飲用水處理過程中隱孢子蟲的在線檢測評價方法
2023-05-23 19:08:41 1
專利名稱：飲用水處理過程中隱孢子蟲的在線檢測評價方法
技術領域：
本發明涉及一種在飲用水處理過程中檢測隱孢子蟲的方法。
背景技術：
隱孢子蟲是一種原生動物病原體，它會引起胃腸疾病。在較差的水處理條件下，隱孢子蟲很容易穿透，從而導致引起胃腸疾病大規模爆發的可能性增高，在歐美發達國家已經爆發過多次。研究表明，隱孢子蟲可以看作生物膠體顆粒。隱孢子蟲接近球形，直徑約為4.5～5.5微米，密度為1.025～1.070g/cm3，只比水的密度稍大一點。由ζ電位測得，在大多數自然界水體中隱孢子蟲卵囊表面電荷為中性或輕微的偏負值，其表面電荷的精確值由具體的分析方法決定。實驗發現，隱孢子蟲在保存121天後其電泳流動性仍然保持不變，而且，這種特殊的顆粒病原體對氯消毒有抵抗性，所以至少在過濾階段就應將其去除掉。
研究表明，採用化學失活的方法可以改變隱孢子蟲卵囊的zeta電位。zeta電位對混凝工藝和隨後的過濾工藝起著決定作用，它可以指示顆粒失穩的程度。膠體顆粒原始表面電荷的改變(如隱孢子蟲的影響)會影響顆粒介質過濾對膠體顆粒的去除率，而且，在水處理過程中，隱孢子蟲的zeta電位可以被很多因素影響，如原水水質、混凝劑的種類和用量、pH值以及處理前的化學失活。混凝前隱孢子蟲卵囊zeta電位的不同不會對整個混凝工藝的原理造成影響，因為本質上與水中存在的其他顆粒相比，隱孢子蟲卵囊的表面不是很重要，有研究表明即使人工向水中加入高濃度的隱孢子蟲卵囊也是如此。
研究表明，在水處理過程中隱孢子蟲可以當作膠體看待，所以當實驗條件受限無法用儀器檢測隱孢子蟲時，可以通過簡單的測定過濾後的某部分顆粒穿透來評價隱孢子蟲的穿透風險，而被測定的顆粒為大小和隱孢子蟲相近的顆粒或粒徑稍大可以包裹隱孢子蟲的顆粒。
傳統方法是用濁度儀檢測顆粒穿透，但是濁度儀的讀數會使人誤解，因為這些讀數沒有給出各個粒徑範圍內顆粒的精確數，這也就意味著隱孢子蟲的穿透無法被估計和預測。
發明內容
本發明為了解決傳統方法無法估計和預測隱孢子蟲的穿透風險的缺點，實時、準確、簡單的檢測和評價飲用水處理過程中出水的隱孢子蟲的危害，提供一種飲用水處理過程中隱孢子蟲的在線檢測風險評價方法，該方法通過雷射顆粒計數器檢測飲用水處理過程中過濾後水的顆粒數，評價隱孢子蟲的穿透風險，檢測實時而且效果十分令人滿意，從而為改善水處理工藝提供依據，它是這樣實現的採集過濾池出水作為水樣，採用雷射顆粒計數器對粒徑為2～1000μm的膠體顆粒的數量進行在線檢測，當過濾池出水中含有的被檢測膠體顆粒數小於等於合格出水中膠體被檢測粒徑範圍顆粒數設定值時，過濾池出水進入消毒池進行消毒處理，得到風險較低的合格出水；當過濾池出水中含有的被檢測膠體顆粒數大於合格出水中膠體被檢測粒徑範圍顆粒數設定值時，對濾前水和/或過濾處理過程進行調整，直至過濾池出水中含有的被檢測膠體顆粒數小於等於合格出水中膠體顆粒數設定值。
本發明所用雷射顆粒計數器可以在線自動檢測、顯示顆粒數目及圖形，避免人為讀數造成的誤差，提高了精度和準確性，可以作為整個水處理控制系統的有效組成部分。本發明中雷射檢測的粒徑範圍為2～1000微米，實際中主要檢測範圍為大小和隱孢子蟲相近的顆粒或粒徑稍大可以包裹隱孢子蟲的顆粒，其發明效果較在線濁度儀敏感、精確，一般情況下在濁度為0.1NTU以下時，雖然水質合格，但在線濁度儀不能判斷隱孢子蟲的風險，本方法不僅可以全波譜範圍檢測、分辨，而且可以監測溫度、投加藥劑量、有機汙染物等對隱孢子蟲顆粒粒徑的膠體物質穿透性的危害，從而為調整工藝和自動控制的優化控制提供可靠的依據。
圖1為雷射檢測顆粒穿透性的控制系統流程圖，圖2為濾速5m/h不含腐殖酸的水樣在不同溫度對2～7μm顆粒在濾池中穿透影響的結果圖(未投加藥劑)，圖3為濾速5m/h不含腐殖酸的水樣在不同溫度對2～7μm顆粒在濾池中穿透影響的結果圖(投加藥劑0.6mg/L)，圖4為濾速5m/h不含腐殖酸的水樣在不同藥劑投加量對2～7μm顆粒在濾池中穿透影響的結果圖(15℃)，圖5為濾速5m/h不含腐殖酸的水樣在不同藥劑投加量對2～7μm顆粒在濾池中穿透影響的結果圖(25℃)，圖6為濾速5m/h含腐殖酸5mg/L的水樣在腐殖酸對2～7μm顆粒在濾池中穿透影響的結果圖，圖7為圖6的局部放大圖。
具體實施例方式具體實施方式
一參見圖1，本實施方式是這樣實現的原水經常規處理後進入過濾池，採集過濾池出水作為水樣，採用雷射顆粒計數器對粒徑為2～1000μm的膠體被檢測粒徑範圍數量進行在線檢測，當過濾池出水中含有的被檢測膠體顆粒數小於等於合格出水中膠體顆粒數設定值時，過濾池出水進入消毒池進行消毒處理，得到風險較低的合格出水；當過濾池出水中含有的被檢測膠體顆粒數大於合格出水中膠體被檢測粒徑範圍顆粒數設定值時，對濾前水和/或過濾處理過程進行調整，該調整方法可以是人工操作，也可以通過電腦程式進行操作，直至過濾池出水中含有的膠體顆粒數小於等於合格出水中膠體顆粒數設定值。其中，對濾前水進行處理的方式為增加藥劑的投加量、強化混凝、強化沉澱中的一種、兩種或三者的結合；對過濾過程進行處理的方式為增加藥劑的投加量、改變藥劑種類、改變過濾材料、降低過濾速度中的一種或幾種的結合。由於原水受地域、溫度、環境的影響很大，所以膠體顆粒設定值沒有統一標準，需要根據醫學、微生物、毒理學檢測進行設定，本實施方式中的被檢測膠體顆粒數為粒徑在2～7或2～15或2～800μm或2～1000μm範圍內的膠體顆粒數之和。
具體實施方式
二本實施方式以監測溫度對隱孢子蟲顆粒粒度物質在濾池過濾過程中穿透的影響為例，如圖2、3所示，具體檢測方法與具體實施方式
一相同。從圖2可以看出，溫度越高，過濾出水中膠體顆粒數目越少，這說明在濾池過濾過程中隱孢子蟲顆粒的穿透率危險越低。為了進一步說明藥劑對穿透率也具有一定的影響，表1中列舉了不同溫度下添加藥劑與不添加藥劑對過濾出水中膠體顆粒數目的對比數據。
表1
具體實施方式
三本實施方式以監測藥劑投加量對隱孢子蟲顆粒粒度物質在濾池過濾過程中穿透的影響為例，如圖4、5所示。從圖中可以看出，隨著藥劑投加量的增多，過濾出水中膠體顆粒數目越來越少，這說明在濾池過濾過程中隱孢子蟲顆粒的穿透率危險越低。表2中列舉了不同溫度下藥劑添加量對過濾出水中膠體顆粒數目的對比數據。
表具體實施方式
四本實施方式以監測有機汙染物腐殖酸對隱孢子蟲顆粒粒度物質在濾池過濾過程中穿透的影響為例，如圖6、7所示。從圖中可以看出，有機汙染物腐殖酸的存在可以增加過濾出水中膠體顆粒的數目。表3中列舉了不同條件下有機汙染物腐殖酸對過濾出水中膠體顆粒數目的對比數據。
表具體實施方式
五本實施方式是這樣實現的(一)原水進入到混合池中，在混合池中投加化學藥劑；(二)原水與化學藥劑混合後經過反應池進行反應，然後將反應池中產生的沉澱通過沉澱池進行泥水分離；(三)沉澱池出水進入過濾池進行過濾處理；(四)採集過濾池出水作為水樣，採用雷射顆粒計數器對飲用水處理過程中隱孢子蟲的數量進行在線檢測，檢測對象主要為大小和隱孢子蟲相近的顆粒或粒徑稍大可以包裹隱孢子蟲的顆粒，經過檢測，雷射顆粒計數器顯示所檢測水樣中含有的膠體顆粒數為15000，高於設定值800，不符合出水要求，可選擇如下處理方法a、強化混凝，在混合池中增加化學藥劑的投加量；b、在過濾池前端增加藥劑的投加量、改變過濾材料、降低過濾速度。單獨採用a方法時，水樣中含有的膠體顆粒數為500，低於設定值，符合出水要求；單獨採用b方法時，水樣中含有的膠體顆粒數為300，低於設定值，符合出水要求；同時採用a、b方法時，水樣中含有的膠體顆粒數為100，低於設定值，符合出水要求。
權利要求
1.飲用水處理過程中隱孢子蟲的在線檢測評價方法，其特徵在於它是這樣實現的採集過濾池出水作為水樣，採用雷射顆粒計數器對粒徑為2～1000μm的膠體顆粒的數量進行在線檢測，當過濾池出水中含有的被檢測粒徑範圍顆粒數小於等於合格出水中膠體顆粒設定值時，過濾池出水進入消毒池進行消毒處理，得到風險較低的合格出水；當過濾池出水中含有的被檢測粒徑範圍顆粒數大於合格出水中膠體顆粒數設定值時，對濾前水和/或過濾處理過程進行調整，直至過濾池出水中含有的被檢測膠體顆粒數小於等於合格出水中膠體被檢測粒徑範圍顆粒數設定值。
2.根據權利要求1所述的飲用水處理過程中隱孢子蟲的在線檢測評價方法，其特徵在於對濾前水進行處理的方式為增加藥劑的投加量、強化混凝、強化沉澱中的一種、二種或三種的結合。
3.根據權利要求1所述的飲用水處理過程中隱孢子蟲的在線檢測評價方法，其特徵在於對過濾過程進行處理的方式為增加藥劑的投加量、改變藥劑的種類、改變過濾材料、降低過濾速度中的一種或幾種的結合。
4.根據權利要求1所述的飲用水處理過程中隱孢子蟲的在線檢測評價方法，其特徵在於雷射顆粒計數器檢測的膠體顆粒的粒徑為2～7μm。
5.根據權利要求1所述的飲用水處理過程中隱孢子蟲的在線檢測評價方法，其特徵在於雷射顆粒計數器檢測的膠體顆粒的粒徑為2～15μm。
6.根據權利要求1所述的飲用水處理過程中隱孢子蟲的在線檢測評價方法，其特徵在於雷射顆粒計數器檢測的膠體顆粒的粒徑為2～800μm。
7.根據權利要求1、4、5或6所述的飲用水處理過程中隱孢子蟲的在線檢測評價方法，其特徵在於被檢測膠體顆粒數為粒徑在2～7、2～15、2～800μm或2～1000μm範圍內的膠體顆粒數之和。
全文摘要
飲用水處理過程中隱孢子蟲的在線檢測評價方法，它涉及一種在飲用水處理過程中檢測隱孢子蟲的方法。本發明的目的是解決傳統方法無法估計和預測隱孢子蟲穿透風險的缺點，它是這樣實現的採集過濾池出水作為水樣，採用雷射顆粒計數器對飲用水處理過程中粒徑與隱孢子蟲相近或粒徑稍大的顆粒數量進行在線檢測，當膠體被檢測粒徑範圍顆粒數大於被檢測的膠體顆粒數設定值時，對濾前水和/或過濾過程進行調整，直至過濾池出水中含有的膠體顆粒數小於等於合格出水中被檢測膠體顆粒數設定值。本方法較在線濁度儀敏感、精確，可以監測隱孢子蟲穿透性的危害，從而為提高水質、調整工藝和自動控制的優化控制提供可靠的依據。
文檔編號C12Q1/00GK1673717SQ20051000996
公開日2005年9月28日 申請日期2005年5月8日 優先權日2005年5月8日
發明者許國仁 申請人:哈爾濱工業大學