病原体污染的家庭水处理

发表时间：2018-01-24 10:06:41 阅读次

家庭水处理技术是为了在家庭中处理水或在其他用水点要使用的一系列设备和方法。这些设备和方法也被称为点供水处理技术（Ｃｏｔｒｕｖｏ和Ｓｏｂｓｅｙ，２００６；Ｎａｔｈ，Ｂｌｏｏｍｆｉｅｌｄ和Ｊｏｎｅｓ，２００６；也见附录１支持性文件《家庭水处理》）。家庭水处理技术包含多项技术以使个人或社区对所收集水或者受污染管道水进行处理以去除或灭活病原微生物。许多这些方法都涉及处理水的安全储存以避免和尽量减少经家庭处理后的水被受到污染（Ｗｒｉｇｈｔ，Ｇｕｎｄｒｙ和Ｃｏｎｒｏｙ，２００３）。
  家庭水处理和安全储存可显著改善水质并降低介水传播疾病风险（Ｆｅｗｔｒｅｌｌ和Ｃｏｌｆｏｒｄ，２００４；Ｃｌａｓｅｎｅｔａｌ．，２００６）。在不能提供市政管网供水的地方或主要依赖可能遭受污染的水源的地方或在转运过程或在家中储存的水由于卫生条件差受到污染的地方，家庭水处理可对健康产生快速而重要的积极影响。家庭水处理也可用来克服广泛存在的管网水质微生物不安全问题。类似的小型技术也可在饮用水水质不确定地区供旅行者们使用（也见６．１１）。
  并非所有的家庭水处理技术都可非常有效地去除各种介水传播病原体（细菌、病毒、原虫、蠕虫）。例如，氯对水生原虫隐孢子虫卵囊的灭活就不是非常有效，同样一些过滤方法，如陶瓷、布或纤维过滤对去除肠道病毒效率也不高。因此，当对这些技术进行选择时，要认真考虑针对饮用水源中基于健康的微生物控制目标。陕西博泰达水处理为您提供服务。
  下面定义和描述了各种针对微生物污染控制的家庭水处理技术：
（１）化学消毒：饮用水的化学消毒包括任何基于氯的技术，如二氧化氯、臭氧和一些其他氧化剂和强酸、强碱。除了臭氧，保持饮用水中适量的化学消毒剂余量可以为避免存储过程中发生污染提供保护。在发展中国家，家庭饮用水消毒主要是自由氯，如以液体形式存在的次氯酸（市售家庭用漂白剂或较稀的含０．５％到１％次氯酸，供家庭水处理使用的市售次氯酸钠溶液）或固体次氯酸钙或二氯异氰尿酸钠。这是因为这些形式的自由氯使用方便，相对安全，便宜且容易投加。不过，三氯异氰尿酸钠和二氧化氯在一些家庭水处理技术中也在使用。为了在储存和使用中提供足够的余氯，家庭水处理过程适量投加氯非常重要。推荐剂量是干净的水（浊度小于１０ＮＴＵ）中自由氯在２ｍｇ／Ｌ左右；在较浑浊的水（浊度大于１０ＮＴＵ）中自由氯加倍（４ｍｇ／Ｌ）。尽管这些自由氯剂量可能导致余氯残留超出集中处理输配过程水中的氯残留推荐值（０．２～０．５ｍｇ／Ｌ），但为了在加氯消毒过的家庭储存水中保持残留自由氯在０．２ｍｇ／Ｌ，这些剂量对家庭水处理可能是合适的。对于用水点加氯的详细信息见文件《预防旅游者腹泻：如何确保饮用水的安全》（ＷＨＯ，２００５）。
  （２）碘也是一个强氧化剂，通常不建议广泛使用碘对饮用水消毒，除非残余浓度可以得到有效控制。因为担心摄入过多会对甲状腺有负面影响。然而，这个问题正在被重新审视，因为膳食碘的缺乏在世界上很多地方是一个严重威胁健康的问题（见６．１１和表６．１）。至于集中处理，用于家庭水处理的臭氧须在现场制备，通常通过电晕放电或电解获得，两者都需要消耗电能。因此，不推荐家庭水处理使用臭氧，因为它需要可靠的电源来生产，其在小规模应用中还存在臭氧发生和投加的复杂性，成本也相对较高。强酸或强碱也不推荐作为饮用水化学消毒剂。因为它们是危险的化学物质，会严重改变水的ｐＨ值。不过，作为一种应急或短期干预方式，一些柑橘类水果汁，如酸橙和柠檬等，可以添加到水中使霍乱弧菌失活，加入足量能有效降低水的ｐＨ值（可能降低到小于４．５）。
  （３）膜、多孔陶瓷或复合滤器：这些滤器孔径细小，包括碳块过滤器、包含胶态微粒银的多孔陶瓷、反应膜、聚合物膜和纤维／织物过滤器。它们依靠物理张力通过一个多孔表面或多个具有结构孔隙的表面通过孔径阻隔物理去除或截留微生物。其中有些过滤器采用化学抑菌或抗菌表面或者化学修饰使微生物吸附在滤器介质表面，使失活或者至少不能繁殖。织物过滤器，例如那些纱丽布过滤器，被推荐用于减少在水中的霍乱弧菌。然而，这种过滤器只能通过织物减少那些与桡足类相关的弧菌、其他大型甲壳类、或其他大型真核生物。这些织物并不能截留那些分散的弧菌，或那些与桡足类无关的细菌，其他甲壳类，悬浮沉淀物或大型真核生物，因织物纤维的孔隙远大于细菌，使其能通过过滤器。大多数家用过滤技术是基于重力流，或者由管网提供的水压运行。但是，有些超滤、纳滤、反渗透过滤可能需要可靠的电力供应才能运行。陕西博泰达水处理为您提供服务。
  （４）颗粒介质过滤器：颗粒介质过滤器中，有的填装沙子或硅藻土，有的使用分散颗粒作为填充床以使水流穿过。这些过滤器通过物理和化学的组合工艺截留细菌，包括：物理张力、沉淀和吸附作用。有一些过滤器也会利用具有化学活性抗菌、抑菌表面或其他化学修饰。其他的颗粒介质过滤器则具有生物活性，因其在颗粒介质的表面或内部可形成一层微生物和胞外多聚物。这种在传统慢砂滤池被称为滤膜的生物活性层能截留微生物并使之失活和降解。现在已经开发出可间歇进水的带有表面生物活性层的家庭过滤器。
  （５）太阳能消毒：现在有许多使用太阳能辐照技术对水消毒。有些依靠来自阳光的能量使用太阳辐射对黑暗或不透明容器中微生物进行灭活。其他，如太阳能水消毒或ＳＯＤＩＳ系统，使用来自阳光的紫外线照射穿透透明塑料容器并依赖紫外线辐射及与溶氧和热量相关的氧化活性的共同作用实现水消毒功能。其他物理形式的太阳能辐照系统也是利用这些太阳辐射在其他各种容器中的组合效应，如紫外穿透塑料袋和面板。
（６）紫外灯照射技术：已有一些饮用水处理技术采用紫外灯辐射灭活微生物。对于家庭或小型水处理，大多数采用杀菌波长为２５４ｎｍ的、可产生单色紫外线辐射的低压汞弧灯。一般来说，这些技术通过使容器中的水或穿过反应器时暴露于足够剂量（影响）的紫外灯辐照以灭活水源性病原体。因为需要可靠的电力供应、较高的成本和维护要求，使其在发展中国家的应用受到限制。
（７）加热技术：热技术主要机制是通过燃烧产生热量灭活水中微生物。这些包括沸腾，加热到巴氏杀菌温度和加热杀菌温度（应用于牛奶灭菌时，一般需＞６３℃，保持３０ｍｉｎ）。对于水处理，推荐方法是提高温度、达到沸腾，让水离开热源，自然冷却，然后保存并避免后续污染。前述使用太阳辐射热量的太阳能技术或使用来自阳光的热量和紫外线辐射组合与此不同。
（８）混凝、沉淀：混凝或沉淀通过使用天然或化学絮凝剂和沉淀剂来絮凝或沉淀悬浮颗粒、包括微生物，以强化它们的沉淀。沉淀是水处理过程中通过使悬浮颗粒物，包括微生物沉降得以去除的一种方法。这些方法可以与织物或纤维介质联用去除絮状物（水中形成的大的絮凝或沉淀颗粒）。这一类包括简单沉淀（即不使用化学混凝剂完成）。这种方法通常采用由三个容器组成的系列或其他储水容器系列，每日小心地将经过沉淀的澄清水转移出来；到第三个容器，水已被顺序沉淀和储存至少两天以上以降低微生物。（９）联合（多级障碍）处理方法：将上面这些技术组合在一起，同时或顺序进行水处理。这些联合处理包括混凝加消毒，介质过滤加消毒或介质过滤加膜过滤。有些是商业化的一次性化工产品，包括颗粒、粉末或片状形式混凝剂、如铁或铝盐，或消毒剂、氯。当添加到水中时，这些化学絮凝剂能促进快速而高效的沉降，化学消毒剂（如游离氯）可以灭活微生物。其他组合处理技术主要是物理装置，包括两个或更多阶段的处理，如介质或膜过滤或物理吸附去除微生物和化学消毒剂或其他物理处理工艺（例如紫外线辐射）杀死那些剩余的不能被物理过滤或吸附去除的细菌。许多这种组合式家庭水处理技术已成为商业产品，可以为家庭购买或在其他地方使用。选择将各种处理技术集成于一台装置内的商业化组合装置是非常重要的。但也需要他们满足具体的微生物降低性能，最好由一个可信的国家或国际机构认证，例如政府或一个代表私营部门的、具有良好认证实践和运行记录的独立组织。陕西博泰达水处理为您提供服务。
  表７．８总结了采用上述几种家庭水处理技术对水传播细菌、病毒和寄生性原生虫的去除情况。这些去除信息是基于科学文献报告的研究结果。有两个有效性内容：基本去除和最大去除。基本去除是指由相对不熟练人员实际操作时的一般运行效果，且操作人员将以上方法用于处理平均水质或可变水质原水及现场只有很少应用工具以优化处理条件和操作时。最大去除是指在熟练操作和优化运行条件下，并且在可预见和不变水质条件下，有相关仪器工具支持并保持最高水平运行时达到的效果（如测试一个已知浓度和种属的微生物时）。应当该注意的是某些水处理工艺的ｌｇ减少值存在差异，如表７．８中的家庭水处理和表７．７中的集中处理。这种相同处理技术、不同的运行效果差异是可以理解的。因为集中处理所用水通常满足处理工艺所需要的质量，而且处理过程由训练有素的操作人员使用，工艺经过合理的设计并有良好的运行控制系统。相反，家庭水处理通常水质变化较大，也没有得到最好的运行技术优化。相对于管理集中处理设施的人员，处理过程也常常得不到专业人员的专业运行控制。这些处理过程的进一步细节，包括运行影响因子和表７．８中提供的ｌｇ减少值水平基础，可见附录１支持性文件《家庭水管理和家庭水处理选择评估》。陕西博泰达水处理为您提供服务。
  表７．８中的数值不包括储存水的后处理污染，这可能会影响那些没有实施安全储存方法的技术的有效性。家庭水处理的最佳选择也应包括安全存储方法，如带有龙头或喷管的带盖、窄口容器。就像集中供水系统一样，家庭水处理和存储也应当进行验证、监测和认证。负责针对家庭水处理系统开展这些活动的机构可能不同于集中供水。此外，可能各自独立的机构分别负责验证、监测和认证。无论如何，正如对于集中供水系统一样，验证、监测以及认证是对家庭和其他点式饮用水供应及其处理储存技术实施有效管理的关键（见２．３和５．２．３部分）。通过商业或其他途径制造或获得的非市政水处理技术应当通过认证以满足运行或效率要求或指南要求，最好是由一个独立的、公认的认证机构完成。如果这些处理技术是本地生产并被家庭自身管理，建议加强对建设和使用过程以及运行监测的记录。