科技引领未来，创新驱动发展。一直以来，中国水科院始终坚持面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向经济主战场，攻坚克难、致力创新。承担了国内几乎所有重大水利水电工程关键技术问题的研究，取得了一大批原创性、突破性的科技成果。专题推出“水科创新技术汇”，展示水科技术和产品，带您领略水利科技的魅力。

农村供水水质保障关键技术

经过“十一五”、“十二五”农村饮水安全工程建设和“十三五”农村供水巩固提升工程实施，我国农村饮水安全问题基本得到解决，但水质保障仍是农村供水的薄弱环节，面临微生物指标超标等面上水质问题、高氟等区域性水质问题、小散工程水质保障难题等，亟需开展适宜水质净化消毒、水质诊断与监控关键技术研发。

农村供水系统组成

中国水利水电科学研究院经过十余年研究，依托国家科技支撑计划、国家重点研发计划、公益性行业科研专项、水利科技推广项目、农业科技成果转化项目等，基于对农村供水水质问题及其成因的剖析，以问题为导向，用创新破难题，打出了“以消毒避免生物性风险、以除氟材料及装置破解氟超标、以水柜水窖水水质净化补小散工程短板、以智慧供水搭建水质保障网络”的组合拳。

1.在饮用水消毒方面，现有消毒设备存在原料为危化品、维护管理不便、电耗高、无持续消毒效果、存在消毒副产物超标风险等多种问题，亟需研发运行安全可靠、管理简便、可变量投加的消毒装备。

2.在高氟水处理方面，吸附法是常用技术之一，但现有除氟吸附剂存在吸附容量低、水质适应性差、再生频繁、运行管理难等问题，亟需研制吸附性能佳、具有一定强度、便于应用的颗粒态吸附剂。

3.在小散工程水质保障方面，传统储水装置安装、运输不便，水质净化设备和运行成本高、维护难，需开发出水水质稳定达标、运行安全可靠、设备简单、少药剂、易维护，投资和运行成本低的净化技术。

4.在水质诊断与监控方面，缺乏自主研发系统支撑，且系统扩展兼容性不足、远距离控制不稳定，无法适应山区或牧区的供电、通信条件，需集成云平台、物联网等技术，构建农村供水水质监管软硬件体系。

主要功能与先进性

离子膜法电解次氯酸钠消毒设备 

  以带导流堰的离子膜电解槽为核心，形成包含阳极氯分离及盐水循环系统、阴极碱液循环系统、氯负压吸收及次氯酸钠循环反应系统等的次氯酸钠发生器及其投加装置。可制取4%以上高浓度有效氯、高纯度的次氯酸钠溶液，结合自动变量投加系统，实现次氯酸钠消毒剂的安全投加。

■ 发生器原料：无碘食盐，安全、易得、成本低

■ 运行成本：0.007元/m3，比其他消毒设备低30%以上

■ 卤代消毒副产物：消毒液纯度高，副产物生成量减少40%以上

■ 投加可控性：次氯酸钠投加量与处理水量闭环控制，既保证充分灭活原水中微生物并保留安全余量，又避免过量投加产生的氯味和消毒副产物

离子膜法电解次氯酸钠发生器

发生器电解槽及性能

多元复合吸附除氟材料及装置    

结合稀土金属氧化物对氟的高亲和性及铝、镁、铁等金属（水合）氧化物的成本优势，通过成型造粒，研制了颗粒态三元复合金属氧化物除氟吸附剂，同时研发吸附除氟装置，提出适用不同水源水质、不同供水规模的除氟技术模式，为不同区域高氟水问题提供系统解决技术方案。

■ 吸附除氟材料：颗粒态三元复合金属氧化物GMFC、GFAC吸附性能优异，吸附容量为国内外同类产品的3-12倍。

■ 吸附除氟装置：运行管理简单、适用水质范围宽，出水水质稳定，示范工程家用吸附除氟设备可实现1年内不用再生。

■ 除氟技术模式：基于高氟地下水关键水化学特征分析，系统提出适用不同水源水质、不同供水规模的4种除氟技术模式。

吸附除氟机理解析

与国内外商品除氟吸附剂的性能比较

家用及规模化供水工程吸附除氟设备

水柜水窖水一体化生物慢滤净水设施

  通过将水窖与生物慢滤砂槽有机结合，集成自动冲洗弃流单元、粗滤及次氯酸钙缓释消毒单元，克服传统储水装置安装、运输不便问题，有效解决水窖水柜水的浊度、肉眼可见物、微生物等指标超标的净化难题。

■ 进水水质要求：浊度50NTU以下，毒理学及一般化学指标符合《生活饮用水卫生标准》要求

■ 出水水质：浊度、肉眼可见物、总大肠菌群、菌落总数和耗氧量符合《生活饮用水卫生标准》

■ 投资及运行成本：与市场同类净化产品相比，投资成本减少30%以上，运行成本比膜法等少80%。

■ 管理难易程度：结构简单、少药剂、不需用电；维护管理简单，对操作人员要求不高。

水柜水窖水一体化生物慢滤净水设施

农村供水信息化监管和自动化监控技术 

融合应用自主研发的WEB组态、地图引擎、超小体积水泵数字化控制器等创新技术，采用云平台与智能移动终端应用实现资源共享和随时随地办公，支持区域范围农村供水信息化管理和供水工程运行状况实时监管。以低功耗、低成本实现水质问题在线诊断与监控预警。

农村供水信息化监管与自动化监控平台软硬件体系

■ 管网水质监控装置运行环境：适应野外恶劣环境，支持太阳能供电，无阳光运行1个月以上，节点间通信距离3-5km，组网后覆盖范围达几十公里，不需要专门基站，后期不产生通信费。

■ 水泵数字化控制器：超小体积，水泵控制数字化改造，配套支持标准通信协议，较市场平均成本降低20%以上。

■ 小型控制采集柜：现场配套硬件通信体系，局部可扩充，模块化设计，便于发现设备问题，便于后期维护。

成果奖励 

 ■ 大禹水利科学技术一等奖

 ■ 大禹水利科学技术二等奖

■ 全国农业标准化示范区

    ■ 北京水利学会科学技术一等奖

应用领域与案例

01

离子膜法电解次氯酸钠消毒设备在青海省农村供水工程中应用，出水微生物指标、消毒剂余量及消毒副产物指标满足《生活饮用水卫生标准》要求，管理较为简便，适合农村供水需要。

 离子膜法电解次氯酸钠消毒设备在青海农村供水工程中的应用

02

水柜水窖水一体化生物慢滤净水设施在广西、山东、四川等多地推广应用，显著改善水柜水窖水水质。与其他净化技术及设备比，少维护、成本低。

水柜水窖水一体化生物慢滤净水设施在广西农村供水工程中的应用及效果

03

以多元复合吸附剂作为除氟材料的家用净水装置及集中式供水除氟设备，在河北、安徽等地应用，现场运行穿透吸附容量3-6mg/g，为传统吸附剂3倍以上，使用中基本无需维护。

多元复合吸附除氟材料及设备在河北、安徽农村供水工程中的应用

04

农村供水信息化监管和自动化监控系统在辽宁、安徽、重庆等多地应用，建立多处县级和水厂级系统，系统覆盖上百万人。

农村供水信息化监管和自动化监控系统在全国推广应用