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        疫情下農(nóng)村污水處理設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)控制及消毒措施

        2021-08-25 07:42:14趙迎新吳座棟
        關(guān)鍵詞:二氧化氯次氯酸鈉紫外線

        曾 杰, 趙迎新, 季 民, 吳座棟

        (1.天津大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 天津 300350; 2.天津市水利工程有限公司, 天津 300222)

        1 研究背景

        在新型冠狀病毒肺炎患者的糞便中檢測(cè)出新型冠狀病毒核酸的事實(shí),表明新型冠狀病毒很可能通過(guò)糞—口進(jìn)行傳播,水作為病毒傳播的一種重要媒介,不可避免地給農(nóng)村生活污水處理帶來(lái)了諸多風(fēng)險(xiǎn)。一方面疫情期間居家人數(shù)的增加使得農(nóng)村污水處理設(shè)施保持長(zhǎng)時(shí)間的高負(fù)荷狀態(tài),另一方面農(nóng)村污水未經(jīng)消毒排放至受納水體會(huì)對(duì)農(nóng)村居民的健康安全造成威脅。南北地區(qū)由于地理氣候、人文因素的不同,使得農(nóng)村污水水量以及水質(zhì)特征存在差異性,在處理工藝的選擇上也有所不同。南方地區(qū)的排水量普遍大于北方地區(qū),而污染物濃度卻低于北方地區(qū)[1]。因而南方地區(qū)適合采用人工快滲系統(tǒng)、厭氧生物處理+人工濕地等處理方法。宜昌市秭歸縣屈原村采用人工快滲一體化設(shè)備處理污水的主要出水指標(biāo),可以滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2019)中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)在進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)的狀況下出水仍能保持穩(wěn)定[2]。綿陽(yáng)市北川縣曲山鎮(zhèn)石椅村的生活污水經(jīng)過(guò)人工快滲系統(tǒng)處理后的尾水可直接供當(dāng)?shù)剞r(nóng)民澆灌農(nóng)田和廠區(qū)綠化[3],類似的還有深圳市白花村生活污水處理工程和牛城河河道水環(huán)境修復(fù)工程?;粝橹镜萚4]以陽(yáng)泉市郊區(qū)為例,對(duì)比分析各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍,最優(yōu)處理模式為厭氧+人工濕地法。而北方地區(qū)為避免復(fù)雜的冬季保溫工程,更適宜選擇地埋式A/O活性污泥及生物膜法一體化工藝以及MBR工藝。趙芳[5]認(rèn)為山東省農(nóng)村生活污水在經(jīng)過(guò)地埋式A/O組合處理后有較好的出水水質(zhì)。北京市被調(diào)查的1 104座污水處理設(shè)施中,有641座設(shè)施是采用MBR工藝,占比為58.1%,而采用的其他工藝均小于10%[6]。考慮到疫情期間污水中的病毒經(jīng)過(guò)這些傳統(tǒng)污水處理工藝的一級(jí)、二級(jí)處理后排放,很難被完全去除或滅活[7],因而尾水需增設(shè)消毒處理。消毒工藝的選擇直接影響到出水的消毒效果及運(yùn)行管理,表1為2020年2月江浙等省市56座污水處理廠消毒處理情況(部分污水處理廠采用2種消毒方式)[8],由表1可看出,多種消毒方式均能夠有效殺菌。因而本研究針對(duì)不同農(nóng)村污水處理工藝可能存在的病毒污染風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題,提出合適的消毒方式以及參數(shù)控制建議,為疫情期間農(nóng)村小型污水處理設(shè)施的安全運(yùn)行提供技術(shù)參考和保障。

        表1 2020年2月疫情期間江浙等省市56座污水處理廠消毒處理概況

        2 消毒工藝

        在污水處理過(guò)程中,使病毒及其他病原體微生物減少的主要方式有兩種,即分離和滅活[9]。傳統(tǒng)的農(nóng)村污水處理工藝首先經(jīng)過(guò)預(yù)處理及一級(jí)處理可以去除一些吸附在大顆粒懸浮物上的病毒。文獻(xiàn)[10]中報(bào)道一級(jí)處理工藝對(duì)腸道病毒的去除率約為0.1~0.5 log,效果不明顯;然而二級(jí)處理按照不同處理工藝,病毒的對(duì)數(shù)削減率又不盡相同,腸道病毒的削減率在1.0~3.0 log之間[10],相比一級(jí)處理其削減效果明顯,但仍需進(jìn)一步消毒滅活。農(nóng)村小型污水處理設(shè)備一般不會(huì)專門設(shè)置接觸消毒池,通常以處理水在清水池的停留時(shí)間來(lái)表示接觸消毒時(shí)間,通常大于30 min,因此本文不對(duì)接觸時(shí)間進(jìn)行要求。綜合現(xiàn)場(chǎng)條件、運(yùn)行管理及成本等客觀因素,目前農(nóng)村污水常用的消毒方式主要有氯化和紫外兩大類。臭氧消毒由于其設(shè)備化以及運(yùn)行的復(fù)雜性,幾乎不被考慮。

        2.1 次氯酸鈉

        次氯酸鈉消毒原理如化學(xué)方程(1)、(2)所示,主要是利用水解產(chǎn)生的次氯酸(HClO)中性小分子,它們能夠快速地穿過(guò)帶負(fù)電荷的病原微生物表面,進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)破壞其多種酶系統(tǒng)而使其失去活性。另外,次氯酸還能形成具有極強(qiáng)氧化性的新生態(tài)氧[O],能夠使病毒和細(xì)菌的蛋白質(zhì)變性[11]。對(duì)于病毒來(lái)說(shuō),次氯酸鈉首先破壞病毒的衣殼蛋白,然后攻擊其核酸[12]。而對(duì)于細(xì)菌來(lái)說(shuō),次氯酸鈉的殺滅效果表現(xiàn)出層次遞進(jìn)的現(xiàn)象,次氯酸首先破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜,其次攻擊細(xì)胞的酶系統(tǒng),最后導(dǎo)致其蛋白質(zhì)和核酸的損傷[13-14]。因而在使用次氯酸鈉消毒時(shí),低劑量的氯濃度往往只破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和蛋白質(zhì),其雙鏈核酸仍保持一定的完整性和復(fù)制能力。因而需要視情況適當(dāng)加大劑量。農(nóng)村污水的出水中往往含有一定濃度的氨氮,消毒過(guò)程中投加的NaClO與氨氮的反應(yīng)是分段進(jìn)行的[15],加氯折點(diǎn)前氯被水中還原性物質(zhì)消耗以及與氨氮形成化合氯,消毒只有越過(guò)了加氯折點(diǎn)才開始積累游離氯,此時(shí)的消毒效果最好。在疫情較為嚴(yán)重的農(nóng)村地區(qū),可以通過(guò)公式(3)來(lái)估算加藥量[10]。對(duì)于二級(jí)出水中氨氮濃度較高水體的消毒,建議盡量采用二氧化氯或者紫外線消毒法。

        (1)

        (2)

        M=K1·CNH3+K2·COrg

        (3)

        式中:M為投氯量;K1為氨氮被氯化的氯氮質(zhì)量比,取值為10;CNH3為氨氮濃度;K2為有機(jī)氮被氯化的氯氮質(zhì)量比,取值為16;COrg為有機(jī)氮濃度(實(shí)際操作中可以忽略其存在)。

        農(nóng)村小型污水處理設(shè)施運(yùn)行中宜選用購(gòu)買濃度10%以上的商品次氯酸鈉溶液進(jìn)行投加的方式,通過(guò)計(jì)量泵直接投加到清水池前管線上。次氯酸鈉溶液存在有效氯的衰減問(wèn)題,避光保存的同時(shí)每次購(gòu)買量應(yīng)在10 d內(nèi)使用完。

        2.2 二氧化氯

        二氧化氯(ClO2)具有強(qiáng)氧化性,并且受水中pH以及氨氮濃度影響較小。二氧化氯溶于水后以分子形式直接破壞病毒的核酸或衣殼蛋白,它能夠與蛋白質(zhì)中某些特定氨基酸發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致氨基酸鍵斷裂,從而使蛋白質(zhì)失去原有功能[16]。另外有研究表明,滅活過(guò)程中對(duì)氨基酸起破壞作用的是ClO2中的氧原子,而非氯原子,因此避免了三氯甲烷(THMs)這一消毒中副產(chǎn)物的產(chǎn)生[17],因此,ClO2是一種公認(rèn)的安全、高效、環(huán)保的消毒劑。目前應(yīng)用最多的是現(xiàn)場(chǎng)氯酸鹽法制備二氧化氯,但其對(duì)技術(shù)設(shè)備要求較高顯然不適合農(nóng)村地區(qū)使用,可以選擇一元穩(wěn)定二氧化氯泡騰片,通常其有效ClO2含量在10%左右,儲(chǔ)存、使用方便,即配即用。一般先將一定量的泡騰片溶解在水中,即活化,完全溶解需5~10 min,然后再根據(jù)具體的投加量調(diào)整隔膜計(jì)量泵進(jìn)入清水池前端的流量。

        2.3 紫外線

        紫外線消毒作為新型物理消毒工藝,殺菌效果最佳的波長(zhǎng)在253.7 nm附近[18]。核酸是紫外線最主要的作用位點(diǎn),它可直接作用于病原體的DNA或RNA上,誘導(dǎo)胸腺嘧啶和胞嘧啶形成嘧啶二聚體,影響其復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及蛋白質(zhì)合成,同時(shí)也影響其他生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能[19-20]。有研究顯示,紫外線消毒過(guò)程中病毒RNA的損傷比細(xì)菌DNA的損傷更嚴(yán)重[13],這是因?yàn)樽贤饩€更易侵入沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒,且RNA的磷酸二酯鍵更容易受到損傷,因此導(dǎo)致單鏈線性RNA對(duì)紫外線更加敏感[21]。紫外線的滅菌效率高,但不具備持續(xù)性消毒能力。紫外線消毒效果可以用紫外穿透率(UVT)來(lái)考量,它易受水中濁度、SS和一些無(wú)機(jī)離子(如Fe3+)的影響。紫外燈管的性能同樣也影響著消毒效率,對(duì)于農(nóng)村這種小規(guī)模污水處理設(shè)施,應(yīng)選擇紫外能利用效率較高的低壓燈系統(tǒng)(LP),建議每?jī)商焱都右恍幟仕峄蛘吡姿徇M(jìn)行一次化學(xué)清洗,定期再進(jìn)行人工清理。

        3 不同污水處理工藝的消毒控制

        3.1 人工快滲處理系統(tǒng)

        人工快滲技術(shù)(constructed rapid infiltration, CRI)是農(nóng)村常采用的一種生態(tài)處理工藝,它是用滲透性能較好的天然介質(zhì)代替天然土層,以天然河砂最為典型,采用干濕交替方式加強(qiáng)系統(tǒng)復(fù)氧來(lái)凈化水質(zhì)。通常CRI系統(tǒng)的脫氮除磷效果較差,出水氨氮以及總氮濃度較高。適當(dāng)?shù)慕档蜐窀杀?,一方面可提高系統(tǒng)落干時(shí)硝化過(guò)程的時(shí)間,有利于其脫氮效果,另一方面可加快好氧異養(yǎng)微生物的代謝,提高其對(duì)病原體的吸附、過(guò)濾與捕食作用。一般CRI系統(tǒng)可去除2~3個(gè)數(shù)量級(jí)的糞大腸桿菌,并且污水的遷移距離決定了其去除效果,遷移距離越長(zhǎng),則去除效果越好,甚至可超過(guò)90%[22]。鑒于CRI系統(tǒng)處理規(guī)模較小,工藝簡(jiǎn)單,通常被用在不發(fā)達(dá)且資金不足的農(nóng)村地區(qū),同時(shí)該工藝出水受高氨氮影響,綜合考慮不宜采用常規(guī)的次氯酸鈉和紫外線消毒,為方便操作、減少工程投資成本,采用二氧化氯最為合適?,F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中投加濃度為8 mg/L的二氧化氯,能使得污水中糞大腸菌群和總大腸菌群均少于90個(gè)/L,脊髓灰質(zhì)炎病毒、沙門氏菌及志賀氏菌不可檢出[23],而新型冠狀病毒屬于包膜病毒,研究表明無(wú)包膜腸道病毒抗氯性強(qiáng)于大腸桿菌,而有包膜病毒抗氯性弱于無(wú)包膜腸道病毒[24],且其穩(wěn)定性更易失活[25],因而冠狀病毒在污水中的傳播比腸道病毒要少,在實(shí)際消毒過(guò)程中只要保持穩(wěn)定的消毒就可確保新冠病毒的有效滅活??紤]人工快滲系統(tǒng)對(duì)病原體的去除效果并不明顯,相應(yīng)消毒工藝、參數(shù)以及風(fēng)險(xiǎn)防控措施如表2所示。二氧化氯受水溫影響較大,溫度較低時(shí)應(yīng)提高二氧化氯投加量。

        3.2 A/O活性污泥及生物膜法

        A/O(anoxic/oxic)活性污泥或生物膜工藝通常用于農(nóng)村污水的脫氮處理。兩種工藝的出水一般能達(dá)到各地的農(nóng)村污水排放要求?;钚晕勰喾ň筒≡w去除效果而言優(yōu)于生物膜法,尤其在厭氧階段,有研究表明,A/O活性污泥法對(duì)大腸桿菌、軍團(tuán)菌和沙門氏菌均具有較好的去除效果,對(duì)大腸桿菌的去除率高達(dá)99.88%。鑒于引起重癥急性呼吸綜合征(SARS)的SARS冠狀病毒(SARS-CoV)在污水中的抗氯能力比大腸桿菌及f2噬菌體要弱,因而大腸桿菌可作為SARS病毒滅活的指示生物[26],而新型冠狀病毒與SARS病毒同屬Beta冠狀病毒,新冠期間仍可將大腸桿菌作為病原微生物的指示指標(biāo)。A/O工藝通常是在清水池的前端投加鐵、鋁鹽絮凝劑強(qiáng)化農(nóng)村污水除磷作用,一方面Fe3+對(duì)于紫外線有強(qiáng)烈的吸收作用,另一方面鐵、鋁鹽易形成絮體從而加速紫外燈結(jié)垢,且A/O法出水氨氮波動(dòng)較大,因而活性污泥或生物膜法最好選用二氧化氯。含氯回流液進(jìn)入生化系統(tǒng)將影響硝化作用,因而相應(yīng)的注意措施在表2中給出。

        3.3 厭氧生物處理+人工濕地

        在土地資源較為充足的農(nóng)村地區(qū),往往可采用厭氧生物處理+人工濕地的處理模式,厭氧生物處理作為生物預(yù)處理,依靠附著在濾料上的生物膜來(lái)凈化污水,人工濕地系統(tǒng)的吸附吸收、沉淀、微生物氧化分解進(jìn)一步強(qiáng)化了污染物的去除,尤其在TP的去除上起到了較為顯著的作用。在這種組合工藝下,氨氮平均去除率一般在80%以上,出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)以上[27],生物填料及人工系統(tǒng)中的基質(zhì)對(duì)于懸浮顆粒物也有較好的去除效果,出水SS濃度往往低于10 mg/L[28]。人工濕地作為一種自然生態(tài)技術(shù),對(duì)水體病原體微生物(包括大腸桿菌、糞大腸菌群、腸道病毒等)的去除效果明顯[29]。研究表明人工濕地對(duì)各類病原體的去除率常常達(dá)到95%以上[30],有的甚至高達(dá)99%[31],而不同填料對(duì)病原體的去除能力也有所差異,生物炭和無(wú)煙煤兩種填料的病原微生物去除率較高。人工濕地對(duì)病原體的去除效果是物理、化學(xué)、生物因素共同作用的結(jié)果[30,32],目前證實(shí)的主要去除途徑有沉積、過(guò)濾、吸附、捕食以及失活[33]。盡管諸多研究表明了人工濕地對(duì)各種病原體的去除率都很高,實(shí)際上出水中病原體的數(shù)量仍不能滿足環(huán)境衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)。

        考慮到厭氧生物處理+人工濕地尾水中仍含一定量的氨氮,當(dāng)采用次氯酸鈉消毒時(shí),就直接關(guān)系到其投加量問(wèn)題,但目前關(guān)于氨氮濃度如何影響次氯酸鈉加藥量機(jī)理的研究較少。非典爆發(fā)期間,通過(guò)對(duì)不同水質(zhì)的原水進(jìn)行投氯試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)無(wú)論氨氮濃度多少,5 mg/L的投氯是一個(gè)相當(dāng)安全的投加劑量[34]。趙琳等[35]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)氨氮≤15 mg/L、次氯酸鈉投加量≤6 mg/L時(shí),隨著氨氮濃度的升高,次氯酸鈉的消毒效果有所降低,當(dāng)氨氮為8 mg/L時(shí),5 mg/L的次氯酸鈉投加量效果最佳。當(dāng)次氯酸鈉投加量較低時(shí),消毒是主導(dǎo)作用,次氯酸鈉濃度達(dá)到一定值才會(huì)表現(xiàn)出去除氨氮作用,此時(shí)若要達(dá)到4 log的大腸桿菌去除率,需要投氯1.35 mg/L,而脊髓灰質(zhì)炎病毒對(duì)氯的耐受力更強(qiáng),所需的有效氯濃度為2.56 mg/L。盡管如此,污水中大腸桿菌數(shù)和脊髓灰質(zhì)炎病毒數(shù)相差幾個(gè)數(shù)量級(jí),所以現(xiàn)場(chǎng)投氯劑量仍可以殺滅大腸桿菌為依據(jù),同時(shí)研究表明氯滅活脊髓灰質(zhì)炎病毒的主要機(jī)理是破壞其核酸而不是衣殼蛋白,即損壞其基因組5′-NCR內(nèi)的二級(jí)結(jié)構(gòu)區(qū)域[36]。因而次氯酸鈉投加量可依據(jù)氨氮濃度確定,相比之下由于二氧化氯消毒不受氨氮濃度的限制而更為合適,但其對(duì)病毒類的消殺效果要弱于氯,投加量則要高于次氯酸鈉。

        厭氧生物處理+人工濕地處理的出水懸浮物通常在20 mg/L以下[37],因而出水可自流經(jīng)集水渠進(jìn)入紫外消毒渠進(jìn)行消毒,但要注意脫落生物膜對(duì)其的影響。當(dāng)紫外線照射劑量在36~51 mJ/cm2范圍內(nèi)時(shí),出水糞大腸菌的對(duì)數(shù)削減率為3.2 log,數(shù)量小于104MPN/L,再繼續(xù)增加紫外線照射劑量,類大腸菌群滅活率增加并不明顯,尾水的顆粒物粒徑以及濃度成為了限制因素,尤其是粒徑5 μm以上的顆粒物[38]。23.2 mJ/cm2的紫外線照射劑量就能實(shí)現(xiàn)99.99%的戊型肝炎病毒(HEV)的失活率[39]。不同血清型的口蹄疫病毒(FMDV),包括O189,A132,A-Sakol以及AS1的90%滅活劑量范圍為19.66~31.31 mJ/cm2[40],20 mJ/cm2的照射劑量能殺滅細(xì)菌繁殖體,100 mJ/cm2能滅活芽孢,而病毒對(duì)紫外線敏感性介于兩者之間。研究表明柯薩奇病毒、A型肝炎病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、杯狀病毒以及輪狀病毒所需要的紫外線照射劑量為14~44 mJ/cm2,冠狀病毒的核酸均為單鏈RNA,而RNA相對(duì)于DNA更易于受到紫外線的損傷,因而在實(shí)際厭氧生物處理+人工濕地的出水消毒過(guò)程中的滅活率更有把握。目前聯(lián)合紫外線+氯的消毒方式在去除效果以及減少單一加藥量的實(shí)際問(wèn)題上已展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì),同時(shí)還能抑制光復(fù)活現(xiàn)象的發(fā)生,因而可采用UV+次氯酸鈉順序的組合工藝。

        3.4 MBR法

        MBR(membrane bio-reactor)工藝是一種傳統(tǒng)的活性污泥生物處理與膜過(guò)濾相結(jié)合的新型處理技術(shù),較高的污泥濃度使得出水中的有機(jī)物和氨氮濃度較低,MBR通常采用的是超濾膜或微濾膜,孔徑一般為100~400 nm,新型冠狀病毒直徑在60~140 nm之間,一般孔徑越小對(duì)病毒的去除率越高,據(jù)報(bào)道,單一的MBR工藝的病毒削減對(duì)數(shù)為3.4~6.8 log[41]。一方面MBR法可以直接截留住病毒粒子本身以及附著在顆粒上的病毒,另一方面由于膜上形成的泥餅層的截留吸附作用[42],使得高活性的污泥對(duì)病毒也會(huì)進(jìn)行吸附捕食,其分泌物也能破壞病毒衣殼蛋白酶結(jié)構(gòu),因而快速的排泥更有利于病毒去除。膜污染也是另一個(gè)影響MBR去除病毒的重要因素,研究發(fā)現(xiàn)Fe3+可以高效地緩解膜孔的阻塞[43],但Fe3+的存在將會(huì)影響紫外線滅菌效率,因而疫情期間可采用聚合氯化鋁或其他多核類絮凝劑,投加量一般為20~50 mg/L[44]。MBR工藝具有明顯的優(yōu)勢(shì),出水穩(wěn)定,濁度在0.13~0.24 NTU范圍內(nèi),對(duì)氨氮的平均去除率在98%以上,出水氨氮濃度小于1 mg/L。

        針對(duì)農(nóng)村污水,MBR處理后的出水具有低濁度、低氨氮的特征,而消毒工藝可多樣性選擇。張光輝[45]發(fā)現(xiàn)16 mJ/cm2的UV劑量就能實(shí)現(xiàn)MBR出水中細(xì)菌3 log的滅活率同時(shí)滅活所有的大腸菌群和糞大腸菌群。脊髓灰質(zhì)炎病毒由于其優(yōu)勢(shì)的理化特性常被用作模擬病毒,紫外線對(duì)其滅活滿足Chick-Watson動(dòng)力學(xué)模型,達(dá)到4 log滅活所需劑量為25 mJ/cm2[46],但污水中病毒含量通常在0~80 PFU/L,含量遠(yuǎn)低于人工模擬中采用的病毒劑量,且新型冠狀病毒對(duì)紫外線尤為敏感,因而相應(yīng)的實(shí)際照射劑量并不需要這么高,具體參數(shù)如表2所示。MBR出水病原微生物數(shù)量通常在3個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi),后續(xù)可不需再投氯,但MBR尾水直接排放在太陽(yáng)光下會(huì)有明顯的光活化現(xiàn)象,研究表明,若出水間隔時(shí)間大于120 min,一些病原微生物甚至?xí)耆ミ@種光修復(fù)能力[45]。

        選擇氯化消毒時(shí),研究表明經(jīng)過(guò)MBR處理后的出水能夠有效減少次氯酸鈉的使用量,投氯量為1.0 mg/L、消毒1.5 min以上,則細(xì)菌削減對(duì)數(shù)趨于穩(wěn)定,糞大腸菌群及腸道病毒低于檢測(cè)限。王科理等[47]通過(guò)探究消毒時(shí)間和消毒劑濃度對(duì)滅活效果的影響得出:有效氯2.0 mg/L在消毒0.5 min后就能使得類大腸桿菌不被檢出;0.8 mg/L的有效氯在接觸時(shí)間達(dá)到60 min時(shí),也能保證類大腸桿菌低于檢測(cè)限。這也表明,農(nóng)村污水經(jīng)過(guò)MBR工藝處理后的出水只需要較少量的次氯酸鈉或者非常短的接觸時(shí)間就能達(dá)到較好的病原體去除效率,這種工藝在一定程度上降低了運(yùn)行費(fèi)用。在實(shí)際運(yùn)行中,MBR出水中投加1.76 mg/L有效氯就能達(dá)到較好的消毒效果[48]。馮曉翔[49]在分析研究二氧化氯對(duì)MBR工藝處理后的出水的消毒效果發(fā)現(xiàn),保持二氧化氯濃度為4 mg/L,可在消毒20 min后使出水糞大腸菌群數(shù)降至零。對(duì)應(yīng)的次氯酸鈉和二氧化氯投加量也如表2所示。

        表2 不同污水處理工藝的消毒措施和風(fēng)險(xiǎn)防控

        4 結(jié)論與展望

        4.1 結(jié) 論

        (1)對(duì)于目前農(nóng)村常用的處理工藝,包括人工快滲、A/O法、厭氧生物處理+人工濕地以及MBR法,二氧化氯消毒均可適用。其中MBR法可選擇的消毒工藝最多,出水的氨氮濃度會(huì)直接影響次氯酸鈉的投加量。

        (2)新冠疫情期間仍可將大腸桿菌作為指示病原細(xì)菌,有包膜的新冠病毒抗氯性能較弱,只要維持農(nóng)村污水處理設(shè)施的正常消毒過(guò)程,不需要額外投加消毒劑,即可有效消滅新冠病毒。

        (3)新冠疫情期間開放的生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)臨時(shí)封堵,以防止病毒進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)污染地下水,且盡可能減少曝氣裝置的開啟。所產(chǎn)生的剩余污泥以及更換的填料應(yīng)當(dāng)集中密封消毒。減小氯進(jìn)入生化系統(tǒng)對(duì)脫氮除磷效果的影響,必要時(shí)可外加碳源和除磷劑。

        4.2 展 望

        (1)新冠疫情發(fā)生以來(lái),農(nóng)村污水處理暴露出嚴(yán)重不足,應(yīng)當(dāng)逐漸完善農(nóng)村居民的生活、生產(chǎn)以及養(yǎng)殖的功能分區(qū),從而有效隔離生活與非生活區(qū),減小居民與新冠病毒接觸的機(jī)會(huì)。

        (2)應(yīng)針對(duì)新冠疫情期間農(nóng)村污水處理的短板設(shè)立配套的消毒設(shè)施,條件有限的區(qū)域應(yīng)配有臨時(shí)消毒裝置。農(nóng)村污水處理設(shè)施應(yīng)盡可能趨于一體化,形成獨(dú)立封閉的處理單元,減少污水與管理人員的接觸,同時(shí)出臺(tái)相關(guān)的污水應(yīng)急方案和污泥處置應(yīng)急政策,加強(qiáng)農(nóng)民對(duì)防控處理措施的認(rèn)識(shí)。

        (3)新冠疫情期間,居民大量使用含氯消毒劑,必然會(huì)對(duì)污水處理的生化系統(tǒng)造成影響,因而今后應(yīng)對(duì)氯是如何影響污泥或生物膜的物化指標(biāo)以及微生物的群落分布等問(wèn)題進(jìn)行深入研究。采用次氯酸鈉消毒,如何根據(jù)出水氨氮濃度確定其投加量也是今后的研究重點(diǎn)之一。

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