紫外线消毒中的光复活作用

近年来，紫外线消毒技术在水处理中得到了越来越广泛的应用，它主要是利用短波紫外对微生物的伤害作用，通过在DNA中形成环丁烷嘧啶二聚体，阻碍基因的正常复制，从而导致细菌失活。但是细菌体内的光裂解酶在远紫外光和可见光作用下能够使失活的细菌重新获得活性，这就是光复活作用。低压消毒设备处理后大肠杆菌表现出了一定的光复活能力，但中压消毒设备能够有效的抑制其光复活作用；而噬肺军团菌在低压和中压设备处理后都表现出了很强的光复活能力。在应用紫外线消毒技术时光复活作用的影响不容忽视。     

紫外线消毒后微生物的光复活特性及其评价方法

随着紫外线消毒技术应用的日益广泛,污水紫外线消毒后微生物的光复活特性值得关注。文章综述了光复活的机理、具有光复活能力的微生物种类、影响光复活的因素以及光复活的评价方式等,以期为系统研究光复活提供参考。具有复活能力的微生物种类较多,主要和体内所含光复活酶相关。影响光复活的因素涉及微生物、污水特性、紫外线系统及光复活条件四方面。评价光复活的方式至今没有统一标准。光复活及其对污水消毒的影响有待进一步深入研究。     

避光处理对污水紫外线消毒后大肠杆菌光复活的影响研究

以大肠杆菌为受试菌种,研究了避光处理对紫外线消毒后三级出水中细菌光复活的影响.将紫外线消毒后的水样避光放置一定时间后再置于光复活条件下,研究了大肠杆菌的复活特性.结果表明,避光放置6h以内,见光后大肠杆菌的光复活能力即刻恢复,并最终达到与非避光处理基本相同的最大复活值;5 mJ/cm2和20mJ/cm2紫外线剂量照射后,最大复活百分比分别为31.1%和0.45%,复活速率分别为1.67×104CFU·(mL·h)-1和125 CFU·(mL·h)-1.延长避光时间至24 h,5 mJ/cm2和20mJ/cm2紫外线剂量照射后的大肠杆菌见光后,最大复活百分比分别减小到10.0%和0.3%,复活速率分别减小到830CFU·(mL·h)-1和20CFU·(mL·h)-1.以上结果表明,延迟消毒后出水见光时间,只能在一定程度上推迟或削弱大肠杆菌的光复活,并不能有效保证复活受到抑制,即紫外线消毒后出水中的微生物仍然存在高的复活风险.     

复活光照强度对再生水紫外线消毒后大肠杆菌和粪大肠杆菌光复活的影响

研究厂复活光照强度对污水三级处理出水紫外线消毒后大肠杆菌和粪大肠杆菌光复活的影响.复活光强对复活的影响依消毒时紫外线剂量及菌种的不同而不同.不同复活光强(0～43ìW/cm2)下.大肠杆菌在5 mJ/cm2的紫外线剂量消毒后,复活情况基本不受复活光强影响.紫外线剂量增高至20 mJ/cm2后复活光强存在阈值,在43 ìW/cm2复活光条件下检测到明显的光复活,低于此光强没有检测到明显的光复活.粪大肠杆菌的光复活基本不受复活光照强度的影响.复活光强对细菌光复活的不同影响在光复活控制措施提出过程中需要考虑.     

污水处理中紫外消毒效果的研究

紫外消毒技术相对于氯化法消毒,能够快速、有效地去除污水中粪大肠杆菌,操作简单方面,无副产物生成,对周围环境和人员安全可靠,在中国许多污水处理厂都已取代氯化法消毒并广泛应用。阐述了紫外消毒和微生物光复活现象的原理,并通过大量试验来研究紫外消毒技术去除粪大肠杆菌的效果,及经紫外消毒后出水中粪大肠杆菌光复活现象对紫外消毒效果的影响,提出可采用出水避光排放、增加紫外照射剂量、延长照射时间等方法来控制微生物光复活现象。     

污水厂二级出水中抗生素抗性细菌的紫外灭活与复活特性

抗生素抗性细菌(ARB)作为新兴污染物受到了广泛关注,但紫外线(UV)消毒对ARB去除效果的研究尚不够充分。以某城市污水处理厂过滤后的二级出水为研究对象,通过分析UV消毒前后水中四环素、氨苄西林、氯霉素及链霉素抗性细菌丰度的变化,探究了UV消毒对ARB的去除作用及ARB的光复活与暗修复潜能。结果表明:UV对过滤后二级出水中的4种ARB具有一定灭活能力,4种ARB对UV消毒的耐受能力由高到低分别为:氨苄西林抗性细菌>四环素抗性细菌>链霉素抗性细菌≈氯霉素抗性细菌。当UV消毒剂量为20 mJ/cm2时,氯霉素与链霉素抗性细菌可被完全灭活,消毒后24 h内,这2种ARB未出现光复活或暗修复现象,这一剂量的UV不能完全灭活氨苄西林与四环素抗性细菌,且被灭活后的ARB可实现部分光复活及暗修复。当UV消毒剂量达到80 mJ/cm2时,这4种ARB均被全部灭活,消毒后6 h内,氨苄西林抗性细菌出现了复活现象。不论是在光照还是避光的条件下,UV消毒24 h后水中的总异养菌群中有超过70.32%的细菌对氨苄西林具有抗性,因此,单独UV消毒并不能有效地控制ARB从污水处理厂向环境中的传播。     

二级处理出水的UV-TiO2消毒及大肠杆菌和粪肠球菌光复活试验

对污水处理厂二级处理出水进行UV和UV-TiO2光催化消毒,研究了复活光强度(0~41μW·cm-2)对不同方法消毒后水中大肠杆菌和粪肠球菌复活的影响.结果表明,UV-TiO2消毒效率远高于单纯的UV消毒.大肠杆菌经UV-TiO2消毒后,只有在较强的复活光照射下才会产生一定的光复活,而单纯UV消毒后即使在较低的复活光强下也会出现较强的光复活.UVTiO2消毒对粪肠球菌的光复活现象抑制明显,在小于21μW·cm-2的低复活光照射下粪肠球菌经72 h照射后几乎不发生光复活现象,只有在较强的复活光照射下才会产生一定的光复活.     

连续流光催化消毒器灭活E.coli及病毒的性能

紫外消毒是污水处理常用技术.紫外线仅能破坏微生物的遗传物质,阻断其繁殖,并不能彻底杀死微生物,一旦停止紫外光照射,微生物可在修复酶的作用下恢复活性.光催化过程能产生强氧化性·OH,破坏细胞壁和细胞膜,彻底杀死微生物.为考察光催化技术消毒效率、抑制复活性能及应用潜力,在市售紫外消毒器中安装了光催化组件,搭建了连续流动式光催化消毒器.以大肠杆菌(E.coli)和噬菌体为目标物评价其消毒能力.紫外剂量50 m J·cm-2条件下,初始浓度3.40×106CFU·m L-1的E.coli原水流经紫外消毒器后被去除4.12 log10的E.coli,而流经光催化消毒器后去除4.79 log10.同时光催化处理后E.coli的光复活率仅为紫外消毒后的17%.连续运行40 h的灭菌能力稳定.光催化设备对噬菌体F2和噬菌体MS2的去除率分别为6.37 log10和6.00 log10,表明该设备也具有病毒去除能力.     

紫外线与消毒剂联合作用于黄浦江源水的研究

针对黄浦江源水砂滤出水,进行了紫外线单独作用的研究,同时对于紫外线与消毒剂联合消毒时消毒剂的投加方式对灭菌作用和消毒副产物的影响进行了研究。实验结果表明:当紫外线剂量达到42 mJ/cm2时出水水质已达到了生活饮用水卫生标准中对细菌总数和大肠杆菌数的要求,且在相同紫外剂量下,高强度时对细菌的灭活效果要好于低强度时的效果;先紫外消毒后消毒剂消毒对于微生物具有很好的杀灭作用,但是不能减少消毒副产物的产生;紫外线和消毒剂同时作用对于微生物的杀灭作用不佳,但是出水的消毒剂余量高,消毒副产物量少,这样有利于出水的安全稳定性;先消毒剂消毒再紫外消毒,发现对于消毒副产物没有多大的降解作用,更浪费了高的紫外剂量。     

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。     

污水的光化学灭菌处理研究

以日光和中压汞灯为光源,以亚甲基兰为光敏剂,研究了南京市某污水样的灭菌处理和从灭菌水样中除去ＭＢ的方法,结果表明,光源,光强,光照时间,ＭＢ用量和溶解氧等因素对灭菌有显著影响,不加ＭＢ的水样经紫外光灭菌后,在日光下细菌呈现复活,当１Ｌ细菌总数为３．１×１０＾６个／ｍｌ的污水加入２ｍｇ ＭＢ,并在充气状态下以３００Ｗ中压汞灯光照４ｍｉｎ,其灭菌率达１００％,且无光复活,同样条件下日光的灭菌率则低很多     

微波无极紫外方法对二沉池出水的消毒研究

采用自制微波无极紫外连续式消毒反应器,对二沉池出水进行消毒.紫外光源为自制圆柱形无极灯,灯内充汞10mg、氩气压强666.61Pa紫外光强5.07mW/cm²,进水流量0.072L/s,出水细菌总数2CFU/mL,大肠菌群数0.微波无极紫外作用过程中,微波破坏细胞壁细胞膜结构使蛋白质、K⁺等胞内物质产生渗漏,这种不可逆的破坏过程有效抑制紫外光复活现象.     

UV、O3及UV/O3削减耐药菌和抗性基因性能

从某污水处理厂二级出水分离出粪肠球菌、短芽孢杆菌、假单胞杆菌和大肠杆菌4种耐药菌,通过菌落计数法、qPCR评价UV、O₃及UV/O₃对耐药菌和抗性基因的削减效果.研究表明,3种方式对耐药菌均有较好的削减效果,其中革兰氏阳性菌灭活效果比阴性菌差;对抗性基因的削减受消毒方式和抗性基因的种类影响较大,结果表明短芽孢杆菌在耐药菌和抗性基因削减过程中表现出较强的抗逆性.结合复活实验和扫描电镜发现,UV消毒72h后耐药菌的光复活率为6.93%~11.58%;O₃因破坏了细胞结构未出现光复活现象,这一过程中胞内抗性基因可能释放到环境中;UV/O₃对耐药菌造成的损伤同样具有不可逆性.     

再生水紫外线/二氧化氯联合消毒效果试验研究

紫外线及二氧化氯作为绿色消毒技术的代表,被越来越多地研究和使用,ClO_2消毒能够弥补UV不能提供持续消毒能力的不足,UV消毒作为ClO_2消毒的预处理工艺,能够降低后续消毒工艺的微生物负荷。通过试验对联合消毒效果进行了研究。试验表明,在试验水质条件下,当紫外线剂量为60 m J/cm~2,二氧化氯投加量2 mg/L,反应时间15min时即可达到较好的消毒效果且成本较低,消毒后粪大肠菌在48 h内几乎不发生光复活。     

Sequential use of ultraviolet light and chlorine for reclaimed water disinfection

Several disinfection processes of ultraviolet (UV), chlorine or UV followed by chlorine were investigated in municipal wastewater according to the inactivation of Escherichia coli, Shigella dysenteriae and toxicity formation. The UV inactivation of the tested pathogenic bacteria was not affected by the quality of water. It was found that the inactivated bacteria were obviously reactivated after one day in dark. Fluorescent light irradiation increased the bacteria repair. The increase of UV dosage could cause more damage to bacteria to inhibit bacteria self-repair. No photoreactivation was detected when the UV dose was up to 80 mJ/cm² for E. coli DH5αup, and 23 mJ/cm² for S. dysenteriae. Nevertheless, sequential use of 8 mJ/cm² of UV and low concentration of chlorine (1.5 mg/L) could effectively inhibit the photoreactivation and inactivate E. coli below the detection limits within seven days. Compared to chlorination alone, the sequential disinfection decreased the genotoxicity of treated wastewater, especially for the sample with high NH₃-N concentration.