Die Rückspülung beeinflusst die Entfernung von Mikroverunreinigungen und die dynamischen Veränderungen der mikrobiellen Gemeinschaft in Sandfiltern

Sandfilter werden häufig in der Trinkwasseraufbereitung eingesetzt und können Schwebstoffe, organische Stoffe und Mikroorganismen effizient aus Quellwasser entfernen. Während des Prozesses können sich Feinstaub und Mikroben an Filtersand anlagern und sowohl in Schnell- als auch in Langsamsandfiltern einen dicken Biofilm bilden. Um ein Verstopfen zu verhindern und die Schadstoffentfernungseffizienz wiederherzustellen, ist für Sandfilter normalerweise eine Rückspülung mit Luft, Wasser oder einer Kombination aus beidem erforderlich.

Das Rückspülen kann jedoch zu einem Verlust an Biomasse führen, wodurch die Schadstoffentfernungseffizienz von Sandfiltern verringert wird. Langsame Sandfilter, deren Leerbett-Kontaktzeiten (EBCTs) typischerweise länger als eine Stunde sind, haben eine höhere Entfernungseffizienz von Mikroverunreinigungen als schnelle Sandfilter, ihre Verstopfungsprobleme sind jedoch schwerwiegender.

Langsame Sandfilter können einen Teil des gelösten organischen Kohlenstoffs, Ammoniums und Mangans durch mikrobielle Transformation und Abbau entfernen. Darüber hinaus deuten neuere Erkenntnisse darauf hin, dass einige organische Mikroverunreinigungen durch Sandfilter entfernt werden können, was zumindest teilweise auf den im Filtersand gebildeten Biofilm zurückzuführen ist.

Aufgrund der begrenzten Adsorption von Mikroverunreinigungen auf Sandmaterial ist der biologische Abbau von Mikroverunreinigungen durch einheimische mikrobielle Populationen der wichtigste Entfernungsmechanismus von Mikroverunreinigungen in Langsamsandfiltern. Beim Rückspülen können das verwendete Wasser und die Luft das Volumen der Filtermedien erweitern und so den Biofilm von den Filtersanden ablösen und entfernen. Daher kommt es im langsamen Sandfilter periodisch zur Biofilmbildung, und die Dynamik der mikrobiellen Gemeinschaft ist entscheidend für die Schadstoffentfernung im Sandfilter nach der Rückspülung. Allerdings haben sich nur wenige Studien auf die Dynamik der mikrobiellen Biofilmgemeinschaft nach dem Rückspülen konzentriert.

Um dieses Problem zu lösen, haben Dr. Yaohui Bai von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und seine Teammitglieder zusammengearbeitet, um die zeitliche Dynamik sowohl der Konzentration von Mikroverunreinigungen als auch der mikrobiellen Gemeinschaft nach der Rückspülung aufzudecken und die optimalen Intervalle für die Rückspülung langsamer Sandfilter anzugeben zur Entfernung von Mikroverunreinigungen. Sie führten ein Laborsäulenexperiment durch, um die Dynamik und Widerstandsfähigkeit der mikrobiellen Biofilmgemeinschaft und die entsprechende Entfernung von Mikroverunreinigungen nach der Rückspülung mit langsamen Sandfiltern zu verfolgen.

Zwei Arten von Filtermaterialien, Mangan- und Quarzsandfilter, wurden verwendet, um den Einfluss der Rückspülung auf die mikrobielle Gemeinschaft in Langsamsandfiltern unter zwei verschiedenen Leerbettkontaktzeiten (EBCTs) vollständig zu vergleichen. Die Studie des Forschungsteams mit dem Titel „Auswirkungen der Rückspülung auf die Entfernung von Mikroverunreinigungen und die damit verbundenen mikrobiellen Montageprozesse in Sandfiltern“ ist online in veröffentlicht Grenzen der Umweltwissenschaften und -technik.

In dieser Studie wurde die zeitliche Dynamik der Entfernung von Mikroverunreinigungen und der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft nach dem Rückspülen verfolgt, und die Entfernungseffizienz von Koffein, Sulfamethoxazol, Sulfadiazin, Trimethoprim und Atrazin erholte sich allmählich innerhalb von zwei Tagen in beiden Sandfiltern bei zweistündiger EBCT, während Abnehmende Trends beim Abbau von Sulfadiazin und Trimethoprim wurden bei vierstündigem EBCT festgestellt. Nach der Rückspülung stieg die Abscheideleistung von Atenolol im Mangansandfilter schnell an, blieb aber im Quarzsandfilter für beide EBCTs auf einem hohen Niveau (nahezu 100 %).

Dementsprechend erholte sich die aktive Biomasse innerhalb von zwei Tagen unter allen Bedingungen. Die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft erholte sich nach zweistündigem EBCT allmählich auf das Niveau vor dem Rückspülen, und die wiedergewonnenen Mikroben machten nach zweistündigem EBCT 82,76 % ± 0,43 % bzw. 46,82 % ± 4,34 % in den Mangan- und Quarzsandfiltern aus. Im Gegensatz dazu erholte sich die Zusammensetzung der Gemeinschaft in Sandfiltern nach vierstündigem EBCT nicht auf das Niveau vor der Rückspülung (R). Diese Studie untersuchte Variationen im Mikroverunreinigungsabbau und die zeitliche Dynamik der mikrobiellen Gemeinschaft nach der ersten Rückspülung dass ein zweitägiges optimales Intervall für die Erholung der Mikroverunreinigungsentfernung nach dem Rückspülen den Betrieb von langsamen Sandfiltern mit einem kurzen EBCT nicht beeinträchtigen sollte.Es hat unser Verständnis der Wirkung der mikrobiellen Biofilmgemeinschaft auf die Entfernung von Schadstoffen in Sandfiltern vertieft, und bietet eine neue Perspektive für die Entfernung von Schadstoffen im Trinkwasser.