表1所示。表1主要起草人姓名性別職務/職稱工作單位任務分工曾鴻鵠女教授桂林理工大學全面負責許立巍女副教授桂林理工大學條款編制陸燕勤女副教授桂林理工大學條款編制謝益平女講師桂林理工大學條款編制李海翔男教授桂林理工大學條款編制宋玉峰男高級工程師廣西環(huán)保產業(yè)投資集團有限公司條款編制傅文華男教授級高級工程師廣西壯族自治區(qū)水利電力勘測設計研究院有限責任公司條款編制朱宗強男研究員桂林理工大學條款編制梁延鵬男高級實驗師桂林理工大學條款編制馮興會男博士桂林理工大學條款編制陳文文女副教授桂林理工大學條款編制（二）收集整理文獻資料標準編制工作組收集了國內有關農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計相關文獻資料。主要有：GB5749生活飲用水衛(wèi)生標準GB50013-2018室外給水設計標準GB50268-2008給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范GB50141-2008給水排水構筑物工程施工及驗收規(guī)范GB50203-2011砌體結構工程施工質量驗收規(guī)范GB50204-2015混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范T/GXAS183-2021農村分散式供水系統技術指引（三）研討確定標準主體內容標準編制工作組在對收集的資料進行整理研究之后，召開了標準編制會議，對標準的整體框架結構進行了研究，并對標準的關鍵性內容進行了初步探討。經過討論、研究，標準的主體內容確定農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計的術語和定義、基本規(guī)定、濾池設計及運行與維護。（四）調研、形成征求意見稿2021年7月，在前期工作的基礎之上，通過理清邏輯脈絡，整合已有的參考資料中有關農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范的內容指標，并結合農村分散式供水系統安全實際，按照簡化、統一等原則編制完成了《農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范》（草案）。2021年1月，向廣西區(qū)內涉及領域的部門及相關專家征求《農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范》（草案）意見。同時，深入廣西農村飲用水水源進行實地調研，并實地征求《農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范》（草案）意見。2021年9月，經過對廣西農村飲用水水源、給水方式和水質的調查，及飲用水相關法律、法規(guī)及標準的文獻調研、書面函調、現場調研和實驗，同時通過廣泛征求水務管理部門、衛(wèi)生防疫部門、科研院所、高校、環(huán)保企業(yè)、設計咨詢公司等相關單位和人員的意見及建議，經過意見反饋和修改形成團體標準《農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范》（征求意見稿）和（征求意見稿）編制說明）。四、標準制定原則1、實用性原則本《規(guī)范》是在充分收集相關資料和文獻，分析農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計當前現狀，調研區(qū)內各村屯農村分散式供水戶用型慢濾池使用情況，在現有國家、行業(yè)標準相關農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計要求的基礎上，結合桂林理工大學多年的農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計經驗而總結起草的。符合當前農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計發(fā)展的方向與需求，對保障農村飲用水安全、提高用水方便程度和水質合格率、實現我國城鄉(xiāng)發(fā)展一體化和全面建成小康社會具有重大意義。2、協調性原則本《規(guī)范》編寫過程中注意了與農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計相關法律法規(guī)的協調問題，在內容上與現行法律法規(guī)、標準協調一致。3、規(guī)范性原則本《規(guī)范》嚴格按照GB/T1.1—2009《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》的要求和規(guī)定編寫本標準的內容，保證標準的編寫質量。4、前瞻性原則本《規(guī)范》在兼顧當前區(qū)內農村分散式供水戶用型慢濾池現實情況的同時，還考慮到了農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計發(fā)展趨勢和需要，在標準中體現了個別特色性、前瞻性和先進性條款，作為對農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計的指導。標準主要內容及依據來源團體標準《農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計規(guī)范》主要章節(jié)內容包括：術語和定義、基本規(guī)定、濾池設計及運行與維護。1、術語和定義主要依據農村分散式供水戶用型慢濾池工藝設計相關的文獻總結得出。分散式供水的定義依據GB5449《生活飲用水衛(wèi)生標準》確定，是分散居戶直接從水源取水，無任何設施或僅有簡易設施的供水方式。慢濾池、濾料和承托層，主要依據許保玖主編《給水處理理論與設計》定義。慢濾池是利用頂部的濾膜截留懸浮固體，同時發(fā)揮微生物對水質的凈化作用的一種濾池。戶用型慢濾池是服務于農村分散住戶，單體或可多體組合的凈水慢濾池。濾料是濾池中微生物固著棲息、繁殖生長，并對水中的懸浮物具有物理截留過濾作用的載體。濾料層在過濾過程中對水中污染物起到有效凈化、過濾作用的材料層。承托層為防止濾料從配水系統中流失，在配水系統與濾料層之間設置的粒狀材料層。2、基本規(guī)定依據調研中對慢濾池的實際要求確定，對進出水水質、慢濾池大小規(guī)模、濾料選擇等進行規(guī)定。慢濾池可與其他給水處理工藝單元組合應用，去除水中有機物、氨氮、重金屬等污染物，降低色度、嗅味和出水濁度，其他主要依據符合GB5749的要求。慢濾池的選用應根據分散式供水系統工藝流程總體布局，結合水源類型、場地條件，經技術經濟比較后確定。慢濾池以戶用為主，單池處理量為2m3/d，每戶按5～7人，根據用水量定額，每戶用水量約為2m3/d，故確定單池處理量為2m3/d，多戶可并聯組合。進水應無肉眼可見的雜質顆粒。濾池應設置放空管、進水管和出水管及其配套閥門。錳砂濾料對鐵錳有一定的去除效果，可根據進水水質，選擇單層濾料濾池（石英砂或錳砂）、雙層濾料濾池（石英砂和錳砂）。3、濾池設計中池體的要求主要以滿足用水量為依據，經計算池體的平面尺寸應是2m2，根據給排水設計手冊第三冊確定濾池長寬比宜?。?.5:1）～（2:1），凈高2m。生池體可采用磚、片石、鋼筋混凝土，或選擇滿足深度和面積要求的成品箱體。為了減少挖方和便于管理，池體可采用地面式或者半地下式。并且給出了池體尺寸要求圖。圖1池體尺寸要求3、濾料根據許保玖主編的《給水處理理論與設計》（第三版）、曹相生發(fā)表的《濾速對慢濾池深度處理生活污水的影響》李鵬發(fā)表的《家用型生物慢濾裝置在窖水處理中的應用研究》中對慢濾池中濾料的研究成果，綜合得到濾速和濾層的相關參數。濾池出水水質主要決定于濾速和濾料組成，相同的濾速通過不同的濾料組成會得到不同的濾后水水質；相同的濾料組成、在不同的濾速運行下，也會得到不同的濾后水水質。因此濾速和濾料組成是濾池設計的最重要參數，是保證出水水質的根本所在。為此，在選擇與出水水質密切相關的濾速和濾料組成時，應首先考慮通過不同濾料組成、不同濾速的試驗以獲得最佳的濾速和濾料組成的結合。單層細砂濾料、雙層濾料的濾料組成數據在室外排水設計規(guī)范的基礎和相關的科研成果進行了規(guī)定。濾速根據許保玖《給水處理理論與設計》（第三版）的要求確定。在相同濾速下?慢濾池濾料表面形成穩(wěn)定成熟的生物膜所需時間與濾料的粒徑有關?濾料粒徑越小?則形成穩(wěn)定成熟的生物膜所需時間越短。粒徑0.3mm～1.0mm的濾料是生物慢濾的最佳粒徑。當原水細菌含量較高時，可選中偏細砂。選擇有效粒徑為0.3mm，可以達到較好的處理效果。慢濾池的濾料高度對有機物、氨氮的處理效果有一定的影響濾料的填裝高度一般為80cm～120cm。慢濾速度以0.1m/h～0.3m/h為宜。可根據表2進行選擇。表2慢濾池濾料與濾速濾料種類濾料組成濾速有效粒徑mm均勻系數濾層厚度mm單層石英砂濾料D10=0.3K80=2.08000.1m/h～03m/h，濁度高選用較低濾速，濁度低選用較高濾速雙層濾料石英砂錳砂D10=0.3K80=2.0500錳砂D10=0.3K80=2.03004、承托層為防止跑砂，濾料下方設置承托層，自上而下粒徑逐漸增大。表3給出了承托層材料、粒徑與厚度的選擇。濾料的承托層粒徑和厚度與所用濾料的組成和配水系統形式有關，在此根據許保玖《給水處理理論與設計》（第三版）、曹相生發(fā)表的《濾速對慢濾池深度處理生活污水的影響》李鵬發(fā)表的《家用型生物慢濾裝置在窖水處理中的應用研究》中對慢濾池承托層的研究成果，選擇了大阻力配水系統的承托層組成。根據國內長期使用大阻力配水系統的經驗，一般認為承托層最上層粒徑宜采用2mm～4mm。表3慢濾池配水系統承托層材料、粒徑與厚度層次（自上而下）材料粒徑mm厚度mm1礫石2～41002礫石4～81003礫石8～161004礫石16～321005、進出水進水槽的設計根據快濾池的結構進行了調整和改進。因為濾池規(guī)模小，且為了降低深度，砂面上的水深選取了400mm，在濾速較低的情況下，根據高璟鈺喀斯特石漠化治理區(qū)生物慢濾池結構優(yōu)化與技術示范的實驗證明，不會影響濾池的過濾。在此規(guī)定的砂面上水深是最小值，有條件的可增加水深，提高濾速和防止負水頭，使過濾效果更好。如發(fā)現過濾過程中砂面上水發(fā)生抽吸現象，應立刻減少進水量以降低濾速，防止濾層的破壞。濾池的出水口不宜設置過高，防止濾層跑砂和保證過濾水頭，且出口的位置應設置網格擋板，防止承托層礫石流走，影響過濾效果。如采用濾頭、濾帽等中小阻力配水構件，由于濾頭、濾帽的縫隙通常小于濾料最小粒徑，因此可不設承托層。7、運行與維護（1）運行慢濾池的凈水機理相當復雜,它是在機械篩濾、生物吸附降解、沉淀、擴散、傳遞及靜電吸附等物理化學和生物化學作用下完成凈水過程的。與快濾機理相比，慢濾的水力負荷低、兩次清洗的間隔時間長，這使生物的吸附降解在慢濾的凈水過程中起到了很重要的作用。慢濾池在濾料成熟時,濾料表層具有粘性的生物濾膜形成