污水处理厂二级出水中总异养菌群对6种抗生素的耐受性研究

以北京市2座污水处理厂二级出水为研究对象,通过考察总异养菌群、抗性菌比例、浓度及抗生素对细菌的半抑制浓度,研究了二级出水中一般细菌对青霉素、氨苄青霉素、头孢氨苄、氯霉素、四环素和利福平6种抗生素在不同浓度下的耐受性.结果表明,2座污水处理厂出水中青霉素、氨苄青霉素、头孢氨苄和氯霉素抗性菌比例较四环素和利福平高.当抗生素浓度为32mg.L-1时,污水处理厂G二级出水中头孢氨苄抗性菌比例最高为59%,而污水处理厂Q二级出水中氯霉素抗性菌比例最高为44%.头孢氨苄抗性菌在污水处理厂G、Q出水中的浓度分别高达4.0×103 CFU.mL-1和3.5×104 CFU.mL-1,而氯霉素抗性菌浓度分别高达4.9×102 CFU.mL-1和4.6×104 CFU.mL-1.污水处理厂G中异养菌对头孢氨苄的耐受能力最强,其半抑制浓度〉32 mg.L-1;污水处理厂Q中,异养菌对氯霉素的耐受能力最强,其半抑制浓度为23.1 mg.L-1.污水处理厂二级出水中部分抗生素抗性菌污染严重,且稳定存在于低浓度抗生素的处理出水.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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。     

污水处理厂中磺胺类抗生素、抗性菌、抗性基因的特性

抗生素滥用引起抗性菌的扩散和抗生素抗性基因的污染已成为严重的公共卫生安全隐患。从某污水处理厂出水中分离磺胺类抗性菌,检测其对抗生素耐受性及磺胺类抗生素浓度、抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的含量。结果表明水中磺胺类抗生素检测出5种磺胺类抗生素,但浓度较低,3种磺胺类抗生素未检出;磺胺类抗性菌含量为3.18×102~2.24×104CFU/m L,分离的抗性菌对9种抗生素具有抗性,最高耐受力为512 mg/m L,其中,对氯霉素耐受能力最强,对青霉素、氨苄青霉素、头孢氨苄、环丙沙星、庆大霉素、阿奇霉素耐受力次之,对利福平耐受力最弱;抗性基因的绝对含量较低,其中最高含量sul1为105.648~106.956。该研究为STPs抗生素污染的风险评估与抗生素抗性基因污染控制提供了基础数据支持。     

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.     

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.     

UV light tolerance and reactivation potential of tetracycline-resistant bacteria from secondary effluents of a wastewater treatment plant

Tetracycline-resistant bacteria (TRB) are of concern as emerging microbial contaminants in reclaimed water. To understand the effects of UV disinfection on TRB, both inactivation and reactivation profiles of TRB, as well as 16 tetracycline-resistant isolates from secondary effluent, were characterized in this study. The inactivation ratio of TRB was significantly lower (3.0-log) than that of heterotrophic bacteria (> 4.0-log) in the secondary effluent. Additionally, the proportion of TRB significantly increased from 1.65% to 15.51% under 20 mJ/cm² ultraviolet (UV) exposure. The inactivation rates of tetracycline-resistant isolates ranged from 0.57/s to 1.04/s, of which tetracycline-resistant Enterobacter-1 was the most tolerant to UV light. The reactivation of TRB, tetracycline-resistant isolated strains, as well as heterotrophic bacteria commonly occurred in the secondary effluent even after 20 mJ/cm² UV exposure. The colony forming ability of TRB and heterotrophic bacteria reached 3.2-log and 3.0-log under 20 mJ/cm² UV exposure after 22 hr incubation. The final inactivation ratio of tetracycline-resistant Enterobacter-1 was 1.18-log under 20 mJ/cm² UV exposure after 22 hr incubation, which is similar to those of TRB (1.18-log) and heterotrophic bacteria (1.19-log). The increased proportion of TRB and the reactivation of tetracycline-resistant enterobacteria in reclaimed water could induce a microbial health risk during wastewater reuse.     

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.     

污水处理厂消毒技术对抗生素抗性菌的强化去除

基于消毒技术对污水处理厂出水中总异养菌(total heterotrophic bacteria,HPC)及5种抗生素抗性菌(antibiotic resistant bacteria,ARB):氨苄霉素抗性菌(AMP)、红霉素抗性菌(ERY)、四环素抗性菌(TET)、卡那霉素抗性菌(KAN)、环丙沙星抗性菌(CIP)的去除情况研究,分析消毒技术对ARB的强化去除效果.结果表明,实际污水处理厂的紫外消毒对ARB去除率仅为18.2%~40.9%,且AMP含量最高;另外,消毒技术对ERY有选择性去除效果,对其他4种ARB无明显选择性去除效果(P0.05);最后结合次氯酸钠、臭氧、紫外消毒处理对COD、NH_4~+-N的去除效果,确定强化去除ARB的消毒方式中臭氧,次氯酸钠和紫外的最佳浓度和剂量依次为5.0 mg·L~(-1)、25.0 mg·L~(-1)和45.0 m J·cm~(-2),ARB去除率依次为45.5%~74.5%、66.1%~85.5%、68.6%~85.5%,另外次氯酸钠耦合紫外消毒强化去除ARB的效果更佳.     

应用紫外/氯组合工艺去除微污染原水中氨氮的特性研究

针对饮用水中氨氮超标对环境造成的污染问题,采用紫外/氯组合工艺对饮用水中氨氮进行降解研究.结果表明,紫外/氯高级氧化工艺可以有效去除水中氨氮.一方面,自由氯和氨氮之间发生取代反应将氨氮转化为氯胺,254 nm紫外光可有效裂解N—Cl键,一氯胺在254 nm处的摩尔吸光系数为354 L·mol~(-1)·cm~(-1),量子产率为0.68 mol·E~(-1);另一方面,自由氯光解产生的自由基可直接氧化氨氮.随着紫外辐照剂量的增加,氨氮和总溶解性氮(TN)的浓度逐渐减少,当紫外辐照剂量达到1000 mJ·cm~(-2)时,氨氮(起始浓度2 mg·L~(-1))和TN的去除率分别为53%和35%,相比单独氯化条件下分别提高了20%和15%.随着Cl_2/N的增加,氨氮和TN的浓度逐渐减小,当Cl_2/N≥1.6时,紫外/氯组合工艺对氨氮的去除率接近100%,当Cl_2/N1.6时,紫外/氯工艺对TN的去除率相比单独氯化工艺提高了30%左右.此外,氨氮去除率随pH升高而增加,而TN去除率随pH升高而降低.本研究结果可为紫外/氯组合工艺在水厂中的实际应用提供有效的理论和技术支持.     

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.     

污水回用中主要病原菌解析及其紫外消毒效应

本研究以污水处理厂二级出水中的微生物为研究对象,通过454焦磷酸测序技术分析其群落结构组成,揭示了主要病源菌的种类和比例;通过培养法、q PCR、Q-RT-PCR这3种方法分析紫外剂量为60 m J·cm-2时对指示菌大肠杆菌和典型病原菌沙门氏菌及分枝杆菌的去除特性.结果表明,二级出水中共有11种病原菌,主要为梭菌属(2.96%)、弓形杆菌属(0.82%)和分枝杆菌(0.36%).60 m J·cm-2剂量的紫外消毒可以有效去除99.9%可培养的大肠杆菌和沙门氏菌,对可培养分枝杆菌的去除率不足90%.但是,该剂量紫外消毒对活性大肠杆菌、沙门氏菌和分枝杆菌的去除率较低,Q-RT-PCR检测方法可以较准确评价微生物的存活状态.60 m J·cm-2紫外剂量会导致大量病原菌进入具有活性但不可培养(VBNC)状态,需结合其他深度处理工艺进一步去除活性病原菌以保障污水回用的安全利用.     

Technical feasibility study of an onshore ballast water treatment system

To fulfill the requirements of Guidelines for approval of ballast water management system (G8), a set of onshore ballast water treatment equipment utilizing micro-pore ceramic filtration (MPCF) and UV radiation (MPCF&UV) system was designed and set up with a maximum flow rate of 80 m³·h⁻¹. Technical feasibilities of MPCF&UV system were evaluated in three areas: removal efficiencies of indicator organism and oceanic bacteria, perdurability of a ceramic filter, and application on native seawater. The results showed that no indicator organism (Dunaliella) or oceanic bacteria was detected after treatment of 20 L MPCF and UV radiation at 1.3×10⁴ μW·s·cm⁻². A 20 L ceramic filter can run continuously for 5.3 h at the flow rate of 15 m³·h⁻¹ before its pressure drop up to 0.195 MPa. The removal percentage of total plankton amounts were 91.9% at a flow rate of 70 m³·h⁻¹ by 80 L MPCF and UV radiation at 1.3×10⁴ μW·s·cm⁻².     

不同恢复方式对硝化颗粒污泥活性的影响

利用SBR反应器培养的成熟好氧硝化颗粒污泥,进行了硝化颗粒污泥临界活性以及不同氨氮浓度及曝气时间对储存的好氧硝化颗粒污泥活性恢复的影响研究.结果表明,储存不同时间的硝化菌活性(SOUR,O2/VSS)差别较大,储存前硝化颗粒污泥硝化菌SOUR为13.15 mg·(g·h)-1,储存20 d的硝化菌SOUR下降了1.26 mg·(g·h)-1,恢复运行了5个周期,氨氮去除率已经达到95%以上,恢复后活性为13.87 mg·(g·h)-1.但储存30 d的硝化菌SOUR降了11.63 mg·(g·h)-1,恢复运行51个周期后,氨氮去除率才达到92.64%,恢复后活性为14.92 mg·(g·h)-1,同时这种储存方法恢复时间较长,因此提出硝化颗粒污泥的临界活性为当硝化菌SOUR开始下降时,进行活性恢复.在临界活性的基础上,采用当硝化菌SOUR下降到临界活性时实施恢复,之后进入下一个储存周期,这种储存方式即为动态储存.当进水氨氮浓度分别为20、30、40 mg·L-1时,进行颗粒污泥活性恢复,进水氨氮浓度为40 mg·L-1恢复后硝化菌活性最高,经过3次动态储存后,其活性保持良好.当曝气时间分别为1、2、3 h时,进行颗粒污泥活性恢复,曝气时间为1 h时恢复后硝化菌活性最高,在动态储存过程中其活性一直保持较高水平.