生物氧化結合臭氧消毒在農村簡易自來水處理中的應用
摘要:了解生物氧化結合與臭氧消毒的技術在簡單自來水凈化處理中的效果。在生物濾池內裝有活性瓷球,并結合臭氧消毒技術觀察河水處理前后水質變化的情況。觀察水質凈化的指標有色度、渾濁度、pH、硝酸鹽氮、鐵、錳、氟化物、砷、汞、鎘、鉻、鉛、細菌總數及總大腸菌群等。結果:河水經凈化處理后水的色度、渾濁度、細菌總數及總大腸菌群均有十分明顯的下降,所檢水質指標符合生活飲用水衛生標準。以生物氧化結合臭氧消毒的技術具有高效、操作簡單、占地面積小,投資成本低等特點,可廣泛用于簡易自來水的凈化處理。
關鍵詞:生物氧化 臭氧消毒 河水水質 凈化處理
盡管隨著社會經濟的不斷發展,廣東省城鄉居民自來水的普及率越來越高,但不少偏遠農村的人群目前仍未飲上合格的自來水。以廣東這些未飲上自來水的農村來說,水源水大多為河水。隨著工農業生產的不斷發展,農村河水的污染狀況越來越嚴重,河水當中有大量的有機物質,大量的細菌及病毒,同時還含有部分寄生蟲卵及化學有害物質。如這種河水不作有效凈化處理,就作為當地農民飲用水,將會引起飲用這些河水的農民急慢性疾病患病率的增加,甚至介水傳染病的爆發流行。由于偏遠的農村距城鎮自來水廠的距離遠,城鎮鋪設水管到偏遠農村的費用太高,目前不論政府還是農民集資都難以解決這個問題。針對這種情況,深圳市衛生監督所研制了一套工藝流程簡單、操作方便、占地面積少,投資不大、凈化效果好的凈水設備,凈水設備的核心技術為生物氧化及臭氧消毒,具體水質凈化的技術及凈化效果分述如下。
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1 內容與方法
1.1 水質凈化處理的工藝流程
生物濾池內有015cm直徑大小的活性瓷球,活性瓷球由12%的二氧化硅、40%的三氧化二鋁、1.5%的二氧化鐵、1%的二氧化鈦及適量碳納米管,在高溫下燒結而成。該瓷球具有高密度、超微孔、輕度耐磨擦性以及抗壓等特點。活性瓷球填裝量約為生物濾池容積的1/3。生物濾池內需要不斷供給氧氣,在生物濾池旁安裝一臺空氣壓縮機,功率為4HP3KW,壓力為0.7mpa,每5分鐘空氣壓縮機啟動一次,每次持續工作1分鐘。生物濾池內氣水比例為2∶1,處理的河水在生物濾池中的流速為0.25～0.28噸水/小時。水的消毒考慮到農村難以使用液氯,故水的消毒使用臭氧。在臭氧消毒池旁設有二塊臭氧發生器,二塊臭氧發生器交替使用工作時每5分鐘啟動1次,每次工作1分鐘,每塊臭氧發生器產生的臭氧量為3500mg/h。凈水設備所用的管材為無毒的PVC板,板的厚度為12～20mm,以處理7噸/日的河水為例,生物濾池及臭氧消毒池的容積為500×3000×500mm及670×310×500mm。沉淀池可用普通水泥池,池的大小約為每日待處理水容積的10倍,目的讓河水沉淀時間長一些,以減少水的渾濁度。清水池可用015噸的不銹鋼或塑料桶。凈水設備在處理河水過程中所產生的污物由排污管排出,設備反沖的間隔時間視處理前水質而定,一般每2天反沖一次。
1.2 凈化水的觀察指標及檢驗方法
檢驗的項目有色度、渾濁度、pH、硝酸鹽氮、鐵、錳、氟化物、砷、汞、鎘、鉻、鉛、細菌總數及總大腸菌群。上述指標的檢驗方法見《生活飲用水標準檢驗方法》(GB5750-85),評定標準按農村實施《生活飲用水衛生標準準則》進行。
1.3 采樣
用上述凈水設備對4個不同農村的河水處理前后進行了采樣化驗,即在生物濾池前與臭氧消毒池后分別取水樣。新安裝的凈水設備需在凈化設備正常運行5天后,待生物濾池內生物膜形成后方可取樣化驗。
2 結果
對4個農村的河水凈化處理后分別取樣30份進行化驗。河水經生物濾池處理前水的色度、渾濁度都很高,既有顏色又很渾濁,但經過生物濾池處理后,水的色度及渾濁度明顯下降,已符合農村生活飲用水衛生標準。水質處理前后,t值分別為4.84、5.12,P<0.01。盡管水中鐵與錳在凈化處理前不高,但凈化處理后均有所降低,前后濃度的差異經顯著性檢驗,t值分別為8.05、7.12,P<0.01,這與水中鐵、錳經生物濾池氧化及臭氧氧化等因素有關。值得一提的是:河水凈化處理前后水中細菌總數及總大腸菌群濃度變化很大,細菌總數由處理前的4800個/ml到凈化處理后下降為25個/ml,下降率為99.48%;總大腸菌群由凈化前的23800個/L到凈化處理后下降為<3個/L,下降率為99.99%;水中細菌總數及總大腸菌群在凈化處理前后濃度的差異經顯著性檢驗,t值分別為35.25、54.30,P<0.01。水中細菌總數及大腸菌群的下降與生物濾池處理及臭氧消毒均有關。河水經生物濾池處理后水中渾濁度明顯下降,附著在水中顆粒物上的細菌隨渾濁度的降低而減少。當然與臭氧的殺菌也分不開。臭氧能氧化細菌的葡萄糖氧化酶、脫氫氧化酶,還可以直接與細菌作用,使細菌物質代謝的氧化還原過程破壞,造成細菌的死亡。其他檢驗項目如氟化物、砷、汞、鎘、鉛由于凈化處理前濃度低,凈化處理后的濃度也低,凈化處理前后變化不大,P>0.06。(表1)
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由上述可見,該水質凈化處理設備,具有工藝流程簡單、凈化水質效果好,處理河水7噸/日的設備費約3萬元,具有成本低等特點,因此,最適合于偏遠地區地表水為水源水的簡易自來水的凈化處理。
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