Effect of the ultraviolet/chlorine process on microbial community structure,typical pathogens,and antibiotic resistance genes in reclaimed water

• UV/chlorine can effectively remove VBNC pathogens, ARGs and MGEs in reclaimed water. • Microbial community was changed with reduced diversity during UV/chlorine process. • CRBs-carried MGEswere the predominant groups during UV/chlorine process. • No direct co-selection strategy was shared between UV/chlorine and resistome. Urban wastewater contains a wide range of pathogens and antibiotic resistance genes (ARGs), which are a serious concern if reusing treated wastewater. However, few studies have explored the microbial communities in reclaimed water using ultraviolet (UV)/chlorine treatment and assessed the changes of the resistome. This study investigated the occurrence of typical pathogens, ARGs, and bacterial communities in UV/chlorine-treated reclaimed water samples. The numbers of culturable and viable but non-culturable pathogens were effectively reduced to 0 CFU/mL within 1–10 and 10–30 min after UV/chlorine treatment, respectively. Meanwhile, the physicochemical indices of water quality were not affected. UV/chlorine treatment could significantly change the bacterial community structure of reclaimed water, showing a decrease in bacterial abundance and diversity. Chlorine-resistant Acinetobacter and Mycobacterium were the dominant bacterial genera (>50%) after UV/chlorine treatment. Moreover, the number of ARGs and mobile genetic elements (MGEs) decreased with an increase in UV/chlorine exposure. However, eight ARGs and three MGEs were consistently detected in more than three seasons, making these major concerns because of their potential role in the persistence and dissemination of antibiotic resistance. Overall, the results of this study suggest that UV/chlorine treatment can potentially improve the microbiological safety of reclaimed water. And more attention should be paid to the pathogens that are both chlorine-resistant and carry MGEs because of their potential for resistance transmission.     

二氧化氯对水中二价铁离子的氧化动力学

采用分光光度法和连续碘量法研究了二氧化氯（ClO2）氧化二价铁离子的反应动力学。研究结果表明,该化学反应计量关系为：5Fe2＋＋ClO2＋4H＋→5Fe3＋＋Cl-＋2H2O,建立了ClO2氧化二价铁离子的反应动力学方程为-rFe2＋≈1.6678×106EXP（-5179.7/T）[ClO2][Fe2＋]（pH=6.0）;在pH=6.0和T=293 K的条件下,该反应对于ClO2和二价铁离子均为一级,总反应级数为二级,二级反应速率常数k值为0.03556×103L/（mol.s）,该反应活化能Ea为43.1 kJ/mol;表明ClO2除铁的氧化反应在一般水处理条件下即能进行。     

悬浮颗粒对污水氯消毒“拖尾”现象的影响

利用动力学方法研究了悬浮颗粒对二级出水氯消毒灭活大肠杆菌"拖尾"现象的影响规律.SS浓度越高,消毒拖尾区出现越早,灭活率越低.双对数回归对比表明,SS与灭活速度线性相关,浓度从6mg/L升高至85mg/L,总的灭活速度降低约10倍.采用多次拟合统计分析发现,SS浓度在10～55mg/L范围内,悬浮颗粒浓度与拖尾区起始时间及起始点对数灭活率线性相关(R20.99).在此范围内随SS浓度升高,拖尾起始点的时间由330min降低到55min,对数灭活率由5.8降低至0.8.有效去除SS不仅能够提高拖尾区灭活率,也可以提高消毒效率,降低消毒池的投资和运行费用.高氯投量及低pH值均能一定程度提高"拖尾"区灭活率.     

真空紫外/氯处理饮用水典型致嗅物质

为有效去除常规水处理工艺难以去除的典型致嗅物质二甲基异莰醇（2-MIB）和土臭素（GSM）,采用真空紫外/氯高级氧化技术,探讨该技术降解致嗅物质的效能,研究在不同紫外光强、氯浓度、pH、重碳酸盐浓度、腐殖酸浓度条件下致嗅物质的降解效果,分析羟基自由基在致嗅物质降解中起到的作用,目标物浓度采用吹扫捕集-气质联用法（GC/MS）测定.结果表明,真空紫外/氯高级氧化技术可以有效去除饮用水典型致嗅物质,相比紫外/氯高级氧化技术而言,在30 min内2-MIB和GSM的去除率分别提高15%和8%;随着氯浓度和紫外光强度的增加,致嗅物质的降解速率加快;在弱酸性条件下,致嗅物质的去除效果明显,在pH为5时,2-MIB和GSM的去除率在反应10 min后分别可以达到95%和96%;水体中重碳酸盐和腐殖酸的存在,竞争消耗反应体系中的自由基,对致嗅物质的降解起到抑制作用;在反应体系中投加1 mmol·L^-1羟基自由基抑制剂叔丁醇后,2-MIB和GSM的去除率下降明显,分别下降40%和31%,表明羟基自由基在致嗅物质的去除中起到主要作用.     

二氧化氯预氧化对藻类絮体形态的影响

针对高含藻高含盐杨埕水库原水藻类特征,采用聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝(AS)、聚合硫酸铁(PFS)和氯化铁(FC)4种混凝剂进行混凝除藻试验,用图像法对藻类絮体的分形维数进行测定,分析混凝剂种类及投量、二氧化氯投加量等因素对混凝除藻效果及藻类絮体形态的影响。结果表明,杨埕水库夏季藻类种属相对较为单一,以小型色球藻、微小平裂藻、不整齐蓝纤维藻为优势藻类;4种混凝剂的除藻性能优劣依次为:AS>PAC>PFS>AC。在AS最佳投加量(以Al2SO4计)70 mg/L下,藻类的去除率为85.3%。此时,杨埕水库夏季藻类以藻类絮体分形维数值为1.54,形成的絮体密实且沉降性好。以AS为混凝剂,投加量为70 mg/L下,二氧化氯投加量为0.8 mg/L时助凝效果最好,藻类的去除率比单独投加AS时提高了6.3%,藻类絮体分形维数值为1.71,形成的藻类絮体更加密实。二氧化氯过量投加无益于藻类去除。     

铜绿微囊藻胞内物消毒副产物生成：氯化和溴化比较

为了研究蓝藻水华期间释放的有机物给原水水质及给水处理过程带来的影响,选取优势藻种铜绿微囊藻的胞内物质(IOM)作为前驱体,分析了其结构特征.此外,分别研究了IOM在pH 6.5、7.1及8.4条件下与氯及溴反应后性质的变化及消毒副产物的生成,并进行了相关性分析.结果表明,IOM中以相对分子质量较大的组分(>30×103)为主,其溶解性有机碳(DOC)含量占总量的68.8%.三维荧光光谱(EEM)的结果表明IOM的成分主要以芳香蛋白类物质为主,其单位DOC的荧光强度为92.6 AU·L·mg-1.与氯或溴反应后,芳香蛋白类EEM峰值下降了76.6%~93.3%,且其降低值与三卤甲烷(THMs,R2=0.81)和卤乙酸(HAAs,R2=0.77)的生成量正相关.IOM与氯或溴反应生成的THMs和HAAs浓度均随着pH的增加而增加.溴相比氯与IOM反应可以生成更多的THMs和HAAs,且HAAs的卤代程度更高,但是氯及溴与IOM反应能力的差异随着pH的升高而逐渐减小,即k OBr·IOM/k OCl·IOM相似文献   

ClO2和Cl2混合消毒剂对氯仿形成的影响

研究了ClO₂和Cl₂混合水溶液对黄腐酸、间苯二酚、间苯三酚和3,5-甲苯二酚等9种THMs前驱物在ClO₂/Cl₂各种配比、前驱物含量、反应pH、反应时间和温度等不同条件下对氯仿形成的影响.结果表明,随着ClO₂占混合消毒剂中质量分数的增加,形成氯仿量减少,在混合消毒剂中ClO₂的质量分数为25%、50%和75%时,CHCl₃生成量分别减少55%～65%,70%～86%和80%～93%;直到ClO₂占90%时,CHCl₃降低率才达到95%～99%.欲较彻底地控制氯仿的生成,ClO₂的质量分数必须大于90%.这为生产高纯ClO₂发生器以及用高纯ClO₂消毒的必要性提供了重要的科学依据.     

亚硝氮在氯及氯胺消毒中形成三氯硝基甲烷的作用研究 ——以色氨酸为例

以溶解有机碳为5 mg·L-1的色氨酸溶液为研究对象,探索氯和氯胺消毒时,不同影响因子对亚硝氮在三氯硝基甲烷(TCNM)形成中的作用,从而识别其关键消毒因子.结果表明:NO-2的加入对TCNM的形成有明显的促进作用.对氯消毒来说,NO-2对TCNM形成的促进作用在酸性条件下(TCNM增量为11.82μg·L-1)比碱性条件下(TCNM增量为2.66μg·L-1)更为明显;而对于氯胺,却在中碱性条件下较为明显(pH=5,6,7,8,9,TCNM的增量分别为0.04、0.11、0.50、0.34、0.27μg·L-1).但不管是氯消毒还是氯胺消毒,NO-2对TCNM形成的促进作用基本随着消毒剂量、反应时间的增加而增加.由极差分析得知,氯、氯胺消毒下影响NO-2对TCNM形成的关键的因子均是pH值.     

市政污水二级出水中溶解性有机质在紫外/氯处理过程中的转化特性

紫外/氯高级氧化技术是一种新型的水处理技术,可有效氧化去除多类有机污染物,但目前较为缺乏紫外/氯处理真实污水过程中溶解性出水有机质（dEfOM）转化特性的研究.采用紫外光谱、荧光光谱和傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR-MS）探究了两个市政污水二级出水中dEfOM在紫外/氯处理过程中的转化特性,同时对该过程中形成的氯代副产物（Cl-BPs）进行了分析.结果表明,紫外/氯可以有效去除dEfOM中的芳香族化合物和荧光物质,且大部分物质只是发生了化学转化而非矿化,其中主要荧光组分蛋白质最先发生反应;部分CHOS类物质发生降解并生成CHO类物质,该过程优先去除大分子不饱和及还原性物质,并生成小分子饱和及氧化性物质.此外,紫外/氯处理使得三卤甲烷和卤乙酸的产生量明显增加,处理后的两个二级出水中分别检测出255种和133种Cl-BPs.利用分子质量差异分析共鉴别出了12对基于亲电取代和43对基于加成反应的前体物-反应产物对.本研究可为紫外/氯技术的实际水处理应用提供基础信息参考.