2019年6月14日

Biosand过滤器

作者/编译
Bipin Dangol(环境和公共卫生组织,恩菲)
Dorothee Spuhler(Seecon International GmbH)

执行摘要

Biosand滤波器(BSF)是一个简单的家用水处理装置,这是一种专门用于间歇性使用的传统慢砂过滤器的创新。BSF由一个充满专门选择和制备的沙子和砾石的混凝土或塑料容器组成。随着水流过滤器,物理紧张消除了饮用水的病原体,铁,浊度和锰。一层浅水层坐在沙子上,生物膜(Schmutzdecke)开发。生物膜由于生物膜中含有的非有害微生物食物的捕食和竞争而导致病原体和水中有害的生物体的捕获有助于去除病原体。

好处
高除去病原体
去除浊度,颜色,气味和铁(水口味,看起来不错)
可以实现比较高的流速(每小时超过30升)
一次性安装,维护要求少,运行成本可忽略不计
长寿
可以从本地可用的材料制造,为当地企业提供机会
易于操作和维护
缺点
生物层需要2o到30天才能发展到成熟
病毒灭活率低
高浊度(> 50 NTU)会导致滤波器堵塞,需要更多的维护
要求过滤器定期使用
不能去除溶解的化合物
可能难以移动或运输(由于重量)
缺乏剩余保护(重新污染的风险)
要求过滤器定期使用
出去

淡水

饮用水

介绍

factsheet块体
Biosand过滤器组件。资料来源:CAWST(2009)
Biosand过滤器组件。资料来源:CAWST(2009)

生物砂滤水器是传统慢砂滤水器(用于社区水处理已有数百年历史,CAWST 2009)的创新,专为间歇性或家庭使用而设计。bsf是由加拿大卡尔加里大学的大卫·曼茨博士在20世纪90年代发明的。

过滤器易于使用,可以在世界上的任何地方在本地生产,因为它是使用易于使用的材料构建的。他们的资本成本取决于当地的物质和劳动力成本。但是,它们不需要耗材,并且运营成本可以忽略不计。

BSFS由一个简单的容器组成,带有盖子,封闭的沙子和砾石层,捕集物理沉积物,病原体和其他杂质。一种生物膜,形成为浅水层,坐落在砂柱上,有助于消除病原体。

它是如何工作的?

factsheet块体

过滤器容器可由混凝土,塑料或任何其他防锈,防锈和无毒材料制成。然而,最广泛的版本是混凝土容器,高约0.9米,表面为0.3平方米(Lantagne等,2006)。混凝土过滤器盒从钢模铸造或用预制管(CAWST 2009)制成。容器填充有筛分和洗涤的沙子和砾石的层,也称为过滤介质(CAWST 2009)。砂层上方有5厘米的站立水高度,通过调节出口管的高度来保持(Lantagne等,2006; Cawst 2009)。这是这种设计特征,允许形成生物膜层,并将BSF与其他慢砂滤清器区分开,允许小规模的结构和间歇性使用(见cawst.org.)。扩散层避免了水太快地达到了砂表面,这可能会干扰生物膜层。

家庭在jhapa,尼泊尔使用混凝土biosand过滤器来治疗饮用水。来源:恩夫(n.y)。
家庭在jhapa,尼泊尔使用混凝土biosand过滤器来治疗饮用水。来源:恩夫(n.y)。

过滤操作非常简单。根据需要,水被倒在过滤器的顶部。然后水会慢慢地流过沙砾层。在过滤器的底部,水被收集在一个管道中,并通过塑料管道排出过滤器,然后被收集并储存在一个干净的水容器中。混凝土过滤器有出口管道嵌入在混凝土中,保护它防止断裂和泄漏(CAWST 2009)。

使用处理的水应在放置在块或支架上的安全储存容器中收集,使得容器开口位于出口下,最大限度地减少再污染的风险(CAWST 2009)。

塑料版的生物砂过滤器连接到传统的蓄水容器(canari)。资料来源:左:世界新闻集团(纽约);右:HYDRAID(纽约)。
塑料版的生物砂过滤器连接到传统的蓄水容器(canari)。资料来源:左:世界新闻集团(纽约);右:HYDRAID(纽约)。

通过在生物膜层和砂层内完成的生物和物理过程的组合除去病原体和悬浮固体。这些过程包括机械捕获,捕食,吸附和自然死亡(Ngai等,2007; Eawag / Sandec 2008; Cawst 2009)。

  • 机械捕获和筛分:悬浮固体和病原体在砂粒之间的空间内物理捕获。
  • 吸附和附着:病原体相互附着(因此更容易过滤),水中的悬浮物和沙粒。
  • 捕食:病原体被生物层中的其他微生物消耗。这一生物层需要一到三周的时间来成熟,这取决于通过过滤器的水量以及水中营养物质和微生物的数量。
  • 天然死亡:病原体完成了他们的生命周期或死亡,因为他们没有足够的食物或氧气来生存。

效力

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Biosand.筛选是一种经过验证的技术,可除去细菌,原生动物和蠕虫等病原体。BSF也有点有效地去除病毒(Cawst 2009)。饮用水也消除了浊度和铁等物理参数。然而,未除去溶解的化学品(例如有机农药或砷)。处理过的水通常具有令人愉快的颜色,味道和气味。

下表显示了去除病原体,浊度和铁(适应的CAWST 2009)中的Biosand滤波器处理效率。

细菌

病毒

原生动物

浊度

实验室

高达96.5%

(Buzunis 1995; Baumgartner 2006)

70 - > 99%

(Stauber等,2006)

> 99.9%

(Palmateer et al.1997)

95%

(Buzunis 1995);

无法使用

场地

87.9至98.5%

(Earwaker 2006; Duke&Baker 2005)

不是

可用的

不是

可用的

85%

(Duke&Baker 2005)

90-95%

(Ngai等,2004)

健康影响研究估计所有年龄组的腹泻减少30%至47%,包括五岁以下的儿童,特别是弱势群体。资料来源:Sobsey(2007);Stauber等人。(2007)

操作与维护

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随着砂粒之间的孔隙开口堵塞,通过过滤器的流速将减速。对于大于50 NTU的浊度水平(Nephelometric浊度单位),在使用BSF之前,应该首先通过布或沉淀的水(CAWST 2009)沉淀。当流量下降到家庭使用不足的水平时,需要清洁过滤器。这是通过在沙子顶部执行的简单“旋转和转储”程序来完成的,只需几分钟(Cawst 2009)。

旋转和倾卸过程在搅拌表面砂中,从而悬挂在水的常设层中的捕获材料(见cawst.org.)。脏水比去除并倾倒。根据需要重复该过程以重新获得所需的流速。清洁需求取决于通过过滤器的水量和质量。如果水相对清洁(浊度小于30 NTU),则过滤器可能会在没有此维护程序的情况下运行数月几个月。

当第一次使用BSF时,尚未使用生物膜。生物层通常需要20至30天,以根据入口水质和使用(Cawst 2009),在新的过滤器中产生成熟度。在此期间,去除效率和随后的滤波器的有效性。清洁后,进行重建生物层,迅速将去除效率恢复到之前的水平。

适用性

BSF适用于家庭,学校或社区层面的水处理。BSF可以有效地直接处理污染的表面或地面水,因为它也消除了浊度和铁。但是,建议不要使用浊度超过50 NTU的水。此外,未除去溶解的化学物质(例如有机农药或砷)。
氯化水不应倒入该过滤器中,因为氯杀死生物膜中呈现的微生物,导致病原体去除性能低。然而,过滤后水可以氯化,以改善家庭/社区的老年人或婴儿成员的安全性。

BSF仅由培训的技术人员构建。虽然施工和安装看起来非常简单,但过滤器设计和安装不正确会导致过滤器性能差。然而,材料通常可用,培训的当地工作人员的建筑可能会为当地业务创造机会。

图书馆参考文献

Biosandwater过滤器

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Bodenner,J.(2005):Biosandwater过滤器。(PDF演示)。Rockford:Rockford MI旋转俱乐部

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Lantagne,D. S.;快,R.;Mintz,E.D.(2006):发展中国家的家庭水处理和安全储存选项。审查现行实施实践。在:伍德罗威尔逊国际学者中心(2006年):水上故事:扩展:小型水和卫生项目的机会:17-38。URL.[访问:19.05.2019]

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NGAI, T. MURCOTT, S. SHRESTHA, R. (2004): kananchan砷过滤器(KAF)——研究和实施适合尼泊尔农村的饮用水解决方案。剑桥,MA和加德满都:麻省理工学院和ENPHO,尼泊尔URL.[访问:07.04.2010]
进一步读物

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环境规划署(1998年):《拉丁美洲和加勒比增加淡水替代技术资料手册》。内罗毕:联合国环境规划署(UNEP)URL.[访问:17.10.2011]
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CAWST(2009):生物砂过滤器。字幕新闻。(=家庭水处理和安全储存概况-学术)。艾伯塔省:负担得起的水和卫生技术中心URL.[访问:19.05.2019]

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Eawag / Sandec(2008):家用水处理和安全储存(HWTS)。推介会。(= Sandec训练工具1.0,模块3)。职位居民:瑞士联邦水生科学研究所(EAWAG),发展中国家的水和卫生系(Sandec)URL.[访问:18.02.2011]
提高认识材料

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陶瓷蜡烛过滤器用于饮用水处理的原理,施工,运行和维护的大量载体。

CAWST(2009):生物砂过滤器。字幕新闻。(=家庭水处理和安全储存概况-学术)。艾伯塔省:负担得起的水和卫生技术中心URL.[访问:19.05.2019]

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