不同处理工艺去除污水中病原微生物的研究进展

不同处理工艺去除污水中病原微生物的研究进展

摘要水环境污染和水资源短缺加速了污水再生利用的研究。然而,再生水中仍含有一定量的病原微生物,这可能导致人体健康受到危害。介绍了活性污泥法、深度处理工艺和消毒技术去除污水中病原微生物的研究现状,并提出了污水中病原微生物去除的研究方向。

关键词污水;病原微生物;活性污泥法;深度处理工艺;消毒技术

ResearchProgressonRemovalPathogenicMicroorganismbyDifferentTreatmentProcessesinWastewater

LI Yang 1DUAN Xiao-rui 1YUAN Hong-ying 2 *YAN Zhi-chao 2

(1 Dongjiao Wastewater Treatment Plant,Tianjin Capital Environmental Protection Co. Ltd.,Tianjin 300300; 2 Department of Environmental & Municipal Engineering,Tianjin Institute of Urban Construction)

AbstractThe pollution of water environment and the shortage of water resources drived the research in wastewater reclamation and reuse. However,the reclamation water still included some pathogenic microorganism,which may cause human health risk. The status of pathogenic microorganism removal by activated sludge processes,advanced treatment processes and disinfection technology in wastewater was introduced,and the study direction of pathogenic microorganism removal in wastewater was proposed.

Key wordswastewater;pathogenic microorganism;activated sludge process;advanced treatment process;disinfection technology

随着工业化进程的推进,水环境污染与水资源短缺已成为世界范围突出的难题,严重制约着社会经济的可持续发展。研究表明,污水再生利用是解决该问题切实可行的方法之一。然而,市政废水处理后的直接环境排放及再生水的各种使用也存在一定的健康风险,处理后的市政废水及再生水中仍然有一定量的病原微生物。这些病原体污染物很多属于肠道微生物,其引发的肠道疾病已引起人们对水环境的生态安全和人体健康的高度关注。例如,沙门氏菌可导致伤寒、败血症、急性肠胃炎等病症;志贺氏菌是湖泊河流中娱乐性水生疾病发作的主因。因此,有必要关注和研究污水处理对病原微生物的去除状况,这对防控污水再生利用过程中病原微生物的污染有重要意义。

目前,国内外的研究仍主要关注于污水中COD、BOD、氮、磷等污染物质的去除和控制方面,由于污水处理厂的出水再生利用可以作为解决全球面临的日益严重的水资源短缺的有效途径之一,而污水再生利用过程中人体健康的风险主要来自于病原微生物,人们对污水中病原微生物引起的健康和环境风险逐渐重视起来。一般情况下,污水经过生物二级处理,处理后的尾水直接排放或者经过再生利用工艺的处理作为再生水使用。可见,污水处理过程中病原微生物的动态变化规律研究对全面防控病原微生物带来的污染有着重要意义。

1污水中病原微生物去除研究现状

污水中的病原微生物主要包括病毒、细菌、原生动物、寄生虫等4类,国外某学者也将真菌、过敏原和毒素视为病原微生物[1]。现阶段国内外学者主要研究病毒、细菌和原生动物3类病原微生物,并且侧重于研究指示性微生物,研究具体某种病原微生物的较少。

国内外关于污水中病原微生物去除的研究主要集中于考察活性污泥法、深度处理工艺和消毒技术对病原微生物的去除效果。

1.1活性污泥法

蒋以元等[2]调查发现北方某污水处理厂A2/O工艺对大肠杆菌和细菌总数均有良好的去除效果(>99%)。李梅等[3]调查发现污水处理过程中的生物曝气工艺对噬菌体的去除效率最高。根据F-RNA 浓度预测肠道病毒的浓度,认为生活污水经常规处理和深度处理后仍含有较高浓度的肠道病毒。Zhang等[4]对比研究传统活性污泥工艺和膜生物反应器对肠道微生物(粪大肠菌等)的去除。结果表明,传统活性污泥法一级处理、二级处理过程对粪大肠菌的去除效果分别达到(0.82±0.34)lg和(2.5±0.5)lg;膜生物反应器工艺(膜的绝对孔径为0.1 μm)处理后未发现粪大肠菌;膜工艺比传统活性污泥法更有利于肠道微生物的去除。Kazmi等[5]调查研究发现,传统活性污泥法对总大肠菌群和粪大肠菌群的去除率分别为2.2 lg、2.4 lg;提高MLSS和SRT能够增加延时曝气活性污泥法工艺对大肠菌群的去除效果。

1.2深度处理工艺

仇付国等[6]考察常用城市污水再生回用工艺去除病毒的效果,结果表明:混凝/沉淀/过滤对总大肠菌群的去除率为2～3 lg,对柯萨奇病毒的去除率约为1.83 lg。Farahbakhsh等[7]评估微滤(最小孔径0.2 μm)对二级出水中SC噬菌体的去除率为0.2～3.4 lg,并认为结垢的膜更有益于SC噬菌体的去除。Levine等[8]调查6家污水处理厂中过滤对病原微生物和指示性微生物的去除状况,发现肠道病毒、寄生虫的去除率分别为0.3～0.8 lg、0.4～1.5 lg,指示性细菌(大肠菌群、肠球菌)和大肠杆菌噬菌体的去除率分别为0.01～3.70 lg、0.3～1.1 lg;影响过滤处理效果的因素有滤池的设计、水力停留时间、水中的化学成分、反冲洗方式和二级处理效果等(表1)。

1.3消毒技术

苗婷婷[18]研究氯消毒和臭氧消毒对水中大肠杆菌的去除效果。结果显示:原水中的大肠杆菌总数1.23×104个/L,氯(NaClO溶液)投加量10 mg/L,接触时间30 min时,对大肠杆菌灭活率达到100%;臭氧投加量为5 mg/L时,对大肠杆菌灭活率在99.9%以上。孙晓宇[19]试验发现生物负荷和浊度会影响紫外线灭活污水中的微生物。Julia等[20]研究发现不同剂量游离氯(8、16、30 mg/L)对初级出水中大肠杆菌和粪肠球菌有很好的去除效果(>5 lg),灭活MS2噬菌体效果很差(0.2～1.0 lg),对脊髓灰质炎病毒的灭活效果(2.8 lg)高于F-RNA噬菌体。Ronald等[21]调查过乙酸(PAA)、紫外线和臭氧对加拿大蒙特利尔污水厂强化的物化处理工艺出水中指示性微生物的灭活情况:达到目标,不同微生物要求的消毒剂投加量不同;由于出水COD、SS、铁离子浓度,出水需要较高的臭氧投加量。