第二节 农村安全供水技术研究进展
一、项目目标和任务
（一）项目目标
针对我国农村饮水安全关键技术与设备落后的现状，以推动和促进农村小康社会和新农村建设、保障和支撑全国农村饮水安全工程、全面提升农村供水科技水平和行业技术创新能力为目标：①重点研究一批与水源开发、水质净化、饮水消毒、水质检测相关的重大关键技术，力争实现技术突破；②研发一批适合农村供水工程特点的实用性技术和产品设备，提升产业化能力和水平；③建立一批适合不同类型地区的农村安全供水技术集成模式与示范工程；④初步形成集技术研究、设备研制、产业化开发、试验示范为一体的农村安全供水科技支撑体系与产业化队伍。
（二）主要任务
（1）针对影响我国农村饮水安全的突出问题，研究经济实用的降氟、除砷技术、苦咸水淡化技术和微污染水处理技术，研发贫水区找水和取水技术及雨水安全集蓄与利用技术。
（2）为解决农村安全供水消毒与水质检测薄弱的问题，研究开发适合农村集中供水与分散供水特点的饮用水消毒与检测技术和设备，提出农村供水消毒与水质检测技术标准及应用操作规程。
（3）为从源头上保护饮用水源、防止污染，着力研究农村饮用水源保护与污染防控技术，构建饮用水源防护生态及生物防控技术体系，开发农村生活排水收集、处理技术及装置。
（4）为支撑行业发展、提高农村供水领域的标准化和信息化水平，研究开发农村供水工程标准化设计图集及辅助计算机设计软件，研究建立农村饮水安全工程技术评价指标体系，研究构建全国农村供水信息系统和供水水质与水源性疾病实时信息平台。
（5）根据不同区域农村安全供水的特点和发展方向，在不同类型地区开展农村安全供水技术集成模式研究与示范，为农村饮水安全工程建设提供科技示范与样板。
二、主要研究成果
项目形成新产品（或农业新品种）、新材料、新工艺、新装置、计算机软件等68项，形成科技成果32项；取得国家专利42项，其中发明专利20项、实用新型专利22项；取得软件著作登记权5项；出版科技著作8部，发表科技论文155篇。
通过凝练课题研究成果，按照先进、实用、成熟、配套的原则，本项目在饮用水源开发与保护、劣质水与污染水处理、饮用水消毒与水质检测、雨水安全集蓄利用、农村供水标准化、信息化和技术集成与示范等六个方面形成了16项主要科技成果（表1-5），具体内容及创新性如下。
表1-5 项目取得的主要研究成果
（一）贫水区地下水勘查技术模式
针对我国西北内陆盆地及滨海地区咸淡水共存，居民长期饮用苦咸水、高氟水的问题，以及基岩山区及内蒙古高原薄层含水层区农村严重缺水的问题，紧密结合不同地区水文地质特点，组合应用地下水精准勘查技术及设备，形成了地下水精准勘查技术模式3套，即咸淡水共存区寻找淡水体物探勘查技术模式、山区基岩裂隙水勘查技术模式和薄层地下水勘查技术模式，并在不同地区找水试点示范中成功应用。
1.咸淡水共存区寻找淡水体物探勘查技术模式
在所有地球物理参数中唯有电阻率与地下水矿化度有关，是评价地下水矿化度的唯一参数。该模式建立的核心是如何准确求取地层真电阻率，建立电阻率与地下水矿化度间的数学关系。
首先选择高分辨率电法（音频大地电磁测深法、高密度电阻率法）获取并识别地层有效信息；采用快速松弛法RRI等信息数据处理方法查明地层结构，准确求取地层真电阻率值；充分考虑不同地区地层孔隙度、泥质系数、孔隙指数、温度等影响因素，建立不同地质单元地层电阻率与地下水矿化度的数学关系。在此基础上，以GIS技术为基础，应用VISUAL C++语言编程，开发建立了咸淡水共存区地下水矿化度评价系统，实现了空间信息、物探信息输入、处理、输出的可视化，达到定量准确评价地下水矿化度的目的，大幅度提高了勘查精度和找水成功率。该模式在新疆地区应用，找水成功率由过去的65%提高到80%；在宁夏平原应用，找水成功率由过去的60%左右提高到77.8%。
2.基岩山区地下水勘查技术模式
针对基岩山区地形条件复杂的影响，构建了遥感技术与水文地质调查、物探勘查及多专业会商的基岩山区地下水勘查技术模式。
首先采用遥感大比例尺构造解译与水文地质调查圈定地下水资源靶区；然后选取常规有效的物探方法（如对构造裂隙水采用音频大地电场法TM/TE模式、放射线法或低频电法）快速确定基岩构造水平分布位置及分布规律；再根据不同探测深度，分别选择直流电阻率法、激发极化法或核磁共振法（浅层）和频率域或时间域电磁测深法、频率激电测深法（深层）等物探新技术，精细查明构造空间分布特征，判断富水性；最后经专业会商高效确定构造靶区和井位。该模式在太行山和内蒙古高原应用，找水成功率为94%，解决缺水人口近29万人，工作效率提高达50%，勘探成本降低50%。
3.薄层地下勘查技术模式
薄层含水层（即薄层砂岩裂隙水含水层）遍布内蒙古高原红层中，岩性以砾岩、砂岩、泥岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩等为主。勘查目标是寻找颗粒粗的砂岩体、裂隙密集带、断层带等控制储水空间，勘查技术要求高分辨率，准确判定富水性。
通过野外试验、组合对比及探测数据分析得知，高分辨率电法能够精确划分电性层，但不能对含水层做出直接判断；核磁共振法灵敏度强，是物探方法中唯一能够直接反应含水层信息的方法，解译的含水层层位、水量与实际接近，但探测深度有一定局限。两者具备互补性，由此构建了内蒙古高原薄层地下水勘查技术模式。该模式在内蒙古高原22处找水工程中应用，找水成功率达到90%以上，比常规勘查方法提高20%以上，大大地降低了盲目打井造成的经济损失。
4.主要创新点
（1）系统评价和选取常规有效的物探方法，研究应用了音频大地电磁测深法（AMT）、核磁共振、高分辨率电法等新技术。
（2）实现常规物探技术与新技术的优化组合，大幅提高贫水区地下水勘查效率和精度。
（3）充分利用地下水勘查综合信息。
（二）新型取水工程技术及设备
我国许多地区，淡水分布在30～50m以内，含水层较薄，有些地区是多层分布，含水层为弱透水性地层，富水性较差。在此类地区利用普通井型，出水量小，且容易淤堵，使用寿命短。此外，在我国北方地区，河流多为季节性河流，常常断流，而河滩地常为稳定的地下水库，傍河取水可取得稳定的水量；在我国南方地区，河流常年有水，但水质常常受到污染，采取傍河取水和人工含水层滤层，强化地层渗滤作用，达到预净化目的，可有效减轻水厂净化难度。为此，开发形成了地下薄水层取水技术和具有净化功能的傍河辐射井取水技术。
1.地下薄水层取水技术——粗骨料井成井工艺
针对薄层含水层的特点，通过改进常规成井技术，形成了粗骨料井工艺，降低井内水跃，增加单井出水量。主要技术特点：在井管周围填充大粒径滤料，成井后采用大降深洗井方法洗井，抽出含水层中的细颗粒，选用相应地滤料填补含水层中形成的空穴，在井孔外形成天然反滤层；粗骨料井滤水结构采用填砾滤水结构，滤水管的形式选择不缠丝穿孔式过滤器，滤料粒径与含水层有效粒径的倍比系数取20～40，填砾厚度大于250mm，开孔直径大于0.80～1.20m。经过试点工程应用，单井出水量达到33m3/h，比常规井增加32%，水跃值减小到0.05m，单方水能耗减少10%～15%。
2.具有净化功能的辐射井傍河取水技术
为提高辐射井施工效率，有效开采粗颗粒含水层地下水，增大单井出水量，开发了振冲式水平辐射管全液压施工设备，使辐射井管在砾石、卵石等粗颗粒含水层中的施工长度达到35m。该模式已在福建省邵武市新建第二水源工程中应用，共施工7眼辐射井，其中带有人工滤层的辐射井2眼。单井出水量3000～5000m3/d，水质明显提高。其中河水浊度在2.3～20.2NUT的条件下，辐射井出水浊度达到0.8～5.8NTU，去除率达到50%～78%，净化效果良好。
3.主要创新点
（1）系统掌握了新型粗骨料井成井工艺，为解决薄弱透水性浅层地下水取水难问题提供了成套技术，达到国内领先水平。
（2）由人工过滤层和辐射井技术组成的具有水质净化功能的傍河取水成套技术，较常规管井和大口井出水量大、单方水投资小，可在季节性河流及水质不稳定地区推广应用。
（3）研发成功的振冲式水平辐射管全液压施工设备，具有推进、拉拔、旋转、振冲功能，有效地提高了辐射进施工效率和辐射管施工长度，填补国内空白。
（4）获得发明专利1项：在弱含水层中增加出水量的成井工艺；获得实用新型专利3项：薄细含水层井高出水量水井，砂卵石地层辐射井竖井钻头，全塑贴砾过滤器。
（三）高氟水处理新技术及成套设备
由于农村饮用高氟水人口多、涉及面广、危害大，能否攻克处理技术难关是彻底解决农村饮水安全的关键。高氟水有多种类型，其水质和处理方法的选择和处理效果差异很大。其中高碱度型高氟水和多项指标超标的高氟地下水处理难度最大。
我国除氟工程主要采用混凝沉淀法和吸附法。混凝沉淀法操作简便，但常规混凝法存在投药量大、净化费时长和处理规模小等缺陷。吸附法除氟是目前使用较多的除氟方法，但高碱度型高氟水，严重降低了吸附法的除氟效率。针对混凝沉淀法存在的主要技术问题，开发形成了强化混凝除氟新工艺、新设备和高效除氟药剂。
1.HX115系列高氟水净化成套设备
该设备采用蠕动泵或螺杆泵辅以回流器的加药系统，解决了浆料加药难题；采用纤维滤料作为截留吸附剂细颗粒的高效填料，研制出不停机鼓气反洗填料床的运行方法，解决了絮凝体捕集和排出问题；研制了拼装式条缝滤板式布水和配水系统，大幅降低了设备高度，实现了成套设备的整体运输和现场拼装。同时研制前置浅池脱碱技术和设备，可有效降低原水的重碳酸盐浓度，适合高碱度高氟水的预处理，显著提高除氟效率。
根据设备主体结构，HX115系列高氟水净化成套设备分HX115-10型和HX115-5A型。其中：①HX115-10型高氟水净化成套设备已在山西省襄垣县某村除氟工程中应用，地下水中多种超标水源共存，包括氟化物4.12mg/L、砷0.052mg/L、铁6.07mg/L、CODMn36.1mg/L，净化后水质达标，制水成本为0.80～1.20元/m3；②HX115-5A型除氟成套设备已在河北省乐亭县某除氟工程中应用，地下水质中氟化物1.89～2.6mg/L，重碳酸盐碱度大于450mg/L，COD 1.56mg/L，pH=8.50，浑浊度6～40度，色度（黄）大于100度，净化后水质达标，制水费用为1.0～1.5元/m3。
2.HX115系列复合型除氟净水剂
以廉价除氟粉末吸附剂为主成分，加入无机混凝剂和有机絮凝剂，经包覆复配技术制成，可用于高氟水或多种指标超标地下水的净化与处理。HX115系列复合型除氟净水剂是粉状产品，分为三个型号：HX115A型除氟净水剂；HX115B型除氟净水剂；HX115通用型除氟净水剂。
3.主要创新点
（1）HX115系列高氟水净化成套设备，实现了多个处理单元的有机组合，设备紧凑、运行简便、可靠性高。主要有5个创新点：采用回流器辅助加药系统，解决了浆料加药问题；采用纤维滤料作为截留吸附剂细颗粒的高效填料，解决了吸附剂在填料床中的截留和排除问题；研制了拼装式条缝滤板式布水和配水系统，大幅降低了设备高度；研制出不停机反洗填料床的运行方法，不设置反冲洗储水箱和反冲洗水泵，操作运行大为简化；研制出前置气体释放槽降低二氧化碳的方法和装置，降低水中重碳酸盐碱度，可大幅提高混凝工艺的除氟效率，使除氟剂的除氟效率提高40%～60%。
（2）新型复合型除氟净水剂，采用包覆复配法药剂制备技术，解决了现有除氟净水剂有效成分利用率低和复合药剂配伍稳定性差等关键问题，优化了除氟剂配方，是一种性价比高的新型特种水处理药剂，为我国特种净水剂增添了新技术。
（3）成果获得发明专利5项：一种利用粉末状吸附剂去除水中有害离子的方法与装置；组合电絮凝除氟工艺及其应用；一种绕簧机；一种多孔导电颗粒滤料及其制作方法；同步吸附解吸的选择性膜技术的装置、方法及其应用。
（四）微污染地表水净化成套技术及装置
1.技术及装置简介
针对地表水源有机物污染突出的问题，开发了以超滤净化技术为核心，组合应用生物预处理、活性炭吸附和自动控制技术等，形成了微污染地表水净化成套装置。其中超滤膜组件的通量，通过间歇性水力清洗得以恢复和保持；混凝、活性炭吸附、超滤膜水力清洗及消毒剂施加等工艺过程完全自动化控制，无需专人职守运行。该装置设计处理能力200m3/d，已在重庆市秀山县农村供水工程中应用，受益人口2940人。该装置投资600元/m3，运行成本为0.8～1.1元/m3，适用于农村供水。
2.主要创新点
（1）该装置组合应用生物预处理+粉末活性炭+混凝+超滤工艺，解决了传统净水工艺对溶解性有机物净化效率低和超滤膜易堵塞的难题。
（2）该装置对混凝、活性炭吸附、超滤膜水力清洗及消毒剂施加等工艺过程完全自动化控制，可连续运行，也可自动间歇运行，无需专人职守运行，可有效降低运行费用。
（3）获得发明专利1项：一种适用于微污染水源生物预处理的跌水曝气生物滤池。
（五）微污染地下水净化成套技术及装置
1.生物滤池微污染地下水净化成套技术及装置
以改性聚氨酯（FPU）载体固定化微生物，形成高效生物滤池净化有机污染物和“三氮”污染物；再组合应用离子交换技术和活性炭吸附技术，实现对地下水中COD、痕量有机物、微生物及矿化物的有效净化。其中生物滤池对浊度、有机物（COD）和氨氮的去除率达到95%、70%和95%，离子交换介质由沸石和阴阳离子树脂组成，可使水中溶解性总固体（TDS）降低55%以上。目前PUF载体的生产线已实现商品化生产。
2.多介质过滤微污染地下水净化成套技术及装置
针对地下水中高TDS、有机物、三氮等复合污染，开发形成了多介质过滤与活性炭吸附和反渗透工艺模块集成应用的污染地下水净化系统。该系统各净化工艺的模块化设计，其系统结构、规模可依据水质、水量进行灵活方便组合，可满足不同水质、水量的要求。系统运转、操作全自动化“傻瓜”型设计，设备可实现无人值守，适用于小型农村供水工程。
装置已在河北省和天津市的示范工程中应用，设计净水能力10m3/d，用于供给全村饮用桶装水，解决了村民长期饮用COD、氨氮、氟、高TDS及微生物污染水问题，各项水质指标达到国家饮用水卫生标准。装置投资为0.5万元/m3，制水成本小于2元/m3。
3.主要创新点
（1）FPU载体功能化载体设计与合成。通过对PUF载体的功能化改性反应，制备了具有大孔网状结构和良好的物理化学、机械性能和生物相容性的FPU载体，提高了微生物负载量、防止堵塞和保持生物活性的稳定，为原始创新。
（2）建立了固定化微生物处理地下水“三氮”的技术模型，确定了最佳碳源和C/N，优化了运行参数，解决了地下水生物脱氮中营养不平衡等科学问题。
（3）多介质过滤微污染地下水净化装置，采用净化工艺的模块设计、操作运转系统全自动化，大幅度提高了设备的适用性，易于普及推广。
（4）该成果已获得实用新型专利4项：一种水净化装置，一种反渗透装置及反渗透水净化系统，光催化净水装置和净水瓶。
（六）农村安全供水成套消毒技术
1.技术简介
通过对四种农村供水消毒技术——次氯酸钠、二氧化氯、紫外线、臭氧消毒的机理、特点、优缺点、适用条件、安全投加量、投加方式、设备选型以及消毒成本的系统研究，形成了农村安全供水成套消毒技术。建议规模较大的农村供水工程选择二氧化氯或次氯酸钠消毒，优点是有持续消毒效果，能够保障管网的微生物安全性；小规模农村供水工程选择紫外线、次氯酸钠或臭氧消毒，优点是不需要购置药剂，方便管理。
以该成果为基础形成的农村安全供水消毒技术，已于2010年7月经水利部农村水利司印发各省（直辖市、自治区）水利主管部门参考；成果列入了2011—2013年水利部科技推广计划项目，已在陕西、湖北、江西、四川、河北、辽宁6省建立了6个农村饮水安全消毒技术示范县，包括60多个集中供水和60多个分散供水消毒技术示范工程。
2.主要创新点
（1）首次系统提出了适宜农村供水的次氯酸钠、二氧化氯、紫外线、臭氧消毒技术模式，提出了不同消毒方式在不同水源、不同供水规模工程中的应用条件、安全投加量、副产物控制、管理要求，形成了技术要点。主要内容列入2014年发布的水利行业标准《村镇供水工程设计规范》（SL 687）。
（2）首次提出了二氧化氯和臭氧消毒副产物形成机理及控制措施。
（3）成果已获得实用新型专利4项：饮用水消毒器，一种紫外线消毒设备磁力转动清洗装置，紫外线剂量自动调节系统，臭氧消毒水处理设备。
（七）农村安全供水消毒成套设备
1.设备简介
开发和改进了适宜农村集中供水的消毒设备4套（次氯酸钠、二氧化氯、紫外线消毒）和分散供水消毒装置3套：①借鉴制碱工业的电解技术，首次研制了适用于饮用水消毒的离子膜法电解食盐现场制备氯气（次氯酸钠）设备，提高了有效氯浓度和纯度，降低了盐耗和电耗，运行成本比传统方法降低40%以上；②改进型无隔膜法电解食盐次氯酸钠发生器，解决了电解槽结垢和腐蚀出黑水难题；③改进的复合型二氧化氯发生器，有效提高了反应器的热传导效率、曝气效果、反映效率和氯酸钠转换率，开发了高纯型、复合型2类二氧化氯发生器的自动投加工艺；④开发的带磁力传动自动清洗装置的紫外线消毒装置，解决了过流式紫外线消毒装置的结垢清洗难题；⑤研发了家用消毒装置3套，包括新型缓释消毒剂及投加装置，缓释时间超过5周；超滤膜净水装置，可物理去除水中微生物；静态紫外线消毒装置，有效延长照射时间和消毒。
2.主要创新点
（1）新开发的离子膜法次氯酸钠发生器，能够大幅度降低盐耗和电耗，运行成本比传统方法降低40%以上。
（2）改进的无隔膜法电解食盐次氯酸钠发生器，解决了电解槽结垢和腐蚀出黑水难题。
（3）改进的复合型二氧化氯发生器，使反应效率和氯酸钠转换率达到80%以上。
（4）获得发明专利3项：隔膜法氯发生器及次氯酸钠的制备方法，一种次氯酸钠发生器电解槽，一种复合二氧化氯的连续生产设备及工艺；获得实用新型专利3项：一种次氯酸钠发生装置，一种带氯气回收装置的缓释加氯机，一种复合二氧化氯的连续生产设备。
（八）农村供水水质检测成套技术及设备
由于市场上已有的饮水水质检测设备价格昂贵或检测时间长、操作方法复杂、样品处理及检测费用高以及操作人员技术水平要求高等，不能适应农村供水水质检验需要。为此研究形成了适于农村大中型水厂、中小型水厂和分散式供水或现场水质检测的成套技术及设备3套，编制了《农村饮水安全水质检验技术手册》。
1.大中型农村水厂的水质在线监测装置
通过重点开发余氯、浊度在线监测技术、多参数集成及远程传输技术，集成应用先进成熟的传感器、自控、计算机、通信网络及专用软件开发，形成了水质在线自动监测系统，能连续、及时、准确监测水质及其变化，大大提高了监测效率。该装置能够在线监测余氯、二氧化氯、浑浊度、pH、电导率、水量等6项指标。各测试模块可单独运行，也可自由组合。该装置已在重庆市3个农村供水工程中应用。其售价约为国内同类设备的50%；其中浑浊度、余氯在线监测装置仅为同类进口设备的20%，具有良好的性价比。
2.农村中小型水厂水质检测成套技术及设备
依据国家和行业标准，按照突出重点指标、兼顾常规指标的原则选定了农村中小型水厂水质检验的35项指标。通过选择性能稳定、价格合理的常用水质检验设备，研制便携式余氯、二氧化氯等五参数快速测试仪、微生物培养箱、携式多参数消毒剂余量比色计、标准比色板、成品试剂、四种微生物检验固体培养基，水样采集用品、水质检验标准化成品试剂、便携式臭氧快速测试方法、光催化实验室纯水装置等，能够对35项指标进行检测。成果已在湖南省浏阳市农村水厂建成水质检测实验室，检验员通过技术培训可独立开展水质检验。成套设备价格3万～4万元/套，35项水质指标的检验成本约为100～150元/次，仅为外送检验费的15%～20%，一般农村水厂均可接受。
3.便携式快速测定装置和方法
研制了便携式理化快速测定装置和简易微生物检验装置，建立了15种水质理化指标的快速检验方法，能够检测17项水质指标，适用于分散供水和现场检测。检测精密度和准确度满足《生活饮用水标准检验法》（GB 5750）的要求。与国外同类设备对比，成本降低约20%，试剂费用降低约70%。
4.主要创新点
（1）首次系统形成了适合农村集中供水和分散供水水质检测成套技术及设备，简便易行、成熟配套，具有初中学历的非专业人员经简单培训即可独立操作。
（2）成本低，经济实用，适于普及和推广农村供水水质检测的需要，易于推广应用。
（3）获得实用新型专利4项：快速测量水中溶解性总固体的测量装置，一种模拟膜/水两相的油/水两相实验装置，一种吸水取样水质检测管，用于快速检测水中硫酸盐的装置。
（九）单户雨水安全集蓄与利用技术模式
针对农村单户雨水集蓄利用工程普遍存在工程建设标准低、供水保证率低、水质状况差的问题，研发了净化效果好、成本低、适用的雨水预处理与水质净化技术及装置，研发了造价低、集雨效率高、安全的集雨防渗材料及结构形式，建立了3种单户雨水安全集蓄与利用工程技术模式。
1.一体化窖水生物慢滤技术模式
模式由屋顶/地面集雨设施+集流槽及输水管（沟）+自动弃流+粗滤一体化预处理装置+输水管+一体化窖水慢滤装置+取用水设施组成。通过采用自动弃流、粗滤和一体化窖水慢滤技术及装置，大幅度提高了水质安全保证程度。具有投资造价低、无需运行维护费用、管理方便、不需要任何化学药品、可持续使用等特点。
2.终端多级精滤净化技术模式
模式由蓄前粗滤、蓄后沉淀处理和终端精滤组成，显著提高了雨水利用水质，达到了高效、安全、经济的目的。
3.利用固化土集雨材料的雨水利用技术模式
模式利用固化土修建集流面及蓄水设施、采用沉沙池和砂石过滤技术，适于北方平原地区单户雨水安全利用。在黄土高原缺石少沙地区，利用固化土修建集雨面和储水水窖，可显著降低集雨工程造价，具有重要的实际意义。
上述3种单户雨水集蓄与利用工程技术模式，分别在山东、陕西、甘肃等地建成20户示范工程，对增加水量、提高供水水质发挥重要作用，显著提高了雨水集蓄利用技术水平。其中一体化窖水生物慢滤技术模式已列入2012年农业科技成果转化项目，已在山东省长岛县建成50多户示范工程。
4.主要创新点
（1）一体化水窖生物慢滤净化装置，将生物慢滤引入雨水净化，使生物慢滤结构成为蓄水结构的组成部分。与现有技术相比，该装置具有净化效果好、造价低、施工方便、就地取材、运行简单方便等特点，为国内外首创。
（2）屋顶集雨自动冲洗弃流及粗滤一体化装置，实现了屋顶集雨系统降雨初期自动冲洗弃流和粗滤，有效提高进窖雨水的水质，减轻劳动强度。
（3）获得发明专利2项：一种利用土壤固化材料修建蓄水设施的施工方法，利用土壤固化材料修建蓄水设施的施工方法；获得实用新型专利1项：一种自动供水控制装置。
（十）村级雨水安全集蓄与利用技术模式
1.技术模式
利用天然林草地山坡汇集雨水，形成了小水塘蓄水、自流管道输水、生物慢滤水质净化系统净水、清水池/高位水池、自流供水到集中供水点或供水入户（水窖）的工程技术模式：①天然集流面利用村子附近的自然山坡（山谷），通过修建环山渠和截流汇流沟，增大集雨水量；②蓄水设施位于集流坡面汇水的山谷出口处，改建原有小型水库，收集自然坡面雨水；③水质净化采用生物慢滤净化系统，包括原水池、慢滤池、清水池、输水管道；利用地形高差，原水自流进入慢滤池，慢滤池的进水口装有浮球阀，可根据慢滤池要求的处理水量自动控制其进水量和滤速；慢滤净化后的水经管道进入下游的清水池；④清水池位置高于用水点高程，可通过配水管网自流将水送到村。
2.创新点
（1）形成了集中式雨水集蓄利用生物慢滤净化模式，与采用净化器水处理相比，减少建设投资50%以上，节约运行成本80%以上，适宜在海岛地区及南方山丘区推广应用。
（2）获得实用新型专利2项：雨水集蓄生物慢滤装置，屋顶集雨自动冲洗弃流装置。
（十一）农村饮水安全信息管理系统
1.系统组成与功能
系统基本功能为基础信息采集，信息管理服务，通知、公告、新闻与政策法规发布，网上办公，用户管理与系统维护等。系统具备农村供水信息实时收集、发布、智能查询、统计分析、系统数据库定期备份与数据恢复等功能；能够实现农村饮水安全现状、工程规划、工程建设及运行管理数据的采集、处理、分析等功能，及时反映农村饮水安全工程建设进展状况；能够统计和汇总各地到村的农村饮水安全工程情况，为行业主管部门及时、准确地掌握情况、编制规划提供依据；系统能够发布通知、公告，网上办公，具备升级扩展功能。该技术已列入《2011年度水利先进实用技术重点推广指导目录》。
2.主要创新点
（1）系统是我国农村供水领域第一个覆盖全国农村饮水安全工程建设与管理全过程的信息管理系统，能够对农村饮水安全现状、工程规划、工程建设、工程建后运行管理信息进行全面、系统管理，为国内首创。
（2）系统采用B/S结构和多层架构体系，首次建立完备的农村饮水安全信息数据库，涵盖数据的收集、传输、处理、应用、挖掘，并采取多重安全保障措施，解决上报数据不及时、不连续、不完整、不准确、不统一等问题，为管理决策和编制饮水安全工程规划提供有效支持。
（3）与国内同类产品相比，系统覆盖范围广、功能模块划分清晰、便于用户理解和操作，系统数据库完备，具备定期备份与数据恢复等功能，技术上达到国内领先水平。已获得软件著作登记权1项：农村饮水安全管理信息系统。
（十二）农村供水工程设计标准化、信息化集成技术
该集成技术由农村供水工程规划设计指南（以下简称指南）、农村供水工程设计图集（以下简称图集）与计算机辅助设计软件组成，三者相辅相成，为编制农村供水工程可行性研究报告和初步设计提供技术指南、设计图例和计算机辅助设计手段。该集成技术已列入《2011年度水利先进实用技术重点推广指导目录》。
1.农村供水工程规划设计指南
指南包括一般规定、区域供水工程规划、集中供水工程规划设计和分散式供水工程设计集中汇集了近年来农村供水工程规划设计的新思路、新方法、新技术和新工艺。
2.农村供水工程设计图集
图集涵盖农村供水工程设计的全过程。包括供水工程总图、水厂总体设计和取水、输水、净水、配水及电气与自控设计工艺图、结构图和说明，总体图、单体图和局部放大图相互补充，总体达到初步设计以上要求。图集突出农村供水工程特点和技术工艺的先进性、实用性、成熟性，供水规模以2000～5000m3/d为主，也有50～500m3/d小型工程设计，能够为农村供水工程设计提供借鉴和参考。
3.农村供水工程计算机辅助设计软件
软件具有工程设计、信息管理、系统管理和系统帮助四大功能，满足不同水源条件、水质特点、供水规模及地形地质等条件的供水工程设计需要。通过采用人机对话、引导用户输入参数的模式，完成工程各个环节的设计，包括取水工程、输水工程、净水工程、配水工程、调节构筑物、水厂总体设计、泵站、电气、投资估算等内容，自动生成可行性研究报告和初步设计文件、管网水力计算图等，可有效提高设计水平和工作效率。
4.主要创新点
（1）吸收了近年来国内外最新成果，汇集了农村供水工程设计的全过程，包括取水、输水、净水、配水以及调节构筑物、水厂总体设计、泵站、电气与自控等各个环节，采用了最新标准设计及工艺参数，设计深度达到初步设计以上要求，实现了集成创新。
（2）农村供水工程设计图集填补国内空白，环状与枝状混合管网优化设计软件、组合式净水构筑物、供水定额标准设计与校核方法为国内首创。
（3）该成果获得发明专利3项：一种建立图纸数据库的方法及装置，自调式管道恒效混合器，一种复合集流场及制作方法；获得软件著作登记权3件：农村供水工程辅助设计及信息管理系统v1.0，农村供水工程图纸数据库系统v1.0。
（十三）农村供水管网安全监控与漏失检测成套技术
成套技术包括供水管网压力自动监测与报警系统、丘陵山区供水管道减压储水装置及管网漏失检测技术及设备，是保障规模化集中供水管网安全运行的关键技术。
1.管网压力自动监测与安全报警系统
系统由布置在管道压力监测点的压力监测装置、加压水泵启停的变频控制器和监控中心组成。在设定供水管网的上限压力条件下，通过无线数据传输系统对管网上各压力观测点的压力进行实时监测、现场显示，设定压力下限，低于设定值时现场可声光报警；当上位机收到某一压力观测点的压力低于设定值时，显示器上显示该观测点名称，工控机立刻启动声光报警系统，方便值班人员在第一时间赶赴现场进行处理。
2.丘陵山区供水管道减压储水装置
装置由玻璃钢储水容器、水力驱动浮球进水阀、导水管、活节、检修开孔及盲板、活节、浮球开关、球杆及浮球、进排气阀、弯管及滤网、指针式压力表、水位指示管、安全及泄空阀、出水阀组成。装置具有可靠的减压作用，可减小由高地向低地输水的重力输水水压，减小下游管道的公称压力，防止爆管，降低工程造价。同时具有自动进排气、自动泄压、水位指示、调节供水流量，而且不造成水质二次污染。
3.农村供水管网漏失检测设备
针对我国农村供水管网管材大量使用PE、PPR、PVC等非金属材料，水压低、缺少阀门井或检查口，许多检漏设备无法使用的现实，研制了新型IWHRADL2008型听漏仪。听漏仪由主机、探头和耳机组成。通过应用低噪声有源传感器、高级特制耳机，优化滤波电路设计和电路参数等措施，技术性能达到国际先进水平，适用于各种管材，管径在50～300mm之间，管网末端压力2.0Pa以上。通过在乌鲁木齐、昆明和芜湖水司供水管网检漏中应用，定位准确率达到100%（管道埋深2m以内），定位精度不大于0.3m。
4.主要创新点
（1）集成应用加压水泵变频控制器、供水管道压力监测、传输装置、工业控制机与自动警系统，实现了供水管网首端压力与关键节点压力的自动监控与预警，有效防止管网压力破坏，及时提示管理人员巡查和处理。该系统已取得实用新型专利1项：村镇供水管网压力安全调控报警装置。
（2）通过优化设计储水罐容积和结构，并与水力驱动浮球进水阀、快速排气阀有效组合，有效消减上游管道最高流量和压力，防止爆管，有效降低下游管道压力等级和工程造价，为国内首创。获得实用新型专利1项：丘陵山区供水管道上给水减压储水装置。
（3）WHRADL2008型听漏仪，采用D类功放电路，在不降低功率的同时，大大降低了电路功耗，延长了听漏仪中的电池寿命；研制的低噪声有源传感器、优化滤波电路和功率放大电路、增加耳机匹配滤波电路等，有效地提高了检漏准确度，具有明显的创新性。该听漏仪已获得实用新型专利1项：供水管网泄漏检测仪。
（十四）农村小流域污染生态防控工程技术体系
1.体系构成与效果
以南京市江宁区小流域为例，构建了由生态沟渠恢复、稳定塘、植被缓冲带、生态护坡和跌水设施构成的污染生态防控工程技术体系。①生态沟渠恢复技术，包括河道清淤、自然河道形态恢复、水葫芦、水花生等入侵植物清理、植被群落自然恢复；②稳定塘防控技术，包括利用流域内现有天然坑塘和新建稳定塘，接纳生活和工业废污水、降雨径流和农田排水，利用塘内植物的微生物净化功能，配合使用曝气增氧、强化沉淀等方法去除废污水中有毒有机物质；利用其缓冲功能，削减洪峰，去除地表径流中的泥沙，减少对下游水体冲击；③植被缓冲技术，由沟渠两侧栽种当地适宜、具有发达根系的树木和草皮，或利用自然恢复过程中蒿类杂草的先锋植物迅速形成植被覆盖度，截留污染物；待稳定后，逐步将野生植物替换成具有观赏和经济价值的林木和草地；④生态护坡技术，采用60cm×60cm×15cm的透水网格，网格中覆土播撒根系发达、地表生物量大的耐旱草种，增加植被覆盖度，稳定河流堤岸，增加生物多样性，以减少水土流失，改善水体景观质量；⑤跌水设施，可建成滚水坝形式或水流垂直落下形式，也可单独修建，或与涵闸、路桥结合修建，增加水体氧气含量，提高水体自净能力，增加景观美感。
运行观测结果显示，该模式有效地削减了水体污染负荷，使流域出口主要水质指标达到或基本达到Ⅲ类水体质量标准；应用前后对比，水体TN去除率79%、TP去除率75%、COD去除率64%，效果显著。
2.主要创新点
体系集生态沟渠、稳定塘、植被缓冲、生态护坡、跌水设施等人工、自然生态技术于一体，污染防控效果显著，实现了集成创新。
（十五）农村生活污水处理技术模式
根据不同区域农村生产力发展水平、自然气候特点，开发了多功能折流生物反应器技术、多介质生物滤池技术、多介质人工湿地技术、多介质毛管渗滤和地下渗滤处理生活污水关键技术，组合形成了不同类型农村生活污水处理技术模式6套，其中集中式处理技术模式3套，分散式处理技术模式3套。
1.集中式生活污水处理技术模式
包括多介质生物滤池与人工湿地组合模式、多功能折流反应器与多介质生物滤池组合模式、多功能折流反应器与多介质生物滤池、毛管渗滤及人工湿地组合技术模式。这些模式已在江苏省张家港市和北京市顺义区示范工程应用。
2.分散式生活污水处理技术模式
包括单户或联户地下渗滤、地下毛管渗滤和人工湿地技术模式。这些模式已在四川省眉山市、浙江省嘉善县和上海市闵行区建成试点示范工程。
3.主要创新点
（1）开发形成了适于农村生活污水处理的关键技术5项，即多功能折流生物反应器技术、多介质生物滤池技术、多介质人工湿地技术、多介质毛管渗滤技术和地下渗滤技术。
（2）组合形成的农村生活污水处理技术模式，具有低成本、少维护、生态化、效果好的特点，可应用推广。
（3）该成果获得发明专利2项：一种人工快速渗滤系统污水脱氮方法及应用，一种高效废水生态处理装置及其方法；获得实用新型专利4项：一种人工填料地下渗滤生活污水处理系统，多介质地下渗滤乡村污水处理系统的装置，一种具有多功能折流的乡村污水处理装置，深层布水多介质生态湿地污水处理系统的装置。
（十六）不同类型地区农村安全供水工程技术模式
针对南方平原区、西南山丘区、华北劣质地下水地区等不同水源和地形条件，形成了不同类型农村安全供水工程技术模式。
1.平原区农村规模化集中供水工程技术模式
针对南方平原区地表水源普遍存在低浊、高藻、微污染等水质特点，研究形成了低浊度水、微污染水和高藻水净化技术模式：①慢滤+消毒或混凝+快滤+消毒技术模式；②生物预处理或化学氧化处理+混凝沉淀+过滤+消毒或混凝沉淀+过滤+活性炭过滤+消毒技术模式；③气浮+混凝+过滤+消毒技术模式。
在此基础上，针对江苏省宿迁市水源特点，即一般时期水质为Ⅱ～Ⅲ类地表水，汛期有机质超标，采用常规处理工艺（网格絮凝+平流沉淀池+V形滤池）+活性炭过滤深度处理+二氧化氯消毒技术模式，建成农村供水示范工程。工程供水规模14327m3/d，能有效去除不同时期水源中的微量有机物，出厂水质达标，全成本水价低，农民可接受。
2.山丘区农村适度规模供水工程技术模式
一般山丘区地表水源水质良好，可直接进行消毒处理或常规净化处理。推荐水质净化技术模式有5种：①直接消毒；②常规净水工艺+消毒；③接触过滤或慢滤+消毒；④混凝沉淀+过滤+消毒；⑤预沉淀处理+混凝沉淀+快滤+消毒技术模式。在工程设计上，应充分利用高位水库、高山湖泊或山溪等地形条件，采用重力自流系统。
3.农村分质供水工程技术模式
在劣质地下水地区、又没有好水源可替代的条件下，采用分质供水是解决饮水安全和其他生活用水的有效途径。推荐技术模式2种：①常规管道供应日常生活用水+采用跨乡村规模化反渗透处理的桶装水供饮用水模式。该模式已在河北省东光县和天津市武清区、静海县等地成功应用，现阶段最为经济可行。②采用反渗透等技术处理劣质水后，按一定比例与未处理水混合，直接供水到户。该模式已在沧州地区应用，适用于地下水中氟/盐含量较低的水质，但投资和运行费用较高，仅适用于经济发达地区中小型供水工程。
4.主要创新点
（1）在国内首次系统提出了典型区域农村安全供水技术模式，特别是分质供水工程技术与管理模式，技术经济可行，适宜农村特点，具有良好的应用价值。
（2）该成果获得发明专利1项：一种促进水体中镁离子在较低pH值下生成沉淀的技术；获得软件著作权1项：农村饮水工程管材与水泵优选系统软件1.0。
三、示范应用效果
本项目与《全国农村饮水安全工程“十一五”规划》同步实施。在项目组织实施过程中，坚持以农村饮水安全工程建设需求为导向，以解决共性关键技术问题、支撑行业发展为根本，突出开发先进实用技术和设备，突出技术集成与试点示范应用，着力与工程建设紧密结合，研究解决一批共性关键技术、研发形成了一批成熟配套技术及设备，建成了12个产业化基地和98处新技术、新设备、新模式试点示范工程，充分发挥了科技示范与引领作用，全面提升了行业技术水平和科技支撑能力，取得了显著的社会经济效益。