城市中水回用過程中大腸菌群滅活實驗研究

城市中水回用過程中大腸菌群滅活實驗研究

中水主要指城市污水經(jīng)過處理后達(dá)到一定的水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以重復(fù)使用非飲用水，也稱為“再生水”和“回流水”。無論水質(zhì)如何，回收水都可以減少對處理后的污水排放和對環(huán)境的污染。這不僅是一種清潔生產(chǎn)的表現(xiàn)，也是廢水回收和化工過程的具體體現(xiàn)。這是解決資源空耗不足的重要途徑。因此，對城市水回用的研究、中水回用的規(guī)模和回用區(qū)的擴大和再利用已成為研究的主要主題之一。呼和浩特市辛辛板污水處理廠的二級污水處理能力為35×104t/d,它為工業(yè)發(fā)展提供了豐富的中水資源.辛辛板污水處理廠的二級出水已經(jīng)去掉了大部分污染物,但仍殘留了部分污染物質(zhì),如微生物黏泥、COD及少量的NH+4、NO-2等.當(dāng)回用于工業(yè)循環(huán)冷卻系統(tǒng)時,由于冷卻系統(tǒng)具備微生物生長的適宜條件,導(dǎo)致微生物大量繁殖,有害物質(zhì)在循環(huán)水系統(tǒng)中經(jīng)生物、化學(xué)反應(yīng)形成大量的黏泥和酸性物質(zhì),對金屬和非金屬造成腐蝕,導(dǎo)致設(shè)備效率降低甚至損壞.另外,病原微生物會在冷卻塔周圍隨著風(fēng)吹泄漏,增大對人體健康和環(huán)境污染的風(fēng)險.因此,本文對城市中水回用過程中的大腸菌群進行殺滅實驗研究,結(jié)果表明,通過加入合適的藥劑,可以將水中的大腸菌群數(shù)量控制在較低水平,從而保障中水回用的安全性.1根據(jù)不同用途對城市水的使用特點和要求1.1反滲透膜處理方法對中水回用于火電廠循環(huán)冷卻補充水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),我國目前尚無統(tǒng)一規(guī)定,各污水處理廠的出水水質(zhì)也不盡相同.天津大學(xué)等單位經(jīng)過對二級和深度處理的中水進行研究,提出中水作為循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),其中細(xì)菌總數(shù)控制指標(biāo)為:冬季低于5.0×108個/L,夏季低于1.0×108個/L.1.2中水回用的安全性分析中水在回用時應(yīng)滿足給人以舒適的感覺,水中不能含有對眼睛和皮膚有害的物質(zhì),必須充分去除引起腸道感染的病菌,限制水中的有害物質(zhì)和病原體含量,避免對人體健康造成不利影響.城市中水回用于景觀用水時,主要應(yīng)考慮回用過程中是否對人類的健康有害,在水質(zhì)方面是否符合國家景觀用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及是否安全可靠等.中水回用于景觀用水主要分為水景回用(如噴泉、瀑布、水塘)和娛樂性回用兩類,前者屬無身體接觸的范圍,后者則屬身體接觸范圍.有身體接觸的中水標(biāo)準(zhǔn)要比無身體接觸的標(biāo)準(zhǔn)高許多.我國《城市中水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18921-2002)規(guī)定,觀賞性景觀用水中的大腸菌群需低于2000個/L,娛樂性景觀用水中的大腸菌群應(yīng)不得檢出.因此,中水回用過程中應(yīng)對病原微生物進行滅活操作,以保證用水的安全性.2腸菌組的死亡實驗2.1生活污水來源與水樣測定實驗用水采自辛辛板污水處理廠的二級處理出水,污水來源全部為城市生活污水,主導(dǎo)工藝采用傳統(tǒng)的表面曝氣生物活性污泥法加二沉池沉淀法.對新采水樣進行測定,測定結(jié)果如表1所示.2.2n-cl糖發(fā)酵選取次氯酸鈉、過氧化氫和新潔爾滅3種殺菌劑.次氯酸鈉能在水中生成次氯酸和次氯酸根,次氯酸是一種極強的氧化劑,易通過微生物的細(xì)胞擴散,與細(xì)胞的蛋白質(zhì)生成化學(xué)穩(wěn)定的N-Cl鍵,從而殺死微生物,達(dá)到殺菌目的.過氧化氫溶液能與微生物的蛋白質(zhì)結(jié)合,破壞細(xì)胞呼吸的還原酶的活性,達(dá)到殺菌目的.新潔爾滅,別名苯扎溴銨、新潔爾美,是一種季銨鹽陽離子表面活性廣譜殺菌劑,殺菌力強,能殺滅多種細(xì)菌及真菌,但對革蘭陰性桿菌及腸道病毒作用較弱,對結(jié)核桿菌及芽孢無效.新潔爾滅兼有殺菌和去垢效力,稀釋液可用于外科手術(shù)前的消毒.2.3革蘭氏染色、顯著性微生物菌群的檢測采用多管發(fā)酵法,根據(jù)大腸菌群產(chǎn)酸、產(chǎn)氣及具備革蘭氏陰性無芽孢的特點,運用最大可能數(shù)(MPN數(shù))對被測水樣中的大腸菌群進行計數(shù),得出每升水樣中的大腸菌群數(shù).先檢測原水樣中的大腸菌群數(shù),作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),再在水樣中加入一定量的殺菌藥劑,檢測加入藥劑后水樣中剩余的大腸菌群數(shù),計算滅活率.(1)初步發(fā)酵實驗.取試管15支(均裝有杜氏小管),其中10支加入乳糖蛋白胨培養(yǎng)液各10mL,其余5支試管加入3倍濃縮乳糖蛋白胨培養(yǎng)液各5mL.用脫脂棉塞好試管口,5支試管為1組,分別用牛皮紙包好,放入高壓鍋內(nèi)滅菌20min.在無菌操作室內(nèi),在裝有5mL3倍濃縮乳糖蛋白胨培養(yǎng)液的試管中各加10mL10-2水樣,在10mL乳糖蛋白胨培養(yǎng)液的5支試管中各加1mL10-2水樣,在裝有10mL乳糖蛋白胨培養(yǎng)液的5支試管中各加1mL10-3水樣.將各試管充分搖勻,置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)24h,觀察產(chǎn)酸、產(chǎn)氣情況.(2)平板劃線分離實驗.將初步發(fā)酵實驗中產(chǎn)酸(培養(yǎng)基黃色)、產(chǎn)氣(杜氏小管內(nèi)有氣泡)或只產(chǎn)酸不產(chǎn)氣的發(fā)酵管取出,以無菌操作,用接種環(huán)挑取一環(huán)發(fā)酵液于品紅亞硫酸鈉培養(yǎng)基平板上劃線分離,置于37℃恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)18～24h,觀察菌落特征.將紫紅色具有金屬光澤的菌落、深紅色不帶或略帶金屬光澤的菌落及淡紅色且中心色較深的菌落挑出來做革蘭氏染色實驗.如果細(xì)菌被乙醇脫色,用蕃紅液復(fù)染后呈紅色,則為革蘭氏陰性菌.(3)復(fù)發(fā)酵實驗(無菌操作).用接種環(huán)取革蘭氏染色陰性的無芽孢桿菌于裝有10mL普通濃度乳糖蛋白胨培養(yǎng)基的發(fā)酵管內(nèi),每管可以接種同一板上的1～3個典型菌落的細(xì)菌,塞好棉塞,置于37℃恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)24h,有產(chǎn)酸產(chǎn)氣即有大腸菌群存在.根據(jù)陽性瓶數(shù)查MPN表得100mL水樣中的大腸菌群個數(shù).3結(jié)果3.13殺菌效率分析分別向裝有中水的燒杯中投加不同濃度的次氯酸鈉、過氧化氫和新潔爾滅殺菌劑溶液,用玻璃棒攪拌均勻,在一定作用時間內(nèi)測定其中的大腸菌群數(shù),計算殺菌率.實驗結(jié)果見表2、表3和表4.分析表2～表4可知:①次氯酸鈉的殺菌效率隨作用時間逐漸增強,而過氧化氫和新潔爾滅的殺菌效率均隨作用時間逐漸減弱;②在相同的加入量時,以2.0mL/L為例,過氧化氫在作用2min時殺菌率可高達(dá)99.3%,次氯酸鈉在作用10min時達(dá)到85.3%,新潔爾滅在作用5min時才達(dá)到73.1%.可見,過氧化氫見效最快,次氯酸鈉次之,新潔爾滅見效最慢;③以30min作用時間殺菌率達(dá)到98%以上選取最佳投加量:次氯酸鈉2.0mL/L,過氧化氫2.0mL/L,新潔爾滅8mL/L.3.23最佳作用時間確定在次氯酸鈉、過氧化氫和新潔爾滅3種殺菌劑的最佳作用量下,對3種殺菌劑的作用時間進行實驗,即在水樣中投入藥劑的最佳作用量,于不同時間段檢測水樣中大腸菌群的數(shù)量.3種殺菌劑的殺菌率隨作用時間的變化結(jié)果見表5,殺菌率隨作用時間的變化曲線如圖1所示.(1)次氯酸鈉在1h時殺菌率達(dá)到99.9%,且在一段時間內(nèi)基本保持不變,20h后殺菌率隨作用時間增加略有下降,但仍保持較高水平.因此,次氯酸鈉溶液的殺菌效果能夠持續(xù)較長時間,最佳作用時間為20min～20h.(2)過氧化氫在很短的時間內(nèi)就可以達(dá)到很好的殺菌效果,但持續(xù)時間較短.殺菌率在1～1.5h內(nèi)保持在99%以上,在1.5h后開始下降,而且下降速度很快.可見,過氧化氫殺菌藥效迅速但作用時間較短.(3)新潔爾滅殺菌率在開始作用時間內(nèi),基本保持在一個較高的水平上,從2h開始?xì)⒕食霈F(xiàn)略有下降,但仍保持在99%以上,20h后殺菌率迅速下降.因此,新潔爾滅溶液的最佳作用時間在20h以內(nèi),殺菌劑藥效在這段時間里能夠維持較高的水平.4種常用制劑對水中大腸菌群的影響辛辛板污水廠的二沉池出水在回用時,若用于工業(yè)循環(huán)冷卻用水,大腸菌群的殺滅率必須在91.6%以上;若用于景觀環(huán)境用水,大腸菌群的殺滅率必須在95.8%以上;若用于城市雜用水或地下水回灌用水,大腸菌群的殺滅率必須在99.9%以上,才能符合安全使用的要求.實驗表明,次氯酸鈉、過氧化氫和新潔爾滅3種殺菌劑對中水中的大腸菌群均有較好的殺滅和抑制作用,殺菌率均可達(dá)到98%以上.次氯酸鈉和過氧化氫的最佳投加量為2.0mL/L左右,新潔爾滅的最佳投加量為8mL/L左右;次氯酸鈉的持續(xù)時間較長,在20min到20h內(nèi)殺菌率均保持在99%以上;過氧化氫見效時間最快,大約在5min左右就能起到較好的殺菌效果,但是持續(xù)的時間較短;新潔爾滅溶液殺菌作用時間也較長,藥效持續(xù)時間可達(dá)20h,但藥品投加量較大.經(jīng)3種殺菌劑處理后的中水,對人體健康的