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慢砂过滤的二级污水废水:砂床深度对过滤性能的影响

词Aloo贝基南希2,Mulei约瑟芬1,Mwamburi Aluoch丽萃3
  1. PG的学生,生物科学,大学埃尔多雷特,,肯尼亚
  2. 大学讲师,美国生物科学,,肯尼亚
  3. 大学讲师,美国生物科学,,肯尼亚
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文摘

慢砂过滤(SSF)是一个简单的饮用水净化技术和可能用于废水稳定但只有几朝这个方向研究已经完成。本研究旨在评价砂床深度对社保基金绩效的影响通过比较数据从污水废水过滤砂床不同的深度(0.5、0.7和1.0)米。去除效率决定的选择细菌指标如大肠杆菌群、粪便链球菌,总细菌数和物理化学参数如生化需氧量、电导率、pH值、总悬浮物和营养。本研究的结果显示显著差异水平的所有物理化学参数除了废水磷酸盐透过三沙床深处,这些参数被发现更好的去除效率为0.7 m。然而,清除的细菌没有明显影响沙层深度。

关键字
慢砂过滤、污水稳定、细菌、理化参数、砂床深度

I.INTRODUCTION
世界正面临问题的管理废水由于广泛的工业化和人口增加[1]。污水处理厂,旨在减少对环境的污染负荷在大多数情况下释放废水仍高生化需氧量(BOD5)养分(N和P)和细菌负荷因此对接收环境构成危险[2,3]。健康问题和疾病通常是由于排放未经处理或处理不当的废水进水道。许多传染病与粪便污染的水和全球死亡率的主要原因(4、5),生或者部分处理的废水的释放到水体也可能会导致其他问题,如造成鱼类死亡和藻华高有机废水中的内容[6、7]。
慢砂过滤是一个简单的技术,可以用来降低废水的污染负荷(8、9)。然而,小的工作已经完成的应用慢砂过滤(社保基金)废水质量改进[10]。这个过程是被动和过滤器的有效性取决于生物膜附着在沙粒的发展称为地下的[11]。处理过的水的量增加是针对重用,有需要开发可靠的方法来减轻微生物造成的健康风险,可以在水里。
在这项研究中,废水从大学埃尔多雷特(UoE)污水处理厂是采样和分析使用标准方法来确定它的质量和社保基金的三种不同的砂床深处被用来过滤。
本研究的目的是确定水平的物理化学参数,细菌数和选择指标细菌过滤,过滤后的废水和评估沙层深度对过滤性能的影响。

二世。文献调查
慢砂过滤是一个水净化过程的水通过多孔床沙包含陷阱和代谢的生物膜在水中有机化合物(Rooklidge et al ., 2009)。研究砂床深度对滤波器性能的影响也已通过贝拉米et al .,(1985),穆罕默德·威廉姆斯(1987)和(1996)。Burgoon et al .,(1991)研究了总磷去除砂床不同深度和艾略特的et al .,(2008)研究了三级污水处理二次污水废水利用实验室规模模型的沙子过滤器。

三世。材料和方法

研究领域,设计和操作的过滤器
这项研究是由(UoE)污水处理厂,Uasin Gishu县,肯尼亚。样本的筛选和过滤废水收集每月连续六个月(2012年6月至12月)。细菌的样本分析和理化参数引入到组装之前社保基金大学生物技术实验室。9个实验过滤器组装使用塑料(PVC)管道密封底部装有不锈钢阀门。粗砂砾被用于制造约0.5米的排水介质下的每个过滤器的过滤介质。1.05毫米的有效的砂粒大小是使用标准筛准备的。砾石和砂过滤器的清洗和消毒在烤箱在105 oc隔夜放置到塑料管。砂床深度was0.5 m前三集的过滤器,在接下来的三组0.7和1.0年的最后一集。五公升的取样废水引入每个过滤器和样本收集后48小时内细菌和理化分析。

细菌学的分析
样本收集和运输在实验室无菌容器4摄氏度和初始分析抽样在24小时内完成。废水样品进行分析后标准的电镀技术三种细菌类型的枚举和总细菌数。积极的隔离选择基于不同形态选择性的媒体在合适的温度下孵化和确认用革兰氏染色法和生化测试属性。标准的电镀技术[12]是用来隔离并列举总大肠杆菌群(TC),粪大肠菌(FC)和粪便链球菌(FS)和总细菌数(TBC) MacConkey (MAC),胆汁七叶树素(BA)和琼脂平皿计数(PCA)和孵化37°C 48小时。粉色或红色菌落生长在MAC琼脂板检测识别的肠杆菌科家族的成员,而生长在英航琼脂板用于FS的识别。英航和MAC琼脂板上的殖民地文化在营养琼脂(NA)和孵化在37摄氏度为48小时纯文化进一步识别程序。革兰氏染色法和显微镜是用来确定细菌的革兰氏染色剂反应和形态分离。革兰氏阴性棒给最初的识别FC和TC细菌革兰氏阳性球菌,出现在链给最初的FS的识别。革兰氏阳性球菌细菌隔离之前在英航琼脂受到过氧化氢酶测试使用管方法(南本德医学基金会,2010年)来识别FS。4 - 5滴3%过氧化氢被置于一个无菌试管和少量的纯培养使用无菌测试生物添加木涂布棒。 The test tube was placed against a dark background and observed for immediate effervescence at the end of the wooden applicator stick [14]. Negative reactions were indicative of the presence of the catalase negative Gram-positive cocci FS [15].
TBC)测定使用标准扩散板技术[12]PCA和孵化为48小时35摄氏度。殖民地的数量计算使用魁北克菌落计数器(Gallenkamp;英格兰)和报告为可行的细胞。CFU /毫升的样品被殖民地的清点数量乘以计算使用的稀释和除以镀总量。

理化分析
电导率、温度和pH值的污水样品原位测量使用JENWAY 3405电化学分析仪和哈希分别温度计和酸度计。总悬浮固体(TSS)决心通过预处理重玻璃纤维过滤器过滤样品垫和干燥他们一夜之间在105°C烤箱把多余的水。垫的重量平衡承压(孙Kern & GMBH, d - 72336, Balingen,德国)和过滤垫的重量的增加代表TSS mg / l,废水样品的(APHA, 2005)。氨基酸、重氮化作用和减少镉方法被用来测量磷酸盐(PO4 3),亚硝酸盐(NO2)和硝酸盐(NO3)使用哈希水样色度计/博士(820)。测量溶解氧(做)进行了使用汉娜做计(嗨,9143)。测定BOD5是由获得第一天之间的差异做采样和第五天(粮农组织,2007年)。

统计分析
统计分析使用社会科学统计软件包(SPSS 15.0;SPSS Inc .,,美国)。去除效率的物理化学和细菌过滤器的参数评估使用通用处理结构在随机块方差分析。这样做是为了确定如果入渗和污水参数之间有显著差异。复制被视为块和响应参数的细菌和物理化学参数进行过滤和过滤废水样品。邓肯的多个范围测试(DMRT)用于分离意味着有显著不同。所有统计分析是在95%置信水平(p < 0.05)。

四、结果

TC的隔离和标识,FC和FS废水
隔离的总结媒体,孵化温度、革兰氏染色剂反应和形态学的孤立的细菌在显微镜下看是表1所示。三个主要的初始隔离细菌组正在研究是英航和MAC琼脂。革兰氏阳性细菌在显微镜下出现蓝色而革兰氏阴性细菌出现红色在显微镜下。革兰氏阴性棒生长在MAC琼脂(37摄氏度)48小时后通常被鉴定为TC,革兰氏阴性棒生长在MAC琼脂(44.5摄氏度)48小时后被确定为FC革兰氏阳性文化隔离英航琼脂(37摄氏度)48小时后确认为FS。TC的殖民地和FC MAC平皿上孤立的粉红色和红色的平滑的边缘,而殖民地的FS英航琼脂孤立出现深色或黑色。
图像
过氧化氢酶试验结果被用来确定英航隔离FS或non-FS细菌。隔离产生泡沫后添加过氧化氢被确定为过氧化氢酶阳性,表明non-FS球菌。隔离,不产生泡沫后添加过氧化氢被确定为过氧化氢酶阴性以来生物和革兰氏染色剂反应和显微镜所做的过氧化氢酶试验前,隔离被确认为FS或non-FS细菌。
图像
结果在测试期间执行FS细菌的分离和鉴定筛选和过滤废水如表2所示)。FS细菌被发现是过氧化氢酶阴性,革兰氏阳性球菌七叶树素水解的能力,胆汁宽容和柠檬酸水解,最后三个品质被观察到在英航琼脂上生长的能力。

诉数量的测定总大肠杆菌群,粪大肠菌,粪便链球菌在废水和总细菌数。
枚举的细菌是为了评估沙层深度的影响在这些细菌群体的数量的减少过滤废水。结果过滤废水的细菌数在不同砂床深度显示砂床深度对减少细菌数量没有显著的影响(图2)。总大肠菌数量是6800 cfu /毫升过滤废水和降低显著(p < 0.05)低于1000 cfu /毫升在实验的所有三个层次深度过滤后(图2),但没有显著差异降低TC计数实验三个层次的深度和TC的平均减少了96.29%(图2;表3)。粪便大肠菌数量是1900 cfu /毫升过滤废水和降低明显(p < 0.05)低于500 cfu /毫升过滤后在所有三个实验的深度。没有显著差异在FC减少深度0.5米(93%)和0.7 (94%)。有趣的是,在1.0米的深度,去除被发现更低的百分比约为83%(图2 B;表3)。
图像
酒吧与相同的字母上标在同一图没有显著的不同在1.0 p < 0.05粪便大肠杆菌清除砂床深度被发现82.81%明显不同于去除在0.5米和0.7米深度(表10)。粪便链球菌有类似的趋势,TC计数的各种砂床深处,平均的98.12%(图2 C;表3)。
图像
总细菌数是25000 cfu /毫升过滤废水和降低明显(p < 0.05)低于5000 cfu /毫升过滤后在所有三个实验的深度。然而,就像TC和FS数量,减少TBC)没有明显不同的三个层次的深度(图2 D)。

VI。理化分析
砂床深度对pH值有显著的影响,做,BOD5、NO2、NO3 -、PO4 3,电导率和TSS(图2)。尽管废水的pH值降低显著增加砂床深度,没有显著差异过滤废水pH值在深度0.5米和0.7米。然而,pH值在这两个深度(0.5和0.7)明显不同于在深度1.0米获得了最低的pH值为7.35(图2),做的废水过滤废水中显著增加(p < 0.05)与未过滤的废水。虽然没有明显的差异做增量三个层次的深度,增加做的就是发现最高(7.60 mg / l)在深度0.7米,最低(6.50 mg / l)在深度1.0米(图2 B), BOD5显著降低(p < 0.05),增加砂床深度。BOD5was发现最高过滤废水,但在实验的所有三个层次深度低。BOD5的显著差异也观察到在三个实验的深度(0.5米、0.7米和1.0米)最高的减少被观察到在深度1.0米深度和最低减少0.5米(图2 C)。
图像
酒吧与相同的字母上标在同一图没有明显不同,p < 0.05

七世。讨论
在缓慢的社保基金,沙床的垂直高度,水通过过滤效率的重要方面。原因是生物活性的存在在一个已知的砂滤器内发生在0.5米深的海底沙床和可用的表面积为机械过滤[16]。
去除细菌和理化参数观察到在这个特殊的研究是一致的与其他研究使用间歇砂过滤器在处理废水[18]。艾略特et al .,[17],使用实验室规模模型显示,再深处的社保基金可以有效地应用作为二次废水的三级处理。作者报道,大部分的去除水中的悬浮固体,BOD5发生在较低的砂层。在这个研究结果还显示,BOD5、NO2、NO3 -、电导率和TSS明显高于在过滤废水(p < 0.05),但显著降低而增加深度和这些参数的值是最低深度为1.0米。这表明,砂床深度下的物理化学参数研究的影响减少。这些发现也同意与贝拉米et al .,[19]报告平均百分比的pH值为97%,BOD5为87%,NO3在56%,和导电率在62%使用砂床1米的深度。
在这个研究结果表明PO4 3减少没有明显不同的砂不同层次的深度。低容量减少PO4 3表明,生物质社区内的沙层移除微不足道的磷废水[20]。除磷在沙床上主要是通过吸附到下层和降水/固定反应[20]。因此,化学反应的表面积可以大幅控制除磷率(20、21、22)。虽然没有化学的基质成分进行分析,可以认为是主要由有点惰性聚合物链组成的碳和氢结合磷潜力有限。Burgoon et al .,[23]报道最多TP负荷去除率44%的砂床利用塑料欺骗主要处理废水的过滤介质,注意基质吸附和沉积作用的主要机制,TP的去除。
本研究也试图找出砂床的作用深度在TC, FC、FS和TBC),建立了这些细菌群体并非完全的去除效率挂钩在沙床上深度。这项研究的结果表明,尽管最大切除大肠杆菌(98%)发生在深度0.5米,没有显著差异在细菌去除废水不同级别的沙层深度。这些结果是一致的与贝拉米et al .,[19]报告97%的大肠杆菌的去除沙子深度为0.9米。
在后续研究中,贝拉米et al .,[19]也报道88% - 91%的标准板计数,震源深度为1.0米。这些研究结果一致与我们的研究显示90%的去除涂层在同一砂床深度。此外,目前的研究证实百分比FC, TC和涂层没有明显不同于0.5米,0.7米和1.0米的深度。这证实了细菌清除砂床深度社保基金并不敏感。同样,贝拉米et al .,[19]还发现,删除标准板计数仍从88%到91%不等砂深度时从0.35增加到1.0米表明砂深度可以减少到0.48米,依然会产生令人满意的细菌去除效率。
它可以假设沙层深度去除细菌不那么重要。这是因为大多数的生物量和生物处理发生在上部的砂床,增加深度会因此有什么影响过滤污水质量的细菌清除[20]。例如,威廉姆斯[24]发现所有细菌减少发生在滤床的顶部0.2米。研究陈纯[25]还证实,大多数生物过程发生在顶部0.4米的砂床。贝拉米et al .,[19]和穆罕默德等人[26]报道,细菌治疗不高度敏感的沙层深度。然而,虽然这通常是真的,细菌学的治疗效率变得敏感与较大的砂床深度大小。这是因为过滤器内的总表面面积减少在沙层谷物和流更高的利率也出现,可能增加渗流率[27]。
Wheelis[14]显示有趣的趋势在社保基金的细菌清除。作者报告了98%、74%和85% FS, FC和删除板总数分别在沙层深度为0.5米。这些结果表明,FS删除删除在社保基金最高,其次为板总数至少删除了FC。这些发现与那些在目前研究显示大约有99%,93%,93% FS的削减,FC和TBC)分别在同一砂床深度。删除所有这些结果描述满意的细菌在一个非常小的砂床0.5米深度显示浅床深度可能允许更多的氧气扩散微生物和生物活性区能更深的沙层中生长。

八世。结论
从这项研究中,可以得出结论,沙床深度有显著影响的物理化学参数,但没有显著影响细菌过滤废水的去除。物理化学参数如pH值、BOD5、NO3 -、NO2、电导率和TSS沙层深度增加时显著降低。然而,减少PO4 3过滤废水不影响沙层深度。

第九。确认
这项工作得到了国家科学技术委员会(NCST),肯尼亚现在国家科学技术委员会(NACOSTI)授予数量NCST / 5/003 /博士后/ 1 / 015。

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