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在我国甘肃等西北地区,干旱和半干旱的现象非常严重,水资源严重短缺的现象不仅影响和制约了该地区的经济发展速度,更是使人民得生活都变的更加艰难,无水可吃已经影响到了该地区人民的生存。为了解决这一突出的现实问题,国家在了解到该问题的严重性后,开始启动了以饮水解困为目的的一系列雨水利用工程,如121雨水集流工程、甘露工程,所有这些惠民的工程和措施成功解决了人民无水可吃的问题,也使得该地区的用水危机问题大大的得到了缓解。然而,在长久的饮用窖水之后,出现了许多由于窖水水质引起的疾病问题。由于水窖所处的位置区域比较复杂,附近经常伴有垃圾堆,公路、牲畜,然而这些都对窖水水质有非常大的影响。此外,雨水的储存过程也会导致窖水水质出现变质和变味的现象,如果直接饮用,对人体的危害非常大。在国家调查窖水水质的报告中发现:窖水中常常伴有臭味、水中带有颜色、比较浑浊,而且含有大量的有毒有害污染物。超标的污染物主要包括细菌、大肠杆菌、色度、浊度、重金属等。在有机微污染物方面检出了多环芳烃、酞酸酯等。总体说来,虽然水量上缓解了用水危机,但水质上安全卫生问题又突出出来,成为这些地区的新问题。针对以上问题,本文提出了一种强化混凝和生物活性炭联用技术,并结合无阀滤池原理设计了自动反冲洗系统。处理流程为原水-提升泵-高位水箱-石英砂滤柱-活性炭滤柱-消毒的净水工艺和反冲洗水箱-石英砂滤柱-虹吸下降管-水封盒的反冲洗工艺。本实验用水是通过参照窖水的相关指标模拟出来的,研究和探索了本集成工艺装置对窖水中部分污染物的去除效果。本研究旨在为西北村镇饮用水安全保障体系提供一种备选技术。在研究不同粒径的活性炭的对窖水处理效果的实验中,对粒径为1mm、2mm、3mm的煤质活性炭进行窖水挂膜实验研究,确定生物活性炭中微生物适应期、生物膜生长期、生物膜成熟期的时间,并研究不同粒径活性炭对污染物的去除效果。结果表明:三种粒径活性炭在挂膜期间三个时期在时间上相差不大,煤质活性炭在生物膜成熟期对窖水中CODMn、氨氮、UV254的去除率分别都在60%、50%、50%左右。在混凝实验中,以浊度和CODMn为检验指标,通过对比絮凝剂PAC、PAFC,不同粒径的黄河泥沙和泥沙的投加量对其的去除结果,确定最佳的试验参数。结果表明混凝剂PAC和PAFC在对窖水中浊度和CODMn去除中都有显著的效果,当PAC、PAFC的投加量为25mg/L时,此时PAC和PAFC对浊度和CODMn去除率都达到最大值,但是比较而言,PAFC的絮凝效果更好,最佳点的范围比较宽广;通过微砂强化混凝时,微砂的投入对窖水中浊度和CODMn的去除比只投加混凝剂的效果要好很多。其中微砂粒径对絮体的生成有较大影响,随着粒径的增大,窖水中浊度和CODMn去除率都会降低。当微砂的粒径处在为0<d<0.05mm之间时,出水水质最好;微砂投加量对窖水中浊度和CODMn的去除有很大影响,当微砂投加量为1.0g/L时,混凝效果是最好的,当投加量大于或小于1.0g/L时,窖水中浊度和CODMn的去除都会降低。在确定砂滤最佳滤速的实验中,通过0.25 m/h,0.5m/h,0.75 m/h,1.0m/h,1.25 m/h这五种滤速来考察砂滤滤速对过滤效果的影响。结果表明砂滤对浊度的去除效果明显且滤速对浊度去除效果影响较大,砂滤对UV254的去除效果微弱且滤速对UV254的去除效果微弱;0.75m/h为最优滤速,出水量最大。最终在设备的整体运行中,结果表明该水处理设备出水浊度始终小于1NTU,去除率的高达91.06%;氨氮、CODMn和UV254出水浓度均符合饮用水标准,稳定后去除率的平均值达到了82.12%、82.04%和48.32%。同时该处理技术工艺简单,操作及管理便利,过滤和反冲洗均可自动发生,具备良好的抗冲击负荷性质,适合西北村镇以户为单位的分散式窖水的净化。由此我们可以认为本课题所选择的水处理工艺和装置达到了解决饮水安全问题的目标,达到了设置的出水水质目标。同时通过计算装置运行的成本,达到了经济合理目标。因此,课题所研究的水处理工艺和装置达到预期的目的。