某农村饮水安全工程紫外线消毒应用案例

某农村饮水安全工程位于南方丘陵地区，覆盖周边三个行政村约1200户、服务人口约4500人，设计供水规模300立方米每日，设计供水流量约15至20立方米每小时。水源取自山涧溪流经小型水库调蓄，原水经絮凝沉淀、石英砂过滤和活性炭过滤后进入清水池。由于地处山区，液氯、次氯酸钠等药剂运输困难，原有加氯装置长期闲置，清水池出水仅靠自然沉淀过滤，末梢水质存在微生物超标风险。本项目采用过流式紫外线消毒器（LKUV C系列）安装于清水池出水总管，配合微量补氯保持末梢余氯，实现无人值守在线消毒。

一、项目背景

该农村饮水安全工程始建于十年前，初期采用二氧化氯发生器消毒，但因操作人员不足、药剂采购运输成本高，设备投运率不足三成。服务范围包括三个行政村、一个中心小学和一座村级卫生室。水源为山泉水，经引水渠汇入1000立方米小型调蓄水库，水库出口设格栅沉砂池，之后进入一体化净水设备，经过絮凝、沉淀、多介质过滤和活性炭吸附，出水进入200立方米清水池。清水池出水管径DN150，经变频加压泵组送至高位水池，再由重力管网供至各自然村。

近三年水质监测数据显示，管网末梢菌落总数时有超标，夏季高温期总大肠菌群检出率偏高。村民反映夏季水龙头出水偶有异味，学校饮水安全压力较大。乡镇水务站人员编制有限，难以保证每日药剂配比和巡检，传统加氯方式在本项目中水土不服。项目建成后曾多次接受上级水利和卫生部门检查，微生物指标不达标是主要整改项。

二、需求与风险分析

根据GB 17051-2025《二次供水设施卫生规范》和GB 5749《生活饮用水卫生标准》要求，生活饮用水末梢水质应满足菌落总数、总大肠菌群等微生物指标合格。本项目核心风险集中在以下方面：

• 清水池停留时间长：清水池有效容积200立方米，日均供水量300立方米，平均停留时间约16小时，夏季水温较高时微生物易在池壁滋生。
• 管网末梢余氯不足：原加氯系统停运后，末梢无持续消毒能力，二次污染无法遏制。
• 运维力量薄弱：乡镇水务站仅两名兼职人员，无法保证每日药剂投加和设备巡检。
• 药剂运输困难：山区道路雨季易中断，液氯钢瓶、次氯酸钠溶液采购和储备成本高。
• 学校和卫生室敏感度高：中心小学师生集中，卫生室直接饮用自来水，微生物风险社会影响大。

因此，项目需要一种无需药剂储存运输、可长期无人值守、消毒效果可靠、运行成本低的在线消毒方案。同时方案应尽量利用现有清水池和管网，减少土建改造。

三、消毒方案论证

项目组对三种常用消毒技术进行了比选：

方案一：液氯或次氯酸钠消毒

优点是消毒效果可靠、有持续余氯能力；缺点是需要药剂储存、运输和投加设备，液氯钢瓶存在安全风险，次氯酸钠溶液易分解，山区运维困难。液氯钢瓶还需要专门库房和安全管理制度，乡镇水厂难以满足。

方案二：二氧化氯发生器

优点是杀菌谱广、不产生三卤甲烷；缺点是需要盐酸和亚氯酸钠两种药剂现场制备，设备维护复杂，原料采购受管制，在农村水厂运维条件下投运率低。本项目初期即采用二氧化氯发生器，实际运行数据证明其不匹配本项目运维条件。

方案三：过流式紫外线消毒（LKUV C系列）

优点是瞬时杀菌、无化学药剂、无消毒副产物、操作简单、可无人值守；缺点是无持续余氯，需要配合微量补氯或控制管网停留时间。过流式紫外线消毒器采用筒式过流结构，UV-C波长254纳米，剂量按水量与流量设计，饮用水常规不低于40毫焦每平方厘米，适合出水管网终端、泵后总管在线杀菌。

综合本项目运维条件、药剂运输困难和无人值守需求，确定以过流式紫外线消毒器为主，在清水池出水总管在线安装，同时在清水池进水端保留微量次氯酸钠投加口，用于高峰用水或水质波动时的末梢余氯维持。紫外线剂量按GB 5749和涉水产品卫生许可要求，饮用水常规不低于40毫焦每平方厘米设计。

四、设备选型与计算

设计最大时供水量按20立方米每小时计，紫外线消毒器过流罐体按DN150法兰连接，设计剂量取40毫焦每平方厘米，灯管配置按水层厚度和流量计算。选用LKUV C系列过流式紫外线消毒器一台，主用；预留旁通管路，检修时可旁通运行。微量补氯作为补充手段，正常低投加。

微量补氯系统选用一台小型次氯酸钠投加泵，投加点设在清水池进水管上，投加量按0.3至0.5毫克每升控制，目标末梢余氯0.05至0.1毫克每升。补氯仅作为紫外线无持续消毒能力的补充，正常运行时可低投加或间歇投加。次氯酸钠溶液采用25公斤塑料桶周转采购，避免大量储存。

五、系统设计与安装

紫外线消毒器安装于清水池出水管至变频泵组之间的水平管段，前后各设手动闸阀，旁通管设手动闸阀。罐体设石英套管、紫外线灯管、镇流器箱和运行状态指示灯。设备进水管设排气阀，出水管设取样口，便于日常取样检测。安装位置要求有检修空间，便于灯管从罐体抽出更换。

电气方面，镇流器箱接入水厂配电箱，设独立空开和漏电保护，运行信号和故障信号远传至乡镇水务站监控平台。控制方式为与水泵联动：水泵启动时灯管自动点亮，水泵停止时灯管延时关闭，避免无水时灯管空烧。设备外壳可靠接地，石英套管外侧设手动清洗装置，必要时可在不停机状态下擦拭套管。

微量补氯泵安装于加药间，次氯酸钠溶液采用25公斤塑料桶周转采购，解决大包装运输难题。补氯泵与水泵联动，按设定比例投加。加药间设通风设施和洗眼器，保障操作人员安全。

六、运行维护

紫外线消毒系统运行维护相对简单，主要包括灯管更换、石英套管清洗和日常巡检。灯管平均寿命约9000小时，按每日运行20小时计，约每年更换一次。石英套管每季度清洗一次，去除水垢和生物膜。由于乡镇运维人员有限，系统设计为全自动运行，日常仅需每周巡检一次指示灯状态和每月取样检测。

故障时监控平台推送报警信息，厂家远程指导处理。灯管备件由水务站常备一支，避免雨季道路中断时无法更换。

七、效果与价值

系统投运后连续三个月水质监测数据显示，清水池出水和管网末梢菌落总数稳定合格，总大肠菌群未检出，末梢余氯维持在0.05至0.15毫克每升。夏季高温期未再出现微生物超标情况。村民和学校饮水安全得到保障，乡镇水务站巡检工作量明显下降，上级检查一次通过。

运行成本方面，紫外线系统电耗约0.32千瓦，按每日运行20小时计，日电耗约6.4度，电费成本极低；微量补氯药剂费用每月约200至300元。相比原二氧化氯发生器，年运行费用下降约七成，且消除了药剂储存安全隐患。项目符合GB 17051-2025、GB 5749和GB/T 17219相关要求，设备取得涉水产品卫生许可批件，为农村饮水安全工程提供了可复制的小型紫外线消毒方案。

八、经验总结

本项目的核心经验在于：农村饮水安全工程的消毒方案必须与运维条件匹配，不能照搬城市水厂工艺。过流式紫外线消毒器以其无药剂、无人值守、低运维的特点，特别适合山区、偏远、小型集中供水工程。微量补氯作为补充手段，解决了紫外线无持续余氯的短板。

在设计阶段应注意三点：一是紫外线剂量按最不利流量校核，避免高峰流量下剂量不足；二是旁通设计必不可少，保证检修不停水；三是设备选型应优先选择取得涉水产品卫生许可批件的产品，确保合规。本方案可为同类农村饮水安全工程提供参考，尤其适合原加氯不便、药剂运输难、运维力量薄弱的小型集中供水水厂。