摘要:生物慢滤技术在解决农村中小水厂水质达标方面显示出了强大的生命力，它具有结构简单、运行稳定、造价和运行成低廉、管理简单、水质处理效果良好等特点，具有广阔的推广应用价值。
关键词：生物慢滤，饮水安全
一、生物慢滤的提出与推广应用
我县实施“十一五”农村饮水安全工程规划以来，水厂规模均难以达到“千吨万人”这一规模，集中供水工程普遍具有规模较小的特点。农村水厂规模小，最大的一个问题就是供水水质难以保证，并由此产生恶性循环，用户少用或不用，使水厂难以维持甚至倒闭。采用一般水处理技术以保证供水水质时，除一次性投资相对较大难以承受外，运行成本、管理技术、管理人才对于广大农村来说更是一个难以解决的问题。因此在结合我县山区经济发展水平较低和地理条件，大力的推广生物慢滤技术在安全饮水工程中的应用有其现实的意义，先后在我县草盘地镇伍桂村供水站、陶河乡陶河供水站等工程中实施，经过近一年多来的生产运行，生物慢滤技术在解决农村中小水厂水质达标方面显示出了强大的生命力，它既解决了农村水厂水质达标问题，又解决了成本太高、技术要求太高等等难题，同时它具有结构简单、运行稳定、造价和运行成本低廉、管理简单、水质处理效果良好等优点，具有广阔的推广应用价值。
二、生物慢滤技术的基本原理
生物滤膜的形成及其维持是生物慢滤技术的关键。一般饮水工程多利用山沟溪水、水库水、堰塘水自流，缓慢通过滤料（石英砂或河砂）过滤时，滤料表面吸附和截留了水中的有机物及矿物质，这就为水流中的微生物的生长提供了营养。在太阳光照射下，微生物在慢滤池中的细砂表面生长、繁殖，随着时间的推移，一般为1—2个月，在慢滤池滤料表面会形成一层厚度为1.5cm左右含有多种微生物或藻类的生物滤膜。
生物滤膜在生物慢滤技术中具有双重作用，生物滤膜的物理吸附、截留作用和滤膜中微生物的捕食、被捕食的生物化学作用，由于这双重作用，使水体中的细菌总数控制在安全饮用水的标准指标内。慢滤池中的滤层中所吸附的有机物及矿物质为微生物的生长繁殖提供了营养，于是在滤料表面存在着各种类型的微生物群体甚至微型动物，并形成了有机物、细菌、原生动物的食物链。在微生物作用下，含碳有机物被氧化成水和二氧化碳；进而在亚硝化菌作用下转化成亚硝酸，又在硝化菌作用下转化为硝酸；在缺氧条件下，这些硝酸在反硝化菌作用下还可进一步转化为氮气扩散到水中，由此去除了水中可致病的硝酸盐等有机物质。通过生物化学过程，水中的有机物几乎完全除去。而细菌或由于食物链的存在捕食，或被下层滤料截留后被捕食，或在滤层内死亡，成为其他菌体的营养源。
实践证明，滤层厚度大于50cm时，慢滤料可除去水中所有的致病微生物。由于生物粘膜的存在，使滤料的间隙减小，可以截留水中所有的悬浮杂质，通过细砂和生物膜的过滤、絮凝，使水体的浑浊度、铁锰含量、溶解性总固体个数等指标均能达到国家规定的标准。我们多次对伍桂村供水站水质资料实践抽样表明，经过生物慢滤水处理对大肠杆菌的去除率高达97％。氨氮的去除率超过80％，细菌总数去除率在50％以上，对重金属、有机物的去除效果也较好。经过生物慢滤技术净化出厂的水，经适当消毒即可达到国家饮用水卫生标准。
三、生物慢滤的工艺流程与技术要求
现以我县伍桂村农村安全饮水工程为例，介绍生物慢滤的工艺流程和相关的技术要求（详见后附《流程图》与《粗滤池与慢滤池结构图》）：
1、工艺流程：
根椐供水量及自流引水的要求，在伍桂村村民集中居住区上游2200米的小岩河岭河中，利用地理位置较高优势，修建浆砌块石拦河堰，在拦河堰内设一内径为2米的干砌石井,起粗过滤作用.根椐日供水量及水质特点，本次设计过滤池采用普通快滤池与生物慢滤池相结合原则,其中:
1）、竖式粗滤池：
设计流速为1.0m/H，过滤用水量Q=181/24=7.54m3/H；因此设计粗滤池面积为2.8×2.8m2，滤池深度为4.10米。
2）、生物慢滤池：
为了进一步使水源符合饮用水的设计标准要求，使大肠感菌控制在饮用水标准范围内，利用生物慢滤过滤。生物慢滤池设计流速为0.3m/H，过滤用水量Q=181/24=7.54m3/H；因此生物慢滤池总面积为25.13m2，设计为两个慢滤池，面积为2.5×5m2，滤池深度为2.96米。
3)、在慢滤池出口处设一蓄水池，蓄水池容积按日用水量的30%--50%确定，确定蓄水池容量为50立方米。
2、主要技术参数：
1、粗滤池的构造要求
为了降低原水浊度的要求，减少生物慢滤池的刮砂周期，故而设置粗滤池。
水流方向：粗滤池的水流方向一般采用竖流式向上方向，一便于与慢滤池连体建筑，节约建筑成本，二便于粗滤池的反冲洗。
设计滤速：一般取0.5—1.2m/H,根据水质情况具体设计.以保证过滤效果.
滤料及其粒径分层:
粗滤池顺水流方向自下而上滤料粒径由粗而细,其滤料可采用粗细碎石、粗细瓜米石等、均不得含有石灰质的滤料，以石英岩质为宜。滤料下部为承托层，采用砾石、卵石，但不得含有石灰质的石料。具体粒径及层厚度要求如下：
竖式粗滤池滤料组成
2、生物慢滤池的构造要求
水流方向：生物慢滤池的水流方向必须是垂直向下方向，以便于阳光直接照射，从而快速形成并维持生物滤膜。
设计滤速：一般取0.1-0.3m/h为宜，视原水浊度而定，确定滤速后方可确定慢滤池面积。滤速低则效果更好。
滤料及粒径分层：生物慢滤池的滤料以采用石英砂为宜，粒径取0.3--1.0 MM 的中粗砂.层厚取1000MM或1200MM为佳。
承托层的滤料及粒径分层：
慢滤池滤料组成
生物滤膜产生的主要条件：要有滤料作为培养基体。要有阳光照射在水面。滤料表面要有足够的水深（不低于30cm）。要尽可能避免水体的扰动，以促进生物滤膜的快速形成，保护生物滤膜的稳定成熟。
生物慢滤效果：大量的研究成果和工程实践表明，采用生物慢滤技术，可使原水中的有机污染物、重金属和病原菌的去除率达90%以上，可使长年浊度不超过60NTU的水降低到3NTU内，大肠杆菌、藻类可基本消除，细菌大部分消除，氨氮绝大部分消除，铁锰等到矿物质大部分消除。如辅以沉砂池和粗滤池降低浊度，辅以消毒灭杀细菌，由可以适应一般常规水处理条件。并达到期一般常规水处理效果。
四、生物慢滤的优缺点
生物慢滤技术具有如下优点：
(1)无需投加混凝剂甚至是消毒剂，水处理过程生态、环保。即节约了成本，又减少了工作量，更为重要的是避免了混凝剂、消毒剂施用过多时对人体的伤害，混凝剂、消毒剂的剂量在常规水处理和一体化设施水处理中是较难把握的一个技术问题，少了达不到效果，多了对人体又有毒害。正是基于这一点，生物慢滤技术值得我们推广应用。
(2)当规模不大时，一次性投资相对较小，造价低廉。量小的一体化净水器或简单的常规净化设施均需3-5万元，而运用生物慢滤技术其投资不会超过1万元。运行管理简单。一次建成，一年清洗2-3次，即可实现无人值守。高度自动化，运行成本低，甚至是无成本。
(3)净化效果好。水处理安全、卫生、可靠，水质满足供水水质要求，并且更环保、更生态、更天然。
(4)便于就地取材，无论何地都可就地取材建筑。
(5)便于小型、微型化。
生物慢滤技术局限性：
(1)生物慢滤技术对于供水规模的要求：在供水规模较大的情况下有无法弥补的缺点。一是占地面积大，按100升一个人考虑，0.2m/h的滤速，10000个人要208平方米的慢滤面积；二是水处理效率低，一天一个平方米慢滤面积只能产生2.4-7.2吨水。因此，当供水规模较大时，运用生物慢滤技术反而不经济。
(2)生物慢滤对水质的要求:多以泉水、山泉汇流水、水库水、大江大河水、深层地下水、河流源头水、湖水为生物慢滤供水工程水源。浊度较大的水源，应辅以沉砂池和粗滤池，铁、锰含量较大的水源应辅以曝气措施等。
（3）生物慢滤对地形条件的要求：生物慢滤技术更适合山区地形一些，可以利用有利的水位控制条件，实现取水、水处理、供水自压自流。对于平原湖区则需辅以提水措施。
五、建议和结论
生物慢滤技术是一种基本不用任何机械动力和化学药剂的水处理方法，具有强大的生命力，特别适合山区丘陵地带中小型供水工程。因此，在广大农村和集镇兴建日供水规模500吨或供水人口5000人以下，原水浊度在30度以下的集中供水工程，要优先运用推广生物慢滤技术，精心设计为农民降低成本，节省投资，确保农村饮水工程“水质达标、水量充足、长效运行、群众满意”。
