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SBR工艺城市污水处理厂微生物气溶胶逸散特征

发布日期:2019-07-29 00:01:14   浏?#26469;?#25968;:615
随着我国经济快速发展及城镇化速度的加快, 城市污水处理厂的数量逐渐增加, 截至2016年年底, 我国已建成城市污水处理厂3 500座.污

随着我国经济快速发展及城镇化速度的加快, 城市污水处理厂的数量逐渐增加, 截至2016年年底, 我国已建成城市污水处理厂3 500座.污水中含有大量的细菌、真菌、致病菌、病毒和过敏原等, 污水处理过程中, 由于机械运转、充氧等扰动水面, 使水中的微生物逸散到空气中, 形成微生物气溶胶.污水预处理、曝气生化处理及污泥处理是污水处理厂微生物气溶胶的主要逸散过程, Fathi等在生化池附近检测到大量的细菌气溶胶(741~2 817 CFU ·m-3), Li等在污泥浓缩池检测到的细菌气溶胶浓度最高(1 697 CFU ·m-3).污水处理厂微生物气溶胶的逸散受多种环境因素的影响, 如光照、温度、相对湿度、风速等.污水处理过程逸散的微生物气溶胶通常包含多种微生物且粒径较小, 极易通过吸入或皮肤接触进入到人体, 对人体健康造成危害[8].随着空气的流动扩散到周边, 导致区域性的影响.


SBR是一种典型的污水处理工艺, 广泛用于污水处理.本研究在某座采用SBR工艺的城市污水处理厂设置采样点, 监测污水处理各工艺段微生物气溶胶的逸散水?#33014;?#31181;类, 解析污水处理厂微生物气溶胶的主要来源, 研究温湿度、光照、风速等环境因子对微生物气溶胶的逸散水平的影响及相关性, 以期为有效削减和控制污水处理厂微生物气溶胶提供科学依据.




本研究在长三角地区选择某一采用SBR处理工艺的污水处理厂(HZJ), 研究污水处理厂微生物气溶胶逸散的特征.该污水处理厂处理规模为5.5×104 m3 ·d-1, 服务区域17.15 km2.污水经过粗格栅后经水泵提升进入细格栅、曝气沉砂池, 随后进入生化池, 处理后的水经消?#22659;?#28040;毒后达标排放, 剩余污泥经带式压滤机脱水后外运.格栅间及污泥脱水间产生的臭味气体经管道输送至生物除臭反应器进行处理.采样时的环境条件列于表 1.








采样点包括粗格栅(Z2)、细格栅(Z3)、曝气沉砂池(Z4)、生化处理池(Z5)、贮泥池(Z8)和污泥脱水间(Z9)以及上、下风向厂界(Z1、Z10)(图 1).所有采样点设置在距离地面1.5 m处, 在生化池水面(Z6)及距离水面3 m(Z7)处?#37319;?#32622;采样点.生物除臭反应器的采样点(Z11)设置在排气口.




利用总悬浮颗粒物(TSP)采样器(TH-150, 武汉天虹, 中国)采集空气中的微生物气溶胶.滤膜材料为玻璃纤维, 可捕获粒径在0.1~6 μm?#27573;?#30340;粒子.气体流速为100 L ·min-1, 采样时间4 h.采样后将滤膜取出, 放入样品箱保存.将滤膜剪碎, 加入40 mL无菌水4℃振荡2 h.取200 μL振荡悬浮?#21644;坎加贚B培养基(奥博星, 中国), 30℃培养48 h.根据采样体积和平板计数的结果, 利用式(1)计算空气中微生物气溶胶的浓度.




式中, c为空气中微生物气溶胶浓度(CFU ·m-3), N为细菌菌落数(CFU), V为采样体积(m3).


使用Power Soil DNA Isolation Kit试剂盒(MOBIO, USA)提取细菌DNA, 并用1%琼脂糖凝胶电泳(电压120 V, 时间15 min)检测DNA提取质量.利用引物338F和806R对细菌16S rRNA的V3~V4可变区进行PCR扩增, PCR产物经过纯化、Tris-HCl洗脱和2%琼脂糖电泳检测后, 利用Illumina MiSeq平台(Illumina, San Diego, USA)将纯化后的扩增片段构建PE 2×300的文库, 完成高通量测序(Illumina, MiSeq PE300平台, USA).原始测序序列去杂后, 利用QIME软件计算细菌群落丰度.采样时的温湿度、光照及风速分别采用手持式智能温湿度记录仪(179-TH, USA)、光照度计(DeltaOHM HD2302, Italy)和风速仪(DeltaOHM HD2303.0, Italy)进行监测.利用SPSS 21.0软件对微生物气溶胶的逸散与环境因素之间的相关性进行分析.


2 结果与?#33268;?.1 微生物气溶胶逸散特征2.1.1 微生物气溶胶逸散水平


污水处理各个工艺段均有细菌气溶胶逸散, 浓度?#27573;?#20026;82~1 525 CFU ·m-3(图 2).其中粗格栅(102~970 CFU ·m-3)、生化池(339~747 CFU ·m-3)以及污泥脱水间(605~1 525 CFU ·m-3)逸散得最多, 是该污水处理厂细菌气溶胶的主要逸散源.在粗格栅工艺段设有格栅机, 利用金属栅条拦截进水中较大的悬浮物及杂质.生化池采用微孔曝气, 满足好氧微生物所需要的氧量以及混合污水与活性污泥.由于格栅机的转动和生化池充氧曝气, 扰动水面形成大量的水?#20301;?#39134;沫.水体中的微生物随水?#20301;?#39134;沫从水体表层进入空气中, 形成微生物气溶胶.该污水处理厂采用带式压滤机将污泥含水率减至80%以下, 在脱水过程中污泥中的微生物很容易逸散到空气中.此外, 污泥脱水设施建在室内, 空间相对密闭, 通风性较差, 易于微生物气溶胶在污泥脱水间空气中的积累.以往的研究也显示粗格栅、生化池和污泥脱水间是污水处理厂细菌气溶胶的主要来源. Szy?ak-Szyd?owski等在粗格栅检测到的细菌浓度为1.1×104 CFU ·m-3, Niazi等在生化池检测到有1973 CFU ·m-3的细菌气溶胶逸散, 而邱雄辉等在泥脱水间检测到细菌气溶胶浓度最高, 达到7 866 CFU ·m-3.

 
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