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.     

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.     

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.     

H2O2-固载型TiO2光催化对城市污水消毒作用研究

以泡沫镍作为载体,利用电沉积技术将纳米TiO2负载在泡沫镍上,制成固载型TiO2光催化反应器,在光催化反应器中加入H2O2,研究H2O2-固载型TiO2光催化反应系统对城市污水消毒效果。试验表明,固载型TiO2光催化反应中加入10 ppm H2O2,能大大提高紫外消毒效果,降低原水浊度对紫外消毒系统的影响,同时显著减少紫外消毒系统出水光复活现象。H2O2-固载型TiO2光催化反应系统,对降低紫外消毒投资和运行成本,提高紫外消毒效果稳定性,促进城市污水紫外消毒技术的推广具有重要意义。     

石墨相氮化碳光催化灭活水中多重耐药菌研究

研究了光辐照和基于石墨相氮化碳（g-C₃N₄）光催化对二级出水中1株四环素和氨苄西林抗性多重耐药菌E.coli CGMCC 1.1595的灭活效果.结果表明,汞灯辐照功率（100/300/500W）和辐照强度越高,其灭活效率相对越高,在500W汞灯60min辐照条件下,紫外长波（UVA）-可见光（300~579nm）对该多重耐药菌的灭活率为0.41log;基于g-C₃N₄的光催化对其灭活率为1.31log.相比未加g-C₃N₄催化剂的光辐照灭菌,在UVA-可见光条件下g-C₃N₄对其灭活率的贡献为61%~69%;在可见光条件下g-C₃N₄对其灭活率的贡献达到60%~79%.在UVA-可见光g-C₃N₄光催化灭活E.coli CGMCC 1.1595反应体系中,活性氧自由基和电子空穴的活跃程度为：·OH > ·O₂^- > H₂O₂ > h⁺ > ¹O₂,·OH为该光催化体系的主要活性物质,其次是·O₂^-和H₂O₂.     

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。     

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。     

城市污水处理工艺对噬菌体的去除效果

测定了北京市3座城市污水处理厂各处理单元出水中的SC噬菌体和F-RNA噬菌体浓度进水中SC噬菌体和F-RNA噬菌体浓度范围分别为6.25 ×103～1.34×104 PFU·mL-1和2.4×10～2.4×103 PFU·mL-1,经过处理,上述2类噬菌体的总去除率分别为72.45%～99.89%和57.84%～93.06%,低于对粪大肠菌的处理效果生物曝气工艺对噬菌体的去除效率最高,深度处理中的砂滤工艺对噬菌体的去除作用不明显.根据测定的F-RNA噬菌体浓度预测水中肠道病毒的浓度,结果显示生活污水经常规处理和深度处理后仍含有0.65～15.8 PFU·L-1的肠道病毒.     

光和生物改性溶解性有机质介导17α-乙炔基雌二醇厌氧降解

自然水体溶解性有机质(DOM)在光照和微生物存在的条件下理化性质会发生改变,从而影响其对类固醇类雌激素降解的介导作用.本研究通过对从洱海沉积物中提取的两种典型DOM物质—胡敏酸(HA)和富里酸(FA)分别经过72 h的微生物改性和48 h的光改性,分别比较厌氧条件下光改性前后DOM介导微生物降解17α-乙炔基雌二醇(EE2)的能力变化,以及微生物改性前后DOM介导光降解EE2的能力变化.同时,通过紫外可见吸收光谱、三维荧光光谱和电子供给能力对改性前后的DOM进行分析.结果表明:经过微生物改性后,HA和FA的荧光强度和腐殖化程度都有所提高,但紫外吸光强度和芳香性降低,并且与污染物的结合能力提高,使得光照条件下其介导的EE2更容易发生降解反应.微生物改性后HA介导下的EE2光降解效果要明显好于FA的介导效果.经过光改性后,HA和FA紫外吸光强度和芳香性升高,荧光强度和电子供给能力降低.光改性后HA介导下的EE2微生物降解效果要明显好于FA的介导效果.可见自然水体中微生物改性DOM介导的EE2降解效果相比光改性DOM的介导更加明显.     

紫外氯胺组合消毒供水系统中病毒微生物的分布特征

为研究紫外氯胺组合消毒对供水系统中病毒微生物的影响特性,以生产规模紫外氯胺组合消毒供水系统为研究对象,应用宏基因组技术对供水系统中病毒微生物的迁移变化、群落结构和病毒宿主进行了分析.结果表明,紫外氯胺组合消毒工艺能降低病毒物种数(6.13％)和基因丰度(51.97％),但不能完全去除水中病毒微生物.对比美国环保署(US...     

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.     

BiOCl/TiO2的氯化改性及其新式光生自由基催化反应

采用溶胶凝胶法制备了BiOCl/TiO₂复合催化剂,透射电镜（TEM）照片显示,两种半导体分布均匀、相互连接,形成的异质结可以为电子传导提供有效通道.经过氯化处理的复合材料具备更强的光催化能力,在紫外光条件下对苯的降解率达到90%,是原BiOCl/TiO₂的2倍、纯TiO₂的10倍.本文利用X射线光电子能谱、红外光谱和电子顺磁共振,对表面氯化的机理进行研究.结果表明,氯元素以Ti—Cl的方式吸附在催化剂表面,在光照条件下光生空穴夺取一个电子,使其生成氯自由基,进而配合超氧、羟基,构成一种新型的三自由基光催化体系,使催化降解能力大幅提升.最后,利用实验方法得到了光生氯自由基的直接证据,并构建了该体系的光催化反应机理.     

电化学消毒法对水中大肠杆菌的灭活特性

本研究通过电化学消毒小试装置,系统考察了电极板材料、极板间距、p H、水温、Na Cl浓度等因素对水中大肠杆菌CGMCC 1.3373灭活效果的影响,并进一步考察了电化学消毒对抗生素抗性大肠杆菌CGMCC 1.1595的灭活效果及其抗性变化.结果发现,在相同的电化学消毒条件下,阳极采用钌铱涂层的钛电极板的灭活效果显著优于铅涂层和铱钽涂层电极板,并且极板间距为50 mm时灭活率最高.进一步研究表明,电化学消毒法对大肠杆菌的灭活率随水的p H升高而降低,随水温和Na Cl浓度升高而升高.在相同消毒条件下,电化学法对四环素抗性大肠杆菌的灭活率显著低于普通大肠杆菌.消毒后存活的抗性菌对四环素、青霉素、氯霉素的抗性,随消毒时间延长呈现先下降后上升的规律.     

石墨相氮化碳-碘氧化铋层状异质结的构建及其光催化杀菌性能

以脲素作为前驱物,采用热聚合法制备薄层石墨相氮化碳(g-C_3N_4),然后在其表面原位合成层状碘氧化铋,构筑石墨相氮化碳-碘氧化铋层状异质结(g-C_3N_4/BiOI).合成样品的形貌、比表面积、晶体结构、分子结构、光吸收性能及其表面特性分别采用透射电镜、BET氮吸附、X射线粉末衍射、红外光谱仪、紫外可见漫反射和X射线光电子能谱分析进行表征,并考察合成的催化剂在可见光照射下光催化杀菌性能,研究中通过牺牲剂捕获的方法进一步揭示合成的g-C_3N_4/BiOI在杀菌过程中的机制.结果表明,合成的样品具有层状异质结结构,其比表面积为63 m~2·g~(-1),合成样品光吸收边可以达到600 nm.光催化活性测试表明g-C_3N_4/BiOI能够在4 h内将细菌杀死,其杀菌效果明显高于纯的g-C_3N_4和BiOI,其在光催化灭菌过程中主要的活性物种是光生空穴.     

TiO2降解迪美唑的动力学及活性物质分析

兽类抗生素迪美唑是一种新兴的污染物质,对环境和人类健康具有潜在危害.以紫外光为光源,以TiO2为催化剂,对其进行光催化降解,考察了溶液pH值、TiO2投加量、溶液的初始浓度等影响因素对迪美唑降解效果的影响.结果表明,在TiO2投加量为1 g·L-1,迪美唑初始浓度为40 mg·L-1,溶液pH为11的最优条件下反应90 min后,迪美唑的去除率为90%,反应速率为0.025 7 min-1.反应符合伪一级动力学模型.光催化降解迪美唑有两个途径:一是·OH氧化过程,二是e-还原过程.     

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.     

升级A/O工艺污水处理系统中抗生素抗性基因的分布与去除研究

针对北方某采用升级A/O工艺的生活污水处理厂,使用实时荧光定量PCR技术,探究污水厂中ARGs的分布及各处理工艺段对ARGs的去除效果.结果表明：四环素抗性基因（tetA、tetC和tetM）、磺胺抗性基因（sul1和sul2）、大环内酯抗性基因（ermA和ermF）和喹诺酮抗性基因（parC和gyrA）在污水和污泥中均被检出.污水厂进水中ARGs的绝对丰度为2.65×10³~1.01×10⁶ copies·mL^-1,升级A/O工艺未能有效削减ARGs,出水中ARGs的绝对丰度为9.22×10³~1.15×10⁶ copies·mL^-1,污泥中ARGs的绝对丰度为8.07×10⁷~2.65×10¹¹ copies·g^-1.深度处理工艺对ARGs的去除效率对比结果显示,生物活性炭工艺对ARGs的削减效果优于紫外消毒.