廣西大石山區(qū)家庭水柜膜組合凈水工藝水處理試驗(yàn)研究

吳昌洪，黃旭升，吳衛(wèi)熊

（廣西壯族自治區(qū)水利科學(xué)研究院 廣西水工程材料與結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南寧 530023）

1 研究背景

廣西大石山區(qū)主要位于廣西西北部，分布在河池市、百色市、南寧市、柳州市、來(lái)賓市、崇左市6 個(gè)市的30個(gè)縣（市、區(qū)），其中河池市11個(gè)（金城江、宜州、南丹、天峨、鳳山、東蘭、羅城、環(huán)江、巴馬、都安、大化）、百色市12 個(gè)（右江、田陽(yáng)、田東、平果、德保、靖西、那坡、凌云、樂(lè)業(yè)、田林、隆林、西林）、南寧市2個(gè)（隆安、馬山）、柳州市3個(gè)（融安、融水、三江）、來(lái)賓市1 個(gè)（忻城）、崇左市1 個(gè)（天等）。該區(qū)域多年平均降水量為1481 mm，雨量充沛，但由于地形起伏和大氣環(huán)流的影響，降雨時(shí)空分布極不均勻，降雨多集中在4～9 月，占全年總降雨量的70%～85%，加上降雨大部分通過(guò)巖溶裂隙和石灰?guī)r漏斗流入地下，地表水資源十分有限[1]。大部分偏遠(yuǎn)山區(qū)群眾只能通過(guò)建設(shè)家庭水柜解決飲水問(wèn)題。自治區(qū)黨委、政府高度重視大石山區(qū)農(nóng)村飲水問(wèn)題，為打贏大石山區(qū)農(nóng)村飲水安全脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)，解決大石山區(qū)脫貧摘帽“有安全飲水”的問(wèn)題，規(guī)劃在2018-2020年新建家庭水柜22 011座，同時(shí)要求全部配套凈化消毒設(shè)施[2]。為探索家庭水柜凈水器水處理實(shí)際效果，我們采用市場(chǎng)常見(jiàn)的膜組合凈水工藝凈水器對(duì)水柜水處理效果開(kāi)展試驗(yàn)研究。

2 材料與方法

2.1 材料

試驗(yàn)采用膜組合凈水工藝凈水器，該凈水器常用于大石山區(qū)家庭水柜水處理。膜組合凈水工藝流程為：微濾膜→活性碳棒→納濾膜→超濾膜。凈水器額定凈水量1 m3/h，適用水壓0～0.1 MPa，PVDF微濾膜可拆卸清洗重復(fù)使用。

2.2 方法

2.2.1 研究方案

通過(guò)實(shí)地調(diào)研，結(jié)合大石山區(qū)家庭水柜整體的水質(zhì)狀況、集雨形式、入戶(hù)流程、供水人口等，選取了6 座具有代表性的典型水柜，于2019 年5 月的豐水期和2019年11月的枯水期分別取水柜水源水及濾后水做水質(zhì)檢測(cè)，研究膜組合工藝凈水器的水處理效果。6座家庭水柜基本情況如下：

（1）大化縣六也鄉(xiāng)加司村獨(dú)下屯2座家庭水柜（編號(hào)1#、2#）。水柜通過(guò)抽取低洼處雨后形成的泉水進(jìn)行水源補(bǔ)充，一般是雨后才抽泉水補(bǔ)充，不下雨無(wú)水源補(bǔ)充。水柜建于2014年，水柜已加蓋。

（2）大化縣六也鄉(xiāng)加司村獨(dú)上屯2座家庭水柜（編號(hào)3#、4#）。水柜通過(guò)抽取低洼處雨后形成的泉水進(jìn)行水源補(bǔ)充，一般是雨后才抽泉水補(bǔ)充，不下雨無(wú)水源補(bǔ)充。水柜建于2016年，水柜已加蓋。

（3）德保縣馬隘鎮(zhèn)隆華村下安屯2座家庭水柜（編號(hào)5#、6#）。水柜通過(guò)坡面集雨。水柜建于2010年，水柜無(wú)蓋板，水柜前無(wú)沉砂池及過(guò)濾設(shè)施，水柜中枯枝落葉等雜物較多。

2.2.2 檢測(cè)指標(biāo)及方法

水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)為《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）中水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)和非常規(guī)（氨氮）指標(biāo)，包括感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)、微生物指標(biāo)、毒理指標(biāo)。

（1）感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)（13 項(xiàng)）：色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見(jiàn)物、pH、鐵、錳、氯化物、硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度、耗氧量、氨氮。

（2）毒理指標(biāo)（3項(xiàng)）：砷、氟化物、硝酸鹽（以N計(jì)）。

（3）微生物指標(biāo)（3 項(xiàng)）：菌落總數(shù)、總大腸菌群、耐熱大腸菌群。

本次試驗(yàn)由家庭水柜所在縣疾控預(yù)防中心進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，水樣的采集、保存以及測(cè)試嚴(yán)格按照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》（GB/T5750-2006）進(jìn)行。采用500 mL廣口瓶采集水樣，經(jīng)160°高溫滅菌2 h后使用，水樣采集前，濾后水龍頭采用酒精棉擦拭消毒。所有水樣采集后放置在水樣冷藏箱中，返回疾控中心測(cè)定。水質(zhì)分析結(jié)果按照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 結(jié)果與分析

3.1 水樣合格率分析

在豐水期、枯水期各采樣6 座家庭水柜水源水及濾后水，其中水源水樣12 份，濾后水樣12 份，共計(jì)24 份。本次試驗(yàn)，24 份水樣中感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)、毒理指標(biāo)均合格，水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果僅列出微生物指標(biāo)（見(jiàn)表1、表2、表3）。

表1 大化縣六也鄉(xiāng)加司村獨(dú)下屯2座家庭水柜水質(zhì)檢測(cè)情況

表2 大化縣六也鄉(xiāng)加司村獨(dú)上屯2座家庭水柜水質(zhì)檢測(cè)情況

表3 德保縣馬隘鎮(zhèn)隆華村下安屯2座家庭水柜水質(zhì)檢測(cè)情況

3.1.1 水源水分析

根據(jù)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，6座水柜水源水在豐水期、枯水期的12份水樣均不合格，超標(biāo)指標(biāo)為微生物指標(biāo)，其中，菌落總數(shù)、總大腸菌群、耐熱大腸菌群均超標(biāo)的水樣有7份，總大腸菌群、耐熱大腸菌群超標(biāo)的水樣有5份。德保縣馬隘鎮(zhèn)隆華村下安屯2座家庭水柜，豐水期檢測(cè)到菌落總數(shù)分別為14 000、12 000 CFU/mL。2座家庭水柜通過(guò)坡面集雨，水柜前無(wú)沉砂池及過(guò)濾設(shè)施，集雨過(guò)程中泥沙等雜物隨雨水進(jìn)入水柜，同時(shí)由于水柜無(wú)蓋板，枯燥落葉等易落入水柜中，是造成菌落總數(shù)含量高的主要原因。

3.1.2 濾后水分析

通過(guò)膜組合工藝凈水器處理后，濾后水水質(zhì)合格率為91.7%，其中豐水期合格率為83.3%，枯水期合格率為100%。豐水期有1份濾后水樣不合格，水源水菌落總數(shù)高達(dá)14 000 CFU/mL，濾后水菌落總數(shù)820 CFU/mL，超過(guò)500 CFU/mL 的標(biāo)準(zhǔn)值。不合格的原因一是水柜水源水質(zhì)較差，菌落總數(shù)較高時(shí)，凈水器使用一段時(shí)間后，膜的通透性降低，可能存在膜污染，處理效果不佳；二是農(nóng)戶(hù)用水量少，群眾間歇性用水，凈水器出水設(shè)計(jì)與用戶(hù)用水習(xí)慣不符合等。

3.2 凈水能力分析

本次試驗(yàn)，12 份水柜水源水樣中總大腸菌群、耐熱大腸菌群含量較低，凈水器可有效去除，12 份濾后水樣中均未能檢測(cè)到總大腸菌群、耐熱大腸菌群，去除率達(dá)到100%。當(dāng)水柜水源水中菌落總數(shù)含量較高時(shí)，凈水器處理效果不佳，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，12份濾后水樣中菌落總數(shù)平均去除率94.3%（見(jiàn)表4）。

4 結(jié)論及建議

（1）本試驗(yàn)中，使用膜組合凈水工藝進(jìn)行水柜水處理，12份濾后水樣水質(zhì)合格率為91.7%。

（2）本試驗(yàn)中，12 份濾后水樣中均未能檢測(cè)到總大腸菌群、耐熱大腸菌群，去除率達(dá)到100%；12份濾后水樣中菌落總數(shù)平均去除率94.3%。

表4 菌落總數(shù)去除率統(tǒng)計(jì)情況

（3）廣西大石山區(qū)部分水柜水源水質(zhì)較差，菌落總數(shù)含量較高，使用膜組合凈水工藝處理效果不佳，建議水柜加蓋及水柜前置過(guò)濾池或沉砂池，在過(guò)濾池或沉砂池入口處設(shè)置攔污柵或攔污網(wǎng)，以阻隔淤泥、沙石和枯枝落葉等雜物進(jìn)入水柜，從而減少菌落的繁殖，改善水柜水質(zhì)，同時(shí)在水柜末端配合膜組合工藝凈水器，才能有效提高水質(zhì)合格率。