廣西大石山區家庭水柜膜組合凈水工藝水處理試驗研究

吳昌洪，黃旭升，吳衛熊

（廣西壯族自治區水利科學研究院 廣西水工程材料與結構重點實驗室,南寧 530023）

1 研究背景

廣西大石山區主要位于廣西西北部，分布在河池市、百色市、南寧市、柳州市、來賓市、崇左市6 個市的30個縣（市、區），其中河池市11個（金城江、宜州、南丹、天峨、鳳山、東蘭、羅城、環江、巴馬、都安、大化）、百色市12 個（右江、田陽、田東、平果、德保、靖西、那坡、凌云、樂業、田林、隆林、西林）、南寧市2個（隆安、馬山）、柳州市3個（融安、融水、三江）、來賓市1 個（忻城）、崇左市1 個（天等）。該區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流的影響，降雨時空分布極不均勻，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巖溶裂隙和石灰巖漏斗流入地下，地表水資源十分有限[1]。大部分偏遠山區群眾只能通過建設家庭水柜解決飲水問題。自治區黨委、政府高度重視大石山區農村飲水問題，為打贏大石山區農村飲水安全脫貧攻堅戰，解決大石山區脫貧摘帽“有安全飲水”的問題，規劃在2018-2020年新建家庭水柜22 011座，同時要求全部配套凈化消毒設施[2]。為探索家庭水柜凈水器水處理實際效果，我們采用市場常見的膜組合凈水工藝凈水器對水柜水處理效果開展試驗研究。

2 材料與方法

2.1 材料

試驗采用膜組合凈水工藝凈水器，該凈水器常用于大石山區家庭水柜水處理。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使用。

2.2 方法

2.2.1 研究方案

通過實地調研，結合大石山區家庭水柜整體的水質狀況、集雨形式、入戶流程、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檢測，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）大化縣六也鄉加司村獨下屯2座家庭水柜（編號1#、2#）。水柜通過抽取低洼處雨后形成的泉水進行水源補充，一般是雨后才抽泉水補充，不下雨無水源補充。水柜建于2014年，水柜已加蓋。

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

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

2.2.2 檢測指標及方法

水質檢測指標為《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）中水質常規指標和非常規（氨氮）指標，包括感官性狀和一般化學指標、微生物指標、毒理指標。

（1）感官性狀和一般化學指標（13 項）：色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物、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（3項）：砷、氟化物、硝酸鹽（以N計）。

（3）微生物指標（3 項）：菌落總數、總大腸菌群、耐熱大腸菌群。

本次試驗由家庭水柜所在縣疾控預防中心進行水質檢測，水樣的采集、保存以及測試嚴格按照《生活飲用水標準檢驗方法》（GB/T5750-2006）進行。采用500 mL廣口瓶采集水樣，經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，返回疾控中心測定。水質分析結果按照《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）進行評價。

3 結果與分析

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24 份。本次試驗，24 份水樣中感官性狀和一般化學指標、毒理指標均合格，水質檢測結果僅列出微生物指標（見表1、表2、表3）。

表1 大化縣六也鄉加司村獨下屯2座家庭水柜水質檢測情況

表2 大化縣六也鄉加司村獨上屯2座家庭水柜水質檢測情況

表3 德保縣馬隘鎮隆華村下安屯2座家庭水柜水質檢測情況

3.1.1 水源水分析

根據水質檢測結果，6座水柜水源水在豐水期、枯水期的12份水樣均不合格，超標指標為微生物指標，其中，菌落總數、總大腸菌群、耐熱大腸菌群均超標的水樣有7份，總大腸菌群、耐熱大腸菌群超標的水樣有5份。德保縣馬隘鎮隆華村下安屯2座家庭水柜，豐水期檢測到菌落總數分別為14 000、12 000 CFU/mL。2座家庭水柜通過坡面集雨，水柜前無沉砂池及過濾設施，集雨過程中泥沙等雜物隨雨水進入水柜，同時由于水柜無蓋板，枯燥落葉等易落入水柜中，是造成菌落總數含量高的主要原因。

3.1.2 濾后水分析

通過膜組合工藝凈水器處理后，濾后水水質合格率為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，水源水菌落總數高達14 000 CFU/mL，濾后水菌落總數820 CFU/mL，超過500 CFU/mL 的標準值。不合格的原因一是水柜水源水質較差，菌落總數較高時，凈水器使用一段時間后，膜的通透性降低，可能存在膜污染，處理效果不佳；二是農戶用水量少，群眾間歇性用水，凈水器出水設計與用戶用水習慣不符合等。

3.2 凈水能力分析

本次試驗，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到總大腸菌群、耐熱大腸菌群，去除率達到100%。當水柜水源水中菌落總數含量較高時，凈水器處理效果不佳，根據統計，12份濾后水樣中菌落總數平均去除率94.3%（見表4）。

4 結論及建議

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

（2）本試驗中，12 份濾后水樣中均未能檢測到總大腸菌群、耐熱大腸菌群，去除率達到100%；12份濾后水樣中菌落總數平均去除率94.3%。

表4 菌落總數去除率統計情況

（3）廣西大石山區部分水柜水源水質較差，菌落總數含量較高，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濾池或沉砂池，在過濾池或沉砂池入口處設置攔污柵或攔污網，以阻隔淤泥、沙石和枯枝落葉等雜物進入水柜，從而減少菌落的繁殖，改善水柜水質，同時在水柜末端配合膜組合工藝凈水器，才能有效提高水質合格率。