再生水紫外线-氯联合消毒工艺特性研究

以二级出水作为消毒对象,比较了紫外线-氯联合消毒与单一紫外线消毒对水中肠道指示菌的灭活效果,考察了联合消毒工艺副产物(三卤甲烷)生成情况.结果表明,单一紫外线消毒对肠道指示菌的灭活曲线在剂量大于10mJ/cm2时存在拖尾现象,剂量为80mJ/cm2时对总大肠菌群最高对数灭活率约为2.5;而在紫外线剂量20mJ/cm2、氯投加量8mg/L(接触时间30min)条件下,紫外线-氯联合消毒对总大肠菌群的对数灭活率达到7.0.20mJ/cm2紫外线与8mg/L氯消毒组合及80mJ/cm2紫外线与3mg/L氯消毒组合均可有效灭活总大肠菌群浓度至3CFU/L以下.经紫外线照射后再氯消毒,二级出水中三卤甲烷生成量仅为10~55mg/L.80mJ/cm2紫外线照射再氯消毒后三卤甲烷生成量略高于20mJ/cm2紫外线照射再氯消毒的情形.紫外线消毒后投加氯消毒,可有效提高再生水消毒效果,控制消毒副产物生成量.     

UV和H2 O2联合消毒灭活饮用水中大肠杆菌研究

以大肠杆菌为研究对象,对单独紫外线(UV)、H2O2及两者不同组合方式的灭活效果进行了分析.结果表明,单独H2O2对大肠杆菌基本无灭活效果,加入浓度为20 mg·L-1的H2O2接触时间为30 min时,灭活率仅为0.02个对数级;单独UV工艺可在一定程度上灭活大肠杆菌,紫外线剂量为10 mJ·cm-2时,灭活率可达到4.51个对数级.紫外线和H2O2联合消毒在一定程度上提高了消毒效果,且不同的组合方式对灭活效果有很大的影响.先UV后H2O2消毒效果优于先H2O2后UV,当紫外线剂量为5 mJ·cm-2时,加入H2O2分别反应2.5、5、10、20 min后,两者的灭活率分别较单独UV消毒增加0.09、0.35、0.38、0.68和0.01、0.07、0.14、0.53个对数级.而UV与H2O2同时消毒效果优于UV与H2O2顺序消毒,当紫外线剂量为5 mJ·cm-2时,加入H2O2反应20 min后,灭活率较UV-H2O2和H2O2-UV工艺分别增加了0.43和0.58个对数级.随着紫外线强度的增加,大肠杆菌的灭活效果不断提高.     

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。     

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.     

臭氧对枯草芽孢杆菌孢子的灭活研究

隐孢子虫灭活困难,给饮用水安全带来了挑战。实验以枯草芽孢杆菌孢子(ATCC6633)作为隐孢子虫的指示菌,研究了臭氧浓度、浊度、有机物、温度等因素对臭氧灭活枯草芽孢杆菌孢子的影响。研究表明,臭氧对枯草芽孢杆菌孢子的灭活与CT值相关,臭氧浓度对消毒效果影响较小;降低浊度、有机物含量,能提高臭氧对枯草芽孢杆菌孢子的灭活效率;温度降低,为保证一定的消毒效率,所需的CT值越大。研究结果为水厂合理控制运行参数提供了借鉴。     

污水紫外线消毒工艺的影响因素研究

以大肠杆菌为受试菌种,研究了紫外线光强、配水水质及微生物因素对紫外线消毒的影响.在所选取的紫外光强范围内(0.044～0.163mW/cm²),光强对紫外线灭活大肠杆菌的去除率影响不大.水质(浊度、铁和腐殖酸等)对水样的吸光度及紫外线穿透率都有明显的影响;但是对大肠杆菌的灭活率影响不显著;当紫外线剂量增加时,这种影响逐渐变小到可以忽略.微生物的初始浓度对紫外线对微生物的灭活率有影响,微生物初始浓度越大,灭活率越高;对于不同初始浓度,紫外线灭活后存活的微生物数量比较接近.     

紫外光-氯联用污水消毒削弱拖尾程度的实验研究

研究了紫外光-氯联用消毒工艺削弱二级出水氯消毒拖尾程度.考察了紫外光-氯使用顺序、pH、氯投量、紫外光剂量等因素对氯消毒大肠杆菌动力学曲线的影响.SS浓度对"拖尾现象"有显著影响,降低SS浓度能够有效提高拖尾区灭活率.紫外光-氯联用消毒能提高一级反应区的灭活速率1.08～1.25倍,并将拖尾区灭活率提高2～2.5个对数级,二者存在明显协同作用.UV/HOCl方式效果优于HOCl/UV方式.降低pH,提高氯投量将加快一级反应区消毒速度而更快进入拖尾区.紫外光剂量变化对拖尾区开始时间没有显著影响.     

微波无极紫外光对自来水中微生物的灭活作用

选取大肠杆菌和枯草芽孢杆菌分别代表自来水中易被灭活和不易被灭活的微生物,研究了微波无极紫外光最佳杀菌效果的极限浊度和照射时间。在此条件下,考察了自来水中大肠杆菌和枯草芽孢杆菌杀灭情况,并与普通中压汞灯进行比较。结果表明:最佳照射时间为210s,微波无极紫外光杀菌率高达99.92%;为了获得最佳的杀菌效果,原水浊度应<8NTU,杀菌的极限浊度为40NTU;微波无极紫外光在180s时,对大肠杆菌的杀菌率达到100%;在300s时,对枯草芽孢杆菌的杀菌率达到100%,明显高于普通中压汞灯产生的紫外线杀菌效果。     

再生水中5种抗生素抗性菌的紫外线灭活及复活特性研究

抗生素抗性菌作为再生水中的新兴污染物而受到广泛关注.为探明紫外线对抗生素抗性菌的灭活和消毒后抗性菌的复活潜能,研究了以城市污水为水源的再生水(简称"再生水")中青霉素抗性菌、氨苄青霉素抗性菌、头孢氨苄抗性菌、氯霉素抗性菌和利福平抗性菌的紫外线灭活特性,并考察了再生水中的抗生素抗性菌在黑暗条件下的复活潜能.结果表明,20mJ·cm-2紫外线消毒剂量下,实际再生水中青霉素抗性菌、氨苄青霉素抗性菌、头孢氨苄抗性菌和氯霉素抗性菌的灭活率均高于4-log,与总异养菌群灭活率相当,而利福平抗性菌的灭活率(3.7-log)略低于总异养菌群.紫外线消毒后,再生水静置22 h后,抗生素抗性菌普遍出现复活现象,当紫外线消毒剂量为常规剂量20 mJ·cm-2时,消毒后再生水中的抗生素抗性菌菌落形成能力高达3-log.因此,常规的紫外线消毒剂量不能有效控制再生水储存或运输过程中抗生素抗性菌的复活.     

微生物杀灭效果试验中的游离氯转化研究

在实验室研究游离氯灭活微生物的试验中发现,由于试验体系中有机氮的存在,投加游离氯消毒后,游离氯会迅速与之反应转化为无消毒作用的有机氯胺.在对大肠杆菌、铁细菌、铜绿假单胞菌的研究中均发现同样的问题,投加2 mg·L^-1的游离氯消毒剂对初始菌浓度为10⁸ CFU·mL^-1的大肠杆菌进行灭活试验,反应5　min后游离氯就已经为0,而一氯胺和二氯胺的量分别为0.92　mg·L^-1和0.4 mg·L^-1.为了降低有机氮的干扰,采用多次离心纯化菌液、膜过滤纯化菌液和增加受试菌液的稀释倍数的方法进行测试,发现当菌液浓度降至10⁵CFU·mL^-1以下时,游离氯转氯胺的比例可以明显降低;而2种纯化过程并不能分离菌液中的有机氮,进而改善试验中出现的游离氯转氯胺的现象.该结论也说明参加反应的有机氮应来源于细菌自身的细胞物质,有机氮的干扰在消毒的相关研究中需要引起关注.     

紫外线对铜绿微囊藻的抑制效果及特性研究

采用紫外平行光仪辐照方法,研究紫外线对"水华"蓝藻中常见的铜绿微囊藻生长的抑制效果,并探讨紫外线对藻沉降性能、叶绿素、藻胆蛋白的影响,以及藻生长光照条件对紫外线抑藻效果的影响.结果表明,紫外线对铜绿微囊藻的生长具有显著抑制作用,150 mJ/cm<'2>紫外剂量下,藻细胞个数被控制于初始水平,藻生长受抑制,如增加紫外剂...     

二氧化氯对不同微生物的灭活特性及其对群落结构特征的影响

二氧化氯是一种性能优良、应用广泛的消毒剂,可通过破坏细胞或病毒的组成结构、阻碍细胞代谢等方式实现微生物灭活。在自配水条件下,以二氧化氯投加量×消毒时间计算,二氧化氯剂量在15（mg·min）/L时,可实现对常见病毒（包括肠病毒71型、大肠杆菌噬菌体MS2等）3 log以上灭活率,在60（mg·min）/L时,可实现对常见细菌（包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等）1.5 log以上灭活率,但灭活隐孢子虫卵则需要更高的剂量（如1.9 log灭活率可能需约600（mg·min）/L剂量）;在实际污水厂进水中,30（mg·min）/L二氧化氯剂量只能分别实现0.8 log和0.5 log的大肠杆菌和总大肠菌群灭活率。二氧化氯消毒效果随温度升高显著提升,对于不同微生物,pH的变化对二氧化氯消毒效果的影响可能存在不同,而水中的有机物通常会因消耗二氧化氯而降低消毒效果,但在自然水体中也存在由于天然有机物可能的影响导致消毒效果优于自配水的情况。关于二氧化氯消毒后细菌群落结构的变化研究不多,仅有少量研究涉及市政污水、再生水、饮用水等。二氧化氯消毒一定时间后,悬浮态和生物膜上的微生物均可能出现再生长现象,但再生长过程中这些残生细菌的群落结构变化及其生长分泌特性仍有待研究。     

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.     

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.     

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.