CN107185009B - 一种用于控制活性炭滤池中孳生生物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于饮用水处理技术领域，具体涉及一种用于控制活性炭滤池中孳生生物的方法。该方法包括以下步骤：将待清洗活性炭滤池停止工作，沥除存水后，采用50‑100mg/L(以Mn计)的KMnO4溶液浸泡5‑10min，浸泡完成后沥除KMnO4溶液；然后采用5‑20mg/L(以Cu计)的CuSO4溶液浸泡10‑30min，浸泡结束后，反冲洗至反冲液中Cu≤1.0mg/L即可。该方法采用高浓度“高锰酸钾+硫酸铜”快速淋洗、浸泡，应用简便安全，成本低廉，无毒害性原辅材料，需时短，对微生物去除效率高，具有持续抑菌效能且对碳粒影响较小，克服了现有技术的短板；且能实现主要反应溶液的重复使用。
Description
技术领域
本发明属于饮用水处理技术领域，具体涉及一种用于控制活性炭滤池中孳生生物的方法。
背景技术
臭氧-活性炭工艺是重要的饮用水深度处理工艺之一，可有效去除微污染原水中的大分子和难降解有机污染物，目前已在欧美多国及我国广州南洲、深圳梅林和南山、上海源江等多个大型水厂得到应用。近年来人们发现，随着活性炭使用年限的增加，多种浮游生物包括红虫、摇蚊幼虫等和一些潜在致病菌种如蜡样杆菌、假单胞菌、金黄色葡萄球菌等在活性炭滤池内孳生现象较为普遍。深圳市笔架山水厂实际运行中，出水多次检出剑水蚤、线虫等微型动物；同时有阴沟肠杆菌和栖稻单胞菌等条件致病菌检出。另一方面，活性炭床的泄露微粒又为这些生物特别是致病菌提供了还原性微环境，有研究表明41.4％活性炭工艺出水中出现异养菌吸附在活性炭颗粒上的现象，17％的水样炭粒上出现大肠杆菌，甚至有相当部分(占总数28％)为粪大肠杆菌；这使得微生物对后续的液氯、紫外线灯等消毒措施具有很强的抵抗性，如有报道指出，在pH＝7.4的常规条件下，经2mg/L的氯30min灭活后，所有微生物均能存活；这就迫使水厂加大消毒剂的用量，从而增加了消毒副产物生成风险。此外大量孳生的浮游生物和潜在致病菌还可产生较多代谢产物、内毒素等潜在的危害物质，如蜡样芽孢杆菌产生的肠毒素等，也对饮用水的卫生安全形成严重威胁。由于臭氧预处理会延长活性炭的使用寿命，同时考虑到使用成本，一般水厂活性炭填料的使用周期可长达2-3年。如何建立安全高效的杀灭活性炭滤池中的孳生生物、解决工艺出水的微生物安全问题已成为相关水厂的技术难题。
目前水厂多采用氨、氯、氯胺、食盐等对活性炭滤池定期浸泡(张金松,乔铁军.臭氧生物活性炭技术水质安全性及控制措施；王辉.生物活性炭工艺中生物风险及控制措施研究)或物理加热(一种利用热处理控制饮用水臭氧/生物活性碳工艺浮游动物繁殖的方法,申请号201010148815.6)、干床处理等，但上述技术方案或浸泡/干化时间较长，对水厂的正常运行影响较大，同时也易影响活性炭颗粒的稳定性，造成更多微小炭粒的生成和流失；或需配备设置复杂且使用率较低的热水管路系统和循环系统、加热系统等，或采用高剂量的氯消毒剂，生成氯化消毒副产物风险高，同时对浮游生物和致病菌的控制效果也差强人意。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供控制活性炭滤池中孳生生物的方法，该方法采用高浓度“高锰酸钾+硫酸铜”快速淋洗、浸泡，应用简便安全，成本低廉，无毒害性原辅材料，需时短，对微生物去除效率高，具有持续抑菌效能且对碳粒影响较小，克服了现有技术的短板；且能实现主要反应溶液的重复使用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种用于控制活性炭滤池中孳生生物的方法，包括以下步骤：
(1)将待清洗活性炭滤池停止工作，沥除存水后，加入50-100mg/L(以Mn计)的KMnO4溶液浸泡5-10min；
(2)步骤(1)浸泡完成后沥除KMnO4溶液，然后加入5-20mg/L(以Cu计)的CuSO4溶液浸泡10-30min，浸泡结束后，反冲洗至反冲液中Cu含量≤1.0mg/L即可。
沥除的KMnO4溶液和CuSO4溶液经纤维滤芯过滤后，适当补充相应的高锰酸钾或硫酸铜可重新使用。
根据实际生物孳生情况，活性炭滤池采用KMnO4溶液和CuSO4溶液浸泡处理时间间隔可为2-6个月。
本发明提出方法的主要机理是先利用KMnO4的氧化性，在不破坏碳粒的条件下，对活性炭表层附着生长的各种微生物进行杀灭，并对部分较大生物体产生伤害和破坏；CuSO4则可进一步产生杀灭和抑制生物活性作用，并可附着在活性炭表面产生持续抑菌效应。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明方法耗时短、效率高、对正常生产的影响小。
采用传统的浸泡法，浸泡时间超过8-12h，加上反冲洗时间会超过12h，对正常生产造成一定影响；采用干床法则是将整个滤池的水全部清空，晾晒4天以上，耗时更长；加热法也需要耗时1h以上，加上反冲洗时间至少1.5h。本专利采用的快速淋洗耗时最短仅需10-15min，加上反冲洗时间也不会超过0.5h。
(2)本发明方法不产生二次污染。本发明采用的KMnO4、CuSO4在给定浓度下均为无毒化学品，在本发明给定使用条件下安全无污染。采用的KMnO4本身即一种较温和氧化剂，不会产生消毒副产物，储存使用方便。
传统的浸泡法中，有时需要采用一定浓度的盐溶液浸泡，浸泡水及反冲洗水盐分高，会对环境产生一定影响；而采用液氯或次氯酸钠浸泡则可能产生有害的消毒副产物。
(3)本发明方法对后续生产安全不造成隐患。本发明提出的反应条件，不要求调节pH，不会产生酸碱污染；在中性反应条件下KMnO4保持一定氧化能力的同时，对碳粒的损伤可降低到最小。
传统的浸泡法对活性炭颗粒腐蚀性较强，在后续使用过程中易于产生细小微粒的泄露，造成安全隐患；采用干床法由于空床时间较长，容易破坏活性炭原有的正常生物相，同时容易产生堆积结构坍塌等异常，
(4)本发明方法中的试剂均为常见化学试剂，沥除的溶液A和溶液B经纤维滤芯过滤后，适当补充相应的高锰酸钾或硫酸铜可反复多次使用，成本低廉；使用方便；反应溶液保存方便，效果持久。
(5)本发明方法中部分硫酸铜可被吸附在碳粒表面，产生持续抑制微生物滋生的作用。
(6)本发明方法不需增设新的设备或构筑物，不需要对现有生产工艺进行改造。
传统物理加热法需要敷设维护管理复杂且使用频率效率低、安全隐患高的热水管路系统。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：某大型自来水厂采用臭氧-活性炭工艺处理微污染地表水源水，新炭使用5个月后进行检测，发现活性炭表面生物相丰富，使用12个月后有蜡样杆菌和金黄色葡萄球菌检出。活性炭滤池为4m×4m×1.5m，将2.64kg的固体KMnO4溶解到16m3自来水中配成57.4mg/L(以Mn计)的KMnO4溶液，并将0.54kg的CuSO4固体溶解到16m3自来水中配成13.5mg/L(以Cu计)的溶液；将二者先后通过泵投加到活性炭滤池中进行淋洗、浸泡，其中采用KMnO4溶液浸泡5min，采用CuSO4溶液浸泡20min。运行稳定后无蜡样杆菌和金黄色葡萄球菌检出。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于控制活性炭滤池中孳生生物的方法，所述生物包括蜡样杆菌、金黄色葡萄球菌中的一种或两种，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将待清洗活性炭滤池停止工作，沥除存水后，以Mn的含量计，加入50-100mg/L的KMnO4溶液浸泡5-10min；
(2)步骤(1)浸泡完成后沥除KMnO4溶液，以Cu的含量计，加入5-20mg/L的CuSO4溶液浸泡10-30min，浸泡结束后，反冲洗至反冲液中Cu含量≤1.0mg/L即可。
2.根据权利要求1所述的一种用于控制活性炭滤池中孳生生物的方法，其特征在于，沥除的KMnO4溶液和CuSO4溶液经纤维滤芯过滤后，适当补充相应的高锰酸钾或硫酸铜循环使用。
3.根据权利要求1所述的一种用于控制活性炭滤池中孳生生物的方法，其特征在于，根据实际生物孳生情况，活性炭滤池采用KMnO4溶液和CuSO4溶液浸泡处理时间间隔为2-6个月。
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