氯对模拟管壁生物膜的氧化特性研究

以载片上培养的大肠杆菌生物膜为对象,研究了氯对模拟管壁生物膜中大肠杆菌的灭活效果,同时考察氯氧化生物膜后水中生物可同化有机碳(AOC)、生物可利用磷(MAP)和细菌生长潜能(BRP)的变化情况.结果表明,氯可以有效灭活悬浮态的大肠杆菌,而对生物膜中的大肠杆菌的灭活效率远低于悬浮菌;在相同CT值下,较高浓度的氯对悬浮态和生物膜中大肠杆菌的灭活效果要高于低浓度的氯.氯对生物膜的氧化作用会使生物膜中物质溶出,增加了水中AOC和MAP浓度,如当氯的浓度为1.0 mg/Ｌ(CT值为100 mg·min/L)时,水中AOC由20.78 μg/L增加到120.17 μg/L,MAP含量由0.11 μg/L增加到0.17 μg/L;氯的氧化作用会增加水的细菌生长潜能（BRP）,BRP随着CT值的增加而增加,如当氯投量为1.0 mg/Ｌ(CT值为100　mg·min/L)时,BRP可达到1.10×10⁷ CFU/mL.     

紫外线消毒对再生水中微生物生长分泌特性的影响

膜污堵是阻碍污水再生处理反渗透（RO）系统稳定、高效运行的突出问题。前期研究表明,RO系统常用的氯消毒预处理会导致微生物群落结构及代谢产物分泌特性发生显著改变,从而引起严重的生物污堵。为优化污水再生处理RO系统的预处理工艺选择,该研究全面考察了紫外线消毒对再生水中细菌的生长、群落结构和分泌特性的影响。结果表明:紫外线剂量为20,40,80 mJ/cm2时,对膜生物反应器出水中细菌的灭活率分别可达1log、3log、4log。紫外消毒后,存活细菌再培养时其生长迟滞期变长,稳定期细菌数量在紫外线剂量为40,80 mJ/cm2时分别比对照组降低18.6%和19.2%。高紫外线剂量下（40,80 mJ/cm2）,变形菌门、β-变形菌纲、詹森菌属相对丰度有所增加。分泌特性方面,细菌胞外多聚物含量随紫外线剂量升高先减少后增多,且其中大分子物质增多,并表现出更强的RO膜污堵潜势。     

氯对紫外线灭活枯草芽孢杆菌的协同作用

以枯草芽孢杆菌为研究对象,研究了紫外线和氯单独及联合作用时的灭菌效果.结果表明,单独氯消毒时,对枯草芽孢杆菌的灭活效果很低,CT值为300(mg·min)/L时,灭活率仅为0.53个对数级;单独紫外线消毒对枯草芽孢杆菌有较好的灭活效果,紫外线剂量为40mJ/cm²时,对其有3.3个对数级的灭活效果.紫外线和氯联合消毒时,对枯草芽孢杆菌的灭活效果大大增强,当紫外线剂量为40mJ/cm²,氯的CT值为300(mg·min)/L时,对枯草芽孢杆菌的灭活率可达6.2个对数级,远高于二者单独作用效果之和.紫外线与氯的作用顺序对消毒效果有明显影响,以先紫外线照射后再加氯的效果最好.通过Berenbaum公式计算可知,紫外线与氯联合灭菌是一种协同作用,并且随着紫外线剂量及氯投量的增加,协同作用增强.     

二氧化氯对剑水蚤类浮游动物的灭活与去除

进行了氯气和二氧化氯灭活剑水蚤的对比试验,并分析了pH值、有机物含量等对二氧化氯灭活剑水蚤的影响.在此基础上,对预氧化与混凝过程的协同除蚤效能进行了考察.结果表明,与氯气相比二氧化氯对剑水蚤具有更显著的灭活作用,在较低的投加量（1.0 mg/L）下,接触30 min就可以达到100％的灭活率.当水体pH值为5.7～8.0,灭活效果不受影响,但pH值为9.8可以导致灭活率降低10%.有机物含量对灭活率产生显著影响,有机物含量增加,则灭活率降低.混凝烧杯试验表明,二氧化氯投加量为0.9 mg/L时,二氧化氯预氧化与混凝沉淀的协同作用将完全去除原水中的剑水蚤.     

基于PMA-定量PCR选择性检测技术的病原菌消毒特性研究

建立了一种核酸染料propidium monoazide(PMA)与定量PCR技术联合选择性检测活性病原菌的技术(PMA-qPCR),以大肠杆菌作为模式菌,研究了氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活特性.结果表明,PMA染料能够分别去除99.94%和99.99%的来自非活性大肠杆菌和沙门氏菌的DNA,PMA-qPCR技术能够有效区分活性菌与非活性菌;PMA-qPCR技术得到的氯和一氯胺消毒对大肠杆菌的灭活曲线符合一级动力学方程,灭活速率常数分别为 2.24 L·(mg·min)^-1和0.0175 L·(mg·min)^-1,低于平板培养法得到的灭活速率常数;当大肠杆菌的去除率达到99%时,采用PMA-qPCR技术检测需要的ct值相比于平板培养法从0.6 mg·L^-1·min上升到0.9 mg·L^-1·min(氯消毒)和从20 mg·L^-1·min上升到超过100 mg·L^-1·min(一氯胺消毒);随着ct值的升高,常规qPCR的检测结果基本不变,因此常规qPCR不能够反映氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活效果.作为一种新的表征消毒特性的检测技术,PMA-qPCR技术有助于更为准确地评价氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活效果.     

给水管网中耐氯性细菌的灭活特性研究

使用4种常见消毒剂对从实际管网中分离出来的7株耐氯性细菌进行消毒实验.结果表明,这7株细菌均具有较高的耐氯性,其中1株耐氯性最高的类龟分支杆菌自由氯99.9%灭活的CT值为120 mg.(L.min)-1,另外2株血红鞘氨醇单胞菌和甲基杆菌99.9%灭活的CT值分别为7 mg.(L.min)-1和4 mg.(L.min)-1.比较4种消毒剂的消毒效果发现,二氧化氯和单过硫酸氢钾的消毒效果较好,能够在30 min内使分支杆菌的灭活率达到5个数量级.自由氯由于衰减较快,消毒效果不佳.一氯胺能够维持一定的消毒剂浓度,但由于其氧化性较弱,因此需要提高浓度,才能满足消毒要求.能在1 h内灭活3个数量级以上分支杆菌的消毒剂投加量为:3.0 mg/L一氯胺、1.0 mg/L二氧化氯(以Cl2计)和1.0 mg/L单过硫酸氢钾(以Cl2计).考虑到我国水厂消毒的实际情况,建议采用间歇性提高一氯胺浓度或改换二氧化氯消毒的方法,提高对耐氯性细菌的灭活效果.     

几种常见氧化剂对水中摇蚊幼虫氧化杀灭效能的试验研究

进行了几种水处理氧化剂———氯气、二氧化氯、臭氧对水体中摇蚊幼虫灭活效果的试验研究,并对原水中摇蚊幼虫经二氧化氯预氧化、混凝沉淀后的灭活效果进行了考察.结果表明,二氧化氯对摇蚊幼虫的灭活效果受水体pH值、有机物含量和藻类含量影响较小,与其它2种氧化剂相比,二氧化氯对原水中摇蚊幼虫具有更好的灭活作用;混凝烧杯实验证实,原水中的摇蚊幼虫经混凝沉淀后,与矾花沉降,不会对沉后的水产生影响;并且二氧化氯投加量1.0mg·L-1时,摇蚊幼虫在24h内死亡,投加量2.0mg·L-1时,死亡时间为6h;采用预投二氧化氯的水处理工艺可以起到控制摇蚊幼虫在沉淀池中孳生的作用.     

紫外线和次氯酸钠对Escherichia coli和Poliovirus的消毒作用

本研究选用大肠杆菌(Escherichia coli)和脊髓灰质炎病毒(poliovirus)分别作为典型的细菌和病毒,利用培养和定量PCR的检测技术,对比研究紫外线消毒和次氯酸钠消毒对细菌和病毒的作用特点.结果表明:脊髓灰质炎病毒比大肠杆菌更难被灭活,达到1-log所需的氯剂量分别为19.2 mg·L~(-1)·min和10.14 mg·L~(-1)·min;所需的紫外线剂量分别为6.37 m J·cm~(-2)和1.81 m J·cm~(-2).定量PCR方法检测大肠杆菌和脊髓灰质炎病毒达到1-log的核酸损伤所需的紫外线剂量和氯剂量要比培养法高出1~2数量级,紫外线消毒对脊髓灰质炎病毒的RNA损伤量明显大于对大肠杆菌的DNA损伤,病毒的单链RNA对紫外线的敏感性更强,该结果与培养法正好相反.达到1-log核酸损伤脊髓灰质炎病毒所需的紫外线剂量为135 m J·cm~(-2),大肠杆菌所需的剂量为270.3 m J·cm~(-2),核酸损伤需要更多的消毒剂量,可能由于消毒过程微生物进入活性但处于非可培养状态(VBNC),以及灭活对微生物其他分子的损伤和微生物死后核酸的持续性.     

二氧化氯对水源水中摇蚊幼虫灭活效果的研究

采用二氧化氯和液氯灭活蒸馏水中的第1龄期摇蚊幼虫, 在此基础上, 考察了人工配水和天然原水中二氧化氯对1龄摇蚊幼虫的灭活特征,探讨了原水温度和pH值对二氧化氯灭活1龄摇蚊幼虫的影响.结果表明,与液氯相比, 二氧化氯对1龄摇蚊幼虫具有更好的灭活作用,投加量1.5mg/L,接触30min可以达到100%的灭活率; pH值在5.5~8.1变化对二氧化氯的灭活效果不会产生影响;二氧化氯对1龄摇蚊幼虫的灭活率随TOC的增加而降低;在10~30℃,温度升高能够提高二氧化氯的灭活效果,当原水温度从30℃降低到15℃时灭活率下降为84.5%.     

氯消毒对产ESBLs菌β-内酰胺酶类抗性基因接合转移的抑制作用

以产超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）的大肠杆菌T413和NK5449分别作为供体菌和受体菌进行接合试验,研究氯消毒处理供体菌对β-内酰胺酶类抗性基因接合转移的抑制作用.结果表明,供体菌质粒上的bla_CTX-M和bla_TEM基因可接合转移至受体菌,接合转移频率为6.57×10^-2.当氯消毒接触时间为30min,有效氯浓度在0.25~1.5mg/L时,接合转移频率未出现数量级的降低,而有效氯浓度为2mg/L时,接合转移频率则骤降至2.02×10^-5.在CT值为60（mg·min）/L的各种组合中,4mg/L×15min对接合转移的抑制效果最佳.氯消毒后的供体菌数量与接合转移频率呈正相关.经高剂量氯消毒后的供体菌具有较高的再生长率,但接合转移频率却很低.高剂量氯消毒会损伤供体菌菌体结构和功能,使胞外分泌物减少,阻碍质粒传递.     

Inactivation, reactivation and regrowth of indigenous bacteria in reclaimed water after chlorine disinfection of a municipal wastewater treatment plant

Disinfection of reclaimed water prior to reuse is important to prevent the transmission of pathogens. Chlorine is a widely utilized disinfectant and as such is a leading contender for disinfection of reclaimed water. To understand the risks of chlorination resulting from the potential selection of pathogenic bacteria, the inactivation, reactivation and regrowth rates of indigenous bacteria were investigated in reclaimed water after chlorine disinfection. Inactivation of total coliforms, Enterococcus and Salmonella showed linear correlations, with constants of 0.1384, 0.1624 and 0.057 L/(mg·min) and R² of 0.7617, 0.8316 and 0.845, respectively. However, inactivation of total viable cells by measurement of metabolic activity typically showed a linear correlation at lower chlorine dose (0-22 (mg·min)/L), and a trailing region with chlorine dose increasing from 22 to 69 (mg·min)/L. Reactivation and regrowth of bacteria were most likely to occur after exposure to lower chlorine doses, and extents of reactivation decreased gradually with increasing chlorine dose. In contrast to total coliforms and Enterococcus, Salmonella had a high level of regrowth and reactivation, and still had 2% regrowth even after chlorination of 69 (mg·min)/L and 24 hr storage. The bacterial compositions were also significantly altered by chlorination and storage of reclaimed water, and the ratio of Salmonella was significantly increased from 0.001% to 0.045% after chlorination of 69 (mg·min)/L and 24 hr storage. These trends indicated that chlorination contributes to the selection of chlorine-resistant pathogenic bacteria, and regrowth of pathogenic bacteria after chlorination in reclaimed water with a long retention time could threaten public health security during wastewater reuse.     

二氧化氯对水中流感病毒的消毒效果

通过考察MDCK细胞病变程度,研究二氧化氯(ClO₂)对水中流感病毒(包括流感病毒Ⅰ型 、流感病毒Ⅱ型和流感病毒Ⅲ型)的消毒效果.对各种试验条件,如消毒剂投加量、消毒时间 及pH值等影响因素进行了研究,并与液氯(Cl₂)消毒效果进行了对比.结果表明,ClO₂投加量为 40mg/L时,作用20min,ClO₂对试验的流感病毒具有很好的灭活效果,且在pH值为3.0～8.0的范 围内均达到很好的消毒效果.而液氯在试验的投加量、时间和pH值范围内均不能灭活流感病 毒.      

Evaluation of the infectivity, gene and antigenicity persistence of rotaviruses by free chlorine disinfection

The effects of free chlorine disinfection of tap water and wastewater effluents on the infectivity, gene integrity and surface antigens of rotaviruses were evaluated by a bench-scale chlorine disinfection experiments. Plaque assays, integrated cell culture-quantitative RT-PCR (ICC-RT-qPCR), RT-qPCR, and enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA), respectively, were used to assess the influence of the disinfectant on virus infectivity as well as genetic and antigenic integrity of simian rotavirus SA11 as a surrogate for human rotaviruses. The ICC-RT-qPCR was able to detect rotaviruses survival from chlorine disinfection at chlorine dose up to 20 mg/L (60 min contact), which suggested a required chlorine dose of 5 folds (from 1 to 5 mg/L) higher than that indicated by the plaque assay to achieve 1.8 log₁₀ reductions in tap water with 60 min exposing. The VP7 gene was more resistant than the infectivity and existed at chlorine dose up to 20 mg/L (60 min contact), while the antigencity was undetectable with chlorine dose more than 5 mg/L (60 min contact). The water quality also impacted the inactivation efficiencies, and rotaviruses have a relatively higher resistant in secondary effluents than in the tap water under the same chlorine disinfection treatments. This study indicated that rotaviruses have a higher infectivity, gene and antigencity resistance to chlorine than that previously indicated by plaque assay only, which seemed to underestimate the resistance of rotaviruses to chlorine and the risk of rotaviruses in environments. Present results also suggested that re-evaluation of resistance of other waterborne viruses after disinfections by more sensitive infectivity detection method (such as ICC-RT-qPCR) may be necessary, to determine the adequate disinfectant doses required for the inactivation of waterborne viruses.     

污水氯、二氧化氯消毒处理中水质及毒性变化的比较

分别从水质和毒性2方面比较了氯、二氧化氯消毒对污水的影响.结果表明:在水质特性方面,氯消毒对污水色度影响不大,而二氧化氯消毒明显降低了污水的色度;氯、二氧化氯消毒前后污水的DOC基本没有变化;氯消毒后污水的UV₂₃₀明显增加,二氧化氯消毒后污水的UV₂₃₀略有降低,当二者投加量均为30mg/L时,氯消毒使污水的UV₂₃₀增加约0.7cm^-1,二氧化氯消毒使污水的UV₂₃₀降低约0.05cm^-1.在毒性生成方面,氯、二氧化氯消毒产生的急性毒性均随消毒剂投加量的增加而增大,氯消毒产生的急性毒性明显高于二氧化氯消毒;氯消毒在一定程度上增大了污水的遗传毒性,而二氧化氯消毒在一定程度上降低了污水的遗传毒性.