污水紫外消毒微生物光复活原理及其控制技术

紫外消毒技术因其具有操作简单、无有害副产物、经济高效等优势,在污水处理中越来越广泛被应用.但其无剩余消毒能力,微生物在光照条件下进行修复而实现复活,从而导致出水微生物数量增多.综述了国内外紫外消毒出现的光复活现象,阐述了污水紫外消毒微生物光复活原理和控制技术.     

紫外与次氯酸钠消毒效果及影响因素研究

选取大肠埃希氏菌(Escherichia coli)为示踪菌种,研究了紫外消毒和次氯酸钠消毒的灭活效果(用对数灭活率来衡量),进行了实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR)检测,同时考察了浊度、Fe3+浓度、有机物对紫外消毒的灭活效果影响,以及pH、氨氮浓度对次氯酸钠消毒的灭活效果影响。结果表明:(1)紫外消毒和次氯酸钠消毒对大肠埃希氏菌均有较好的灭活效果。紫外辐射剂量为15mJ/cm2时即可达到4.55的对数灭活率;次氯酸钠投加量为2.5mg/L,消毒时间30min即可100%灭活。(2)当紫外辐射剂量为15mJ/cm2时,浊度、Fe3+浓度增加或投加腐殖酸均可使紫外消毒的灭活效果变差。(3)pH升高或者氨氮浓度增大均会导致次氯酸钠消毒的灭活效果变差。     

炼化企业中水紫外线消毒及其影响因素

研究水质对254 nm紫外线透射率的影响,通过动态实验考察了照射时间、254 nm紫外线透射率以及紫外线剂量对炼化企业中水消毒效果的影响并同时考察异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌的光复活及暗修复现象。结果表明,有机物是影响炼化企业中水紫外线消毒的重要因素;紫外线对炼化企业中水中的异养菌具有良好的灭活作用;增加照射时间对消毒效果的提升作用受254 nm紫外线透射率的影响;紫外线透射率在较低的范围内时对消毒效果的影响相对较大,在较高的范围内时影响较小;紫外线剂量-响应曲线受254 nm紫外线透射率的影响;剂量的“成分”,即照射时间和透射率的不同组合,也会对消毒效果产生影响;在80 mJ/cm2的剂量下,20 h内异养菌出现了较强烈的光复活和暗修复现象,铁细菌仅出现了明显的光复活现象,硫酸盐还原菌没有表现出明显的复活。     

超声波紫外线一体化推流式反应器中试装置用于污水消毒

以北京市某污水处理厂的二级出水为研究对象,采用自行研究设计的超声波协同紫外线消毒专利设备进行中试实验研究,分别研究了4个不同功率密度(0,7,35和70 W/L)和3个不同的停留时间(30,45和60 s)下出水中大肠杆菌复活情况。实验结果表明,当开启4盏40 W的紫外灯,超声波功率密度为70 W/L,水力停留时间为60 s时,出水中大肠杆菌的灭活率最高,复活现象较弱,最大复活值为2.8×104CFU/L。实验结果也反映了超声波功率密度和水力停留时间与大肠杆菌复活Log的数学规律,为后续工艺设备的优化和深入研究提供支持。     

炼化企业中水紫外线消毒及其影响因素简

研究水质对254 nm紫外线透射率的影响,通过动态实验考察了照射时间、254 nm紫外线透射率以及紫外线剂量对炼化企业中水消毒效果的影响并同时考察异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌的光复活及暗修复现象。结果表明,有机物是影响炼化企业中水紫外线消毒的重要因素;紫外线对炼化企业中水中的异养菌具有良好的灭活作用;增加照射时间对消毒效果的提升作用受254 nm紫外线透射率的影响;紫外线透射率在较低的范围内时对消毒效果的影响相对较大,在较高的范围内时影响较小;紫外线剂量-响应曲线受254 nm紫外线透射率的影响;剂量的“成分”,即照射时间和透射率的不同组合,也会对消毒效果产生影响;在80 mJ/cm²的剂量下,20 h内异养菌出现了较强烈的光复活和暗修复现象,铁细菌仅出现了明显的光复活现象,硫酸盐还原菌没有表现出明显的复活。     

回用生活污水的电化学消毒试验研究

对北京某中水站回用于杂用水的生活污水进行电化学消毒试验。试验结果表明 ,生活污水经生物接触氧化、活性炭吸附后 ,流经电化学消毒器停留 2 0s、耗电 0 .30kWh/m3 、消毒器出水放置 1h后 ,总大肠菌群数 <3个 /L ,满足生活杂用水的卫生学指标。当余氯浓度及接触时间相等的条件下 ,电化学消毒法的杀菌效果好于加氯消毒。E .coli细胞经电化学消毒和加氯消毒处理后 ,扫描电镜观察的结果表明 :2种方法作用后的细胞在形态上的变化是不相同的 ,说明电化学消毒的消毒机制不仅仅取决于电解产氯的作用 ,还有其他的杀菌作用     

废水紫外线消毒的动力学研究

利用水面照射式紫外线消毒装置对废水消毒的动力学进行了研究,确定了其动力学参数.试验结果表明,当废水的温度为18.5～23℃,浊度为11.7°～20.1°,水层厚度为8 cm,照射2 min时,废水中细菌杀灭率均在99%以上;并且当废水的浊度＜20°,进水菌体浓度＜1.0×105 CFU/mL时,废水紫外线消毒过程可以近似地看成为一级光生化反应,其速率常数κ为0.034～0.058 s-1.该结果可以作为废水紫外线消毒反应器设计和运行管理的参考依据.     

紫外线-茶多酚/次氯酸钠联合消毒管网微生物特性分析

紫外线对微生物的杀灭效果较好,但持续性差,引入茶多酚作为辅助消毒剂,采用管网动态模拟系统,对比了紫外线-茶多酚联合消毒和紫外线-次氯酸钠联合消毒后管网微生物的总量、群落分布和有机物荧光特性变化。结果表明,紫外线-茶多酚联合消毒对微生物的灭活效果比紫外线-次氯酸钠联合消毒更好,并且对致病菌和耐氯性细菌也有很强的杀灭能力。紫外线-茶多酚联合消毒后,酪氨酸类物质荧光和类腐殖酸物质荧光特性产生变化,说明这2类物质含量大量减少,可能会影响微生物的生长;此外,管壁生物膜中出现了儿茶素、表儿茶素类物质,这说明茶多酚与管壁微生物发生了相互作用;紫外线-次氯酸钠联合消毒后酪氨酸类的荧光特征峰发生蓝移,这说明次氯酸进入微生物内发挥氧化作用。     

超声波/紫外线一体化反应器用于污水消毒的中试研究

采用自行设计的超声波/紫外线一体化推流式反应器对污水厂二级出水进行消毒实验,考察了超声波协同紫外线消毒的消毒效率以及对消毒过程对水质和紫外灯管结垢的影响。结果表明：超声波协同紫外线消毒可以强化单独紫外线的消毒效率,且超声波功率密度越大,水力停留时间越长,消毒效果越好;当超声波功率密度为70 W·L-1,水力停留时间60 s时,粪大肠杆菌的对数去除率可以达到3.85 log,比单独紫外消毒增加了40.7%。同时,超声波协同紫外线消毒还可以降低紫外灯管的结垢速率。虽然超声波的引入会对水质（COD、UV254和浊度）产生轻微波动,但是并不影响出水水质。     

远C波段紫外线消毒的原理及应用前景

紫外线 (UV) 是一种高效、绿色的消毒技术,广泛应用于气、水和物体表面的病原微生物灭活。远C波段UV (远UV-C,200~230 nm) 消毒所需剂量辐照对人体的伤害尚未被发现,表明远UV-C具备人机共存原位消毒的潜力,因此该技术近期受到关注。概述了远UV-C光源、灭活机制和辐照安全性方面的研究进展：输出主峰位和半峰宽分别为222 nm和4 nm的KrCl准分子灯是最为成熟的消毒用远UV-C光源;远UV-C通过蛋白质损伤和核酸干扰2种途径实现病原微生物灭活,灭活能力较传统UV-C (如254 nm) 更强;尚未发现消毒所需剂量的远UV-C辐照导致的健康危害,如红斑和角膜炎。而在实际应用中,应谨慎对待高剂量远UV-C辐照暴露,确保在现有实验证据基础上,逐步提高远UV-C安全使用的剂量阈值,并考虑与通风系统或臭氧淬灭系统协同使用以避免伴生臭氧造成的二次伤害。本文旨在为远UV-C在高效灭活病原微生物、阻断高传染性疾病传播领域的应用提供参考。     

含硫无机物对克雷伯氏菌NIII2产絮凝剂特性的影响

研究了含硫无机物对克雷伯氏菌NIII2发酵产絮凝剂特性的影响作用。结果表明:未外加硫或投加足量硫化钠时,NIII2菌,因易产酸,絮凝剂产量低,约2.14 g·L-1;而投加足够(16 mg·L-1,以硫元素计)硫代硫酸钠和硫酸钠时,絮凝剂产量提高,最高可达9.03 g·L-1。与未外加硫相比,外加足够硫酸钠或硫代硫酸钠,能使絮凝剂中蛋白质相对含量分别提高29.8%和25%,并提高絮凝剂中总巯基、二硫键含量以及Zeta电位,致使絮凝剂粒径可广泛分布于0.5~3.3 μm范围内,且大粒径分子所占比例提高,聚合度增大,从而稳定絮凝剂活性和性能。投加8.0 mg·L-1絮凝剂,2 g·L-1高岭土所产生的SS去除率达93%左右。NIII2菌所产絮凝剂为糖蛋白类,未投加含硫无机物或投加硫化钠时所产絮凝剂为O-糖苷键相连的糖蛋白,而投加硫代硫酸钠、硫酸钠时所产絮凝剂则为絮凝剂为非O-糖苷键糖蛋白。     

氮源对克雷伯氏菌NIII2分泌絮凝剂特性的影响

实验研究了蔗糖为碳源,硝酸钠、脲、蛋白胨、硫酸铵和氯化铵等氮源对NIII2发酵产絮凝剂的影响。结果表明,发酵液起始pH值为7.50,以硝酸钠为氮源,发酵液pH会上升,升至7.60～8.34时,NⅢ2菌株开始大量分泌微生物絮凝剂,发酵72 h,产量可达7.5 g/L,该产量是目前报道的克雷伯氏菌产絮凝剂的最高值。脲为氮源,pH则下降,降至5.04～6.49时,大量分泌絮凝剂,发酵72 h产量达5.2 g/L。蛋白胨、氯化铵和硫酸铵等为氮源时,pH下降十分明显,pH小于3.71时有絮凝剂分泌,发酵72 h产量约2.0 g/L或更小。以硝酸钠和脲为氮源时,发酵液中有黄色物质分泌,该黄色物质出现或黄色逐渐加深,是NIII2菌高产絮凝剂的标志。除硫酸铵外,其他氮源发酵所产絮凝剂为O-糖蛋白。当以硝酸钠、脲、蛋白胨、硫酸铵和氯化铵为氮源时,絮凝剂中蛋白的含量分别为9.55%、33.28%、19.39%、13.81%和15.51%,且蛋白含量越高,絮凝剂活性越大。     

氮源对克雷伯氏菌NⅢ2分泌絮凝剂特性的影响

实验研究了蔗糖为碳源,硝酸钠、脲、蛋白胨、硫酸铵和氯化铵等氮源对NⅢ2发酵产絮凝剂的影响。结果表明,发酵液起始pH值为7.50,以硝酸钠为氮源,发酵液pH会上升,升至7.60～8.34时,NⅢ2菌株开始大量分泌微生物絮凝剂,发酵72 h,产量可达7.5 g/L,该产量是目前报道的克雷伯氏菌产絮凝剂的最高值。脲为氮源,pH则下降,降至5.04～6.49时,大量分泌絮凝剂,发酵72 h产量达5.2 g/L。蛋白胨、氯化铵和硫酸铵等为氮源时,pH下降十分明显,pH小于3.71时有絮凝剂分泌,发酵72 h产量约2.0 g/L或更小。以硝酸钠和脲为氮源时,发酵液中有黄色物质分泌,该黄色物质出现或黄色逐渐加深,是NⅢ2菌高产絮凝剂的标志。除硫酸铵外,其他氮源发酵所产絮凝剂为O-糖蛋白。当以硝酸钠、脲、蛋白胨、硫酸铵和氯化铵为氮源时,絮凝剂中蛋白的含量分别为9.55%、33.28%、19.39%、13.81%和15.51%,且蛋白含量越高,絮凝剂活性越大。     

Mg2+对克雷伯氏菌NIII2及其诱变菌产絮凝剂特性的影响

研究了Mg2+对克雷伯氏菌NIII2及其诱变株NIII2-1、NIII2-2发酵产絮凝剂特性的影响作用。实验表明,发酵液未外加或投加较少量Mg2+时,3菌株均不分泌黄色物质,且易产酸,致使絮凝剂产量低,小于1.5 g/L。发酵液中加入Mg2+的浓度在0.5~0.7 mmol/L范围,絮凝剂产生时,伴随黄色分泌物出现,发酵液p H稳定在7.5左右,同时絮凝剂产量大大提高,可达9.7 g/L。未投加Mg2+,3菌株所产絮凝剂Zeta电位负值较大,分别为-59.2、-56.6、-52.1 m V,且蛋白质与糖含量比值小于0.5,絮凝活性低;而投加Mg2+所产絮凝剂Zeta电位值可升至-48.0 m V,3菌株所产絮凝剂中蛋白和糖含量比值分别可提高到1.87、3.29、2.03,对高岭土所产生的SS去除率均大于93%。未投加Mg2+时,诱变株NIII2-1、NIII2-2所产絮凝剂含有相当多的O-链接和N-链接的结构,而其他情况下所产絮凝剂则主要是O-链接结构。     

城市生活污水中志贺氏菌ipaH毒力基因的定量PCR检测

基于ipaH毒力基因的实时荧光定量PCR检测,建立适合城市污水中志贺氏菌的定量检测方法。使用从临床分离出的志贺氏菌构建重组质粒作为实时荧光定量PCR的标准品。在ipaH基因模板量2.58×100～2.58×106copy范围内具有良好的线性关系,每100 mL水样中含有2.58×101copy以上的ipaH基因即可被检出。从西安市生活污水分离得到2株野生型志贺氏菌,分析ipaH基因数量和菌体数量的关系,从而确定ipaH基因定量检测志贺氏菌的可行性。该方法灵敏、快速、特异性好,适用于城市生活污水中志贺氏菌的检测。     

产酸克雷伯氏菌Klebsiella oxytoca对硝基苯及4-氯硝基苯的降解

硝基苯类化合物生物降解菌的筛选及性能研究,是制药、染料等行业废水达标的重要基础。以浓度梯度升高法筛选到一株硝基苯厌氧降解菌Klebsiella oxytoca NBA-1。考察了该菌对氧气的需求,以及在厌氧条件下,温度、pH值、外加葡萄糖及硝基苯初始浓度等环境因子对菌株降解硝基苯能力的影响,并进一步讨论菌株对氯取代硝基苯类化合物的降解情况。结果表明,该菌在厌氧条件下生长比好氧条件下慢,但降解速度更快;厌氧降解硝基苯的最佳pH值和温度和分别为8．3和30～35℃;加入0．3％～0．5％的葡萄糖可促进降解,且对300mg／L以下的硝基苯均有降解能力;该菌能将4-氯硝基苯转化为4-氯苯胺,并进一步脱氯为苯胺。研究结果可为硝基苯及含氯硝基苯的处理工艺选择提供相关的参考依据。     

产酸克雷伯氏菌Klebsiella oxytoca对硝基苯及4-氯硝基苯的降解

硝基苯类化合物生物降解菌的筛选及性能研究,是制药、染料等行业废水达标的重要基础。以浓度梯度升高法筛选到一株硝基苯厌氧降解菌Klebsiella oxytoca NBA-1。考察了该菌对氧气的需求,以及在厌氧条件下,温度、pH值、外加葡萄糖及硝基苯初始浓度等环境因子对菌株降解硝基苯能力的影响,并进一步讨论菌株对氯取代硝基苯类化合物的降解情况。结果表明,该菌在厌氧条件下生长比好氧条件下慢,但降解速度更快;厌氧降解硝基苯的最佳pH值和温度和分别为8.3和30~35℃;加入0.3%~0.5%的葡萄糖可促进降解,且对300 mg/L以下的硝基苯均有降解能力;该菌能将4-氯硝基苯转化为4-氯苯胺,并进一步脱氯为苯胺。研究结果可为硝基苯及含氯硝基苯的处理工艺选择提供相关的参考依据。     

新型异养氨氧化菌的分离鉴定及氨氧化特性

从青岛海岸采集淤泥．通过富集培养,以硅胶平板点种分离．经纯化得到一株氨氧化菌H9菌株。该菌可以在营养培养基中生长,是一株异养氨氧化菌,经形态、生理生化特性、16SrRNA序列分析等初步鉴定该菌属于假诺卡氏菌属（Pseudonocardia sp．H9）。该菌株具有将氨氧化为硝酸的能力,明显不同于自养型的硝化作用过程需要亚硝化细菌和硝化细菌的密切协作才能把氨氧化成硝酸的特点。此外,该菌可以在无有机碳的培养基或在有机碳C／N达7或更高的培养基中氧化氨至硝酸;在亚硝化培养基与LB的混合培养基中,在LB占15％以下时,LB越高越有利于氨的氧化和菌的生长。该菌株的生长和氧化氨的最适温度为30℃;pH5．0～10．0,最适为8．0;氨离子摩尔浓度1～40mmol／L,最适为8mmol／L;氯化钠质量分数为0％～8％,最适为3．5％。由于该菌株具有以上的特性和优点．在污水的脱氮处理以及养殖海水的氨氮处理中有较高的应用前景,同时也是研究氨的生物氧化机制的理想菌株。