氯/二氧化氯消毒对热水管壁生物膜的控制作用

建筑生活热水存在严重的生物安全性问题,需要采取必要的消毒措施.为此,采用建筑生活热水模拟管道系统,对比研究氯或二氧化氯冲击消毒对管壁生物膜微生物的灭活效果,并通过高通量测序和扫描电子显微镜评估冲击消毒对管壁生物膜群落组成和生物膜表观特征的影响.结果表明,高消毒剂质量浓度可显著提高微生物的灭活速率,但已不能进一步改善微生物灭活率; 1. 5 mg/L氯或二氧化氯的消毒效果不佳; 3～5 mg/L氯或二氧化氯在冲击消毒120 min后,总大肠菌群、细菌总数和异养菌(HPC)均可达到完全灭活的程度,能够有效控制热水管道生物膜,说明足够的消毒剂质量浓度和消毒时间对保持高效灭活率非常必要.生活热水管壁生物膜的微生物多样性丰富,异常球菌-栖热菌门和变形菌门为优势门,并含有多种致病菌,与市政供水和二次供水管道系统的优势菌群有很大差异;氯或二氧化氯冲击消毒对各种菌门均有不同程度的灭活效果,二氧化氯对致病菌、变形菌门和衣原体门等的灭活效果更佳.氯或二氧化氯冲击消毒能有效破坏生物膜的表面结构,使生物膜出现间隙变大、萎缩、脱落等现象,二氧化氯对生物膜的破坏作用更显著,具有更佳的冲击消毒作用和消毒效果.研究结果为建筑生活热水系统的安全消毒技术以及生物安全性保障提供了支持.     

氯、二氧化氯对氯胺消毒管网硝化作用控制效果对比

采用2台串联BAR模拟给水管网系统, 通过对余氯、NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N、DO、HPC及AOB等指标检测, 评价氯和二氧化氯2种消毒剂对氯胺消毒管网中硝化作用的控制效果.研究结果表明:二氧化氯比等量氯更易提高管网中余氯质量浓度和DO质量浓度;氯消毒阶段NH₄⁺-N降解, NO₂^--N和NO₃^--N积累, 而投加二氧化氯后可有效控制硝化作用;与投加氯消毒相比, 投加等质量浓度 (0.6 mg/L) 二氧化氯时, 第1台BAR中悬浮和生物膜中HPC分别降低了2.54 log和1.63 log, 悬浮及生物膜中AOB降低约1 log;二氧化氯能对AOB起到控制灭活效果而等量氯对其几乎没有灭活效果, 在控制供水管网硝化作用方面, 二氧化氯与氯胺联用的消毒效果优于氯与氯胺.     

氯、亚氯酸盐控制氯胺消毒管网硝化作用效果

采用2台串联环状生物膜培养反应器(biofilm annular reactor,BAR)模拟氯胺消毒给水管网系统,通过对余氯、NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N、DO、异养菌(heterotropic,HPC)及亚硝化菌(amnoniu-oxidizing bacteria,AOB)等指标进行检测,共同评价氯和亚氯酸盐2种消毒剂对氯胺消毒管网中硝化作用的控制效果.试验结果表明,出厂水再投氯消毒可造成NH₄⁺-N降解,使得NO₂^--N和NO₃^--N产生积累;再投亚氯酸盐更易提高管网中余氯和DO的质量浓度,使得NO₂^--N和NO₃^--N质量浓度降低,可有效地控制硝化作用;与投加氯消毒时相比,投加0.6mg/L亚氯酸盐时,第1台BAR中悬浮和生物膜中HPC分别平均降低了2.58log和2.86log,悬浮及生物膜中AOB降低约1log,亚氯酸盐能对AOB起到控制灭活效果而等量氯对其几乎没有灭活效果.因此,在控制管网硝化作用方面,亚氯酸盐与氯胺联用的消毒效果优于氯与氯胺.     

高锰酸钾与氯胺联用强化消毒技术试验研究

以总大肠菌群、细菌总数作为检测指标,以实验室配水为试验水样,观察了高锰酸钾和氯胺单独和联用灭活水中微生物的效果,探讨一种发挥高锰酸钾和氯胺优势的饮用水消毒方法．结果表明,高锰酸钾和氯胺联用对指示微生物灭活效果好于这两种消毒剂单独使用的效果．Berenbaum公式计算证实,高锰酸钾和氯胺联用在降低微生物指标上的作用均为协同作用。     

有机氮类化合物对氯消毒影响研究

受污染饮用水水源中都含多种有机氮类化合物,会对氯消毒效果产生影响.试验采用有机氮类化合物甘氨酸、亮氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸和甲胺,研究了有机氮类化合物浓度和pH值对消毒效果的影响.结果表明,有机氮类化合物都会和自由氯迅速反应生成大量的有机氯胺,使消毒效果显著下降;不同有机氮类化合物对氯消毒效果的影响有很大差异,半胱氨酸的影响最为明显,使得氯几乎丧失消毒能力.因此,对有机氮类化合物的含量和去除应考虑改善氯的投加方式或氯消毒工艺,建立安全有效的消毒方法.     

饮用水活性炭除微污染技术的生物安全性研究

针对饮用水水源的微污染问题,活性炭深度处理技术应用日益受到关注.应用研究中发现,随着炭层中生物颗粒和非生物颗粒的积累,出水中的细菌数较多,并多与细小的活性炭颗粒一起流出,对出水的生物安全性造成影响.研究表明,出水中游离细菌的增多使得在氯或氯胺的灭活效率达99%以上的条件下,未被失活的细菌数量依然处于较高的水平;出水中的细菌容易吸附在疏水性的活性炭颗粒上而受到保护,使氯或氯胺的消毒效率下降,包括病原体在内的微生物大量存活.炭粒携带未被灭活的细菌进入管网后,可吸附在管壁上,形成生物膜,造成二次生物污染.活性炭技术不能有效去除贾第鞭毛虫囊和隐孢子虫卵,甚至出现活性炭工艺出水中“两虫”数量增多的现象.另外,活性炭滤池的进水水质和运行方式等都会影响活性炭出水的生物安全性.而细菌检测技术水平则会影响对饮用水安全性的准确评价.     

供水管网内生物膜与余氯衰减交互作用

为研究生物膜与余氯衰减之间的交互作用,通过静态试验、动态试验相结合的模拟方式,在自制供水管网模拟装置内进行实验.选择铸铁、PE、不锈钢3种管材及1,3,4 mg/L 3个投氯量,多角度研究不同质量浓度余氯存在条件下生物膜的形成和发展差异,以及生物膜作用下的余氯衰减情况,探讨管网内余氯和生物膜的相互影响.结果表明:余氯质量浓度对生物膜的形成和发展具有较显著的影响,另一方面,在生物膜作用下,余氯衰减呈现不同的规律,二者之间交互作用,具体表现为:投氯量升高,PE和不锈钢管内生物量均逐渐降低,而铸铁管内生物量反而升高;在生物膜作用下,余氯衰减分为快速消耗阶段(0~30 min)和稳定消耗阶段(30 min之后);铸铁管内生物膜对余氯衰减状况影响较大,PE管次之,不锈钢管对余氯衰减影响最小;生物膜的生物多样性对余氯衰减影响不大,而生物量与余氯衰减之间关系密切;流速和初始氯质量浓度对余氯衰减影响较大.本研究结果可为供水管网氯消毒的控制以及氯衰减模型的建立提供必要的理论支撑,强化管网水质安全的保障.     

水流剪切力对供水管道管壁生物膜生长的影响

利用全比例非循环管网中试平台的球墨铸铁管模拟不同水流剪切力下管壁生物膜的生长.采用总固体(TS)、挥发性固体(VS)和化学需氧量(COD)表征生物膜的理化特性,实时荧光定量PCR和RT-PCR计数细菌总数和活菌数量,高通量测序(454焦磷酸测序)探究生物膜、细菌种群多样性.结果表明,水流剪切力对管壁生物膜理化指标细菌总数和细菌种群结构有显著影响(理化参数p0.05),但对活菌数量的影响并不显著(p0.05).并且生物膜的理化指标、细菌数量并不是随水流剪切力的增大而简单地增大或减小,存在生物膜生长的最佳水流剪切力.在水流剪切力为0.8Pa下生物膜生物量最大,每平方厘米管壁细菌总数高达2.10×10~9个,而在水流剪切力为0.05和2.5Pa下每平方厘米管壁细菌总数分别为2.20×10~8和2.27×10~8个.     

氯胺消毒对水质生物稳定性的影响

以可同化有机碳(AOC)和生物可利用磷(MAP)作为水质生物稳定性的评价指标,通过静态试验考察氯胺投量和反应时间对水质生物稳定性的影响.结果表明,氯胺投加量和反应时间均对出水AOC及MAP产生影响,水样中ρ_AOC及ρ_MAP变化范围较小,反应速率慢,ρ_AOC及ρ_MAP的增减与氯胺投量不成正相关,氯胺消毒对MAP的影响相对AOC较小,但鉴于微生物对碳、磷的需求特点,氯胺消毒对MAP的影响不能忽略.     

寒区湖库型水源供水系统中耐氯菌的生长

研究供水系统中耐氯菌的生长对饮用水中微生物安全的评估、预防和控制至关重要,为此,以寒区湖库型水源供水系统的主体水及生物膜为研究对象,对其中的异养菌和耐氯菌进行了检测,并利用扫描电子显微镜观察了生物膜的生物相.结果表明:自来水在管网输送过程中,余氯质量浓度大于0.2 mg/L的主体水中仍然存在细菌再生长现象.耐氯菌在所研究的供水系统中普遍存在,经水厂消毒和管网输送后主体水中的耐氯菌数量小于350 CFU/m L,而生物膜中耐氯菌数目一般高于主体水的耐氯菌数目2个数量级.未经消毒处理的滤后水和生物膜中耐氯菌数目均最多,而在清水池中生长的细菌大多比较耐氯.供水系统生物膜中的微生物能见杆菌和球菌,以杆菌居多.     

KMnO4与Cl2协同消毒在污水回用中的应用

为了提高预氯化的效果,减少氯化副产物的生成量,以城市污水处理厂二级出水为试验水样,以总大肠菌群、细菌总数作为检测指标,观察了Cl2、NH2Cl单独消毒工艺以及KMnO4与Cl2协同消毒工艺在污水处理中的消毒效能,同时考察各个工艺对THMs生成的控制作用,从微生物安全性及化学安全性2个方面探讨了KMnO4与Cl2协同消毒工艺在实际应用中的可行性.结果表明,对于污染严重,尤其是有机氮、NH4+-N浓度较高的污水,Cl2消毒与NH2Cl消毒相比并不占有优势,而KMnO4与Cl2协同消毒工艺的消毒性能明显优于单独Cl2消毒工艺,并且THMs的生成量明显少于单独Cl2消毒工艺.因此,KMnO4与Cl2协同消毒工艺可以使处理后水质从微生物安全性到化学安全性2方面均得到提高.     

优质饮用水的消毒方法

饮用水中常见的消毒工艺包括液氯、氯胺、二氧化氯、臭氧、紫外线和膜消毒等,分析了各种消毒工艺的机理、运行特点和对各种病原微生物的处理效率,饮用水深度净化工艺能够很好地去除水中消毒副产物前驱物质及病原微生物,提出以氯胺或二氧化氯作为最终的消毒剂,而臭氧氧化可以作为预处理的处理方案,分析了紫外线消毒技术的应用范围。     

氯化消毒对水中有机物及水的致突变活性的影响

通过生产性试验，探讨了氯化消毒过程对水中有机物及水的致突变活性的影响规律。结果表明，氯化消毒致使自来水中的次生有机物种类和浓度明显增加，水中除了产生卤代有机物外，还生成了多种其它有机物，如酮、酯等类有机物。     

水处理流程选择对后续消毒工艺的影响

为比较不同水处理流程对后续消毒工艺的影响,通过中试试验,以天津市引黄水为研究对象,研究水处理工艺的改变对消毒工艺的影响规律.基于对各水处理流程的耗氯量、消毒副产物生成和消毒效果等的分析,探讨相关作用机理.结果表明,高锰酸盐复合药剂(PPC)预处理后能够延缓氯的消耗速度,深度处理工艺可进一步破坏耗氯物质.改变水处理流程可提高对有机物及藻类的去除率,降低水体中可与氯作用的前体物质浓度,在提高消毒效果的同时达到控制消毒副产物的目的.PPC预处理和深度处理联用提供了去除水中消毒副产物前体物的多级屏障,是改善出水水质的安全、高效的水处理流程.     

单宁酸氯化过程中卤乙酸产物鉴定及生成规律

为考察天然水体在氯化过程中卤乙酸类致癌物的产生及生成规律,对以单宁酸模拟水中天然有机物的水体进行氯化消毒实验.采用气相色谱-质谱联用仪对水溶液中单宁酸与氯消毒剂作用生成的卤乙酸类产物进行定性鉴定和定量分析.结果表明,氯与单宁酸作用主要生成致癌风险很高的二氯乙酸和三氯乙酸,反应初始2 h内,单宁酸与氯反应生成卤乙酸的速率较快,之后呈现一定程度降低的趋势;增加初始单宁酸质量浓度、氯消毒剂投量和反应温度都会导致卤乙酸生成量的升高,提高水溶液的pH可以抑制卤乙酸的生成,水中Br-质量浓度对卤乙酸的形态和生成量也有重要影响.降低氯投量或提高pH可以控制实际水体氯消毒过程中卤乙酸类消毒副产物的生成量.     

水中氯离子质量浓度对微电解消毒效果的影响

研究和探讨水中Cl^-质量浓度对微电解消毒效果的影响规律和机理。微电解法消毒的效果主要归因于水体中氯离子的电解。在电解过程中会产生余氯,具有持续消毒能力。为取得可靠的消毒效果,待处理水中氯离子质量浓度应不小于20mg/L,所需微电解时间应不小于60s。