生物氧化結(jié)合臭氧消毒在農(nóng)村簡易自來水處理中的應(yīng)用
摘要:了解生物氧化結(jié)合與臭氧消毒的技術(shù)在簡單自來水凈化處理中的效果。在生物濾池內(nèi)裝有活性瓷球,并結(jié)合臭氧消毒技術(shù)觀察河水處理前后水質(zhì)變化的情況。觀察水質(zhì)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(shù)及總大腸菌群等。結(jié)果:河水經(jīng)凈化處理后水的色度、渾濁度、細菌總數(shù)及總大腸菌群均有十分明顯的下降,所檢水質(zhì)指標符合生活飲用水衛(wèi)生標準。以生物氧化結(jié)合臭氧消毒的技術(shù)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(guān)鍵詞:生物氧化 臭氧消毒 河水水質(zhì) 凈化處理
盡管隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,廣東省城鄉(xiāng)居民自來水的普及率越來越高,但不少偏遠農(nóng)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(nóng)村來說,水源水大多為河水。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,農(nóng)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(zhì),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(zhì)。如這種河水不作有效凈化處理,就作為當?shù)剞r(nóng)民飲用水,將會引起飲用這些河水的農(nóng)民急慢性疾病患病率的增加,甚至介水傳染病的爆發(fā)流行。由于偏遠的農(nóng)村距城鎮(zhèn)自來水廠的距離遠,城鎮(zhèn)鋪設(shè)水管到偏遠農(nóng)村的費用太高,目前不論政府還是農(nóng)民集資都難以解決這個問題。針對這種情況,深圳市衛(wèi)生監(jiān)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(shè)備,凈水設(shè)備的核心技術(shù)為生物氧化及臭氧消毒,具體水質(zhì)凈化的技術(shù)及凈化效果分述如下。
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1 內(nèi)容與方法
1.1 水質(zhì)凈化處理的工藝流程
生物濾池內(nèi)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(jié)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；钚源汕蛱钛b量約為生物濾池容積的1/3。生物濾池內(nèi)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(xù)工作1分鐘。生物濾池內(nèi)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(nóng)村難以使用液氯,故水的消毒使用臭氧。在臭氧消毒池旁設(shè)有二塊臭氧發(fā)生器,二塊臭氧發(fā)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(fā)生器產(chǎn)生的臭氧量為3500mg/h。凈水設(shè)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(shè)備在處理河水過程中所產(chǎn)生的污物由排污管排出,設(shè)備反沖的間隔時間視處理前水質(zhì)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(shù)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(nóng)村實施《生活飲用水衛(wèi)生標準準則》進行。
1.3 采樣
用上述凈水設(shè)備對4個不同農(nóng)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(shè)備需在凈化設(shè)備正常運行5天后,待生物濾池內(nèi)生物膜形成后方可取樣化驗。
2 結(jié)果
對4個農(nóng)村的河水凈化處理后分別取樣30份進行化驗。河水經(jīng)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(jīng)過生物濾池處理后,水的色度及渾濁度明顯下降,已符合農(nóng)村生活飲用水衛(wèi)生標準。水質(zhì)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(jīng)顯著性檢驗,t值分別為8.05、7.12,P<0.01,這與水中鐵、錳經(jīng)生物濾池氧化及臭氧氧化等因素有關(guān)。值得一提的是:河水凈化處理前后水中細菌總數(shù)及總大腸菌群濃度變化很大,細菌總數(shù)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(shù)及總大腸菌群在凈化處理前后濃度的差異經(jīng)顯著性檢驗,t值分別為35.25、54.30,P<0.01。水中細菌總數(shù)及大腸菌群的下降與生物濾池處理及臭氧消毒均有關(guān)。河水經(jīng)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(zhì)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(zhì)凈化處理設(shè)備,具有工藝流程簡單、凈化水質(zhì)效果好,處理河水7噸/日的設(shè)備費約3萬元,具有成本低等特點,因此,最適合于偏遠地區(qū)地表水為水源水的簡易自來水的凈化處理。
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