飲用水廠(chǎng)病毒去除與控制
飲用水廠(chǎng)腸道病毒去除與控制
賓州州立大學(xué)解躍峰教授
哈爾濱工業(yè)大學(xué)/中國(guó)工程院馬軍院士
病毒是水中一類(lèi)重要的病原微生物。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHOGuidelinforDrinking-WatQualiti第四版,飲用水中健康風(fēng)險(xiǎn)高的病毒包括腸道病毒、甲肝病毒、戊肝病毒、輪狀病毒、諾如病毒和札幌病毒等,健康風(fēng)險(xiǎn)適中的病毒包括腺病毒和星狀病毒。而關(guān)于冠狀病毒在飲用水中的特性和行為報(bào)導(dǎo)不多,世界衛(wèi)生組織WHO認(rèn)為其在飲用水中的健康風(fēng)險(xiǎn)還不確定或尚缺乏證據(jù)(evidisinconclusorlack近年來(lái),飲用水廠(chǎng)病毒控制引起人們關(guān)注,上海純水設(shè)備本文通過(guò)簡(jiǎn)要綜述與分析飲用水中腸道病毒的去除與控制效能,為控制飲用水中的微生物風(fēng)險(xiǎn)提供參考和借鑒。
美國(guó)環(huán)保局(USEPA 飲用水水質(zhì)規(guī)范對(duì)菌落總數(shù)、總大腸菌群包括糞大腸菌群和大腸埃希氏菌)軍團(tuán)菌、病毒、隱孢子蟲(chóng)、賈第鞭毛蟲(chóng)微生物指標(biāo)進(jìn)行了限定,其中病毒指腸道病毒,要求病毒的削減率不低于4log即99.99%水中微生物的削減一般通過(guò)處置工藝的去除和后續(xù)消毒工藝的滅活來(lái)實(shí)現(xiàn)。處置工藝之后殘留的病毒需通過(guò)控制消毒工藝CT值來(lái)實(shí)現(xiàn)滅活。CT值為消毒劑有效濃度(即消毒劑余量)C值,單位:mg/L與有效接觸時(shí)間(T值,單位:min乘積,與微生物種類(lèi)、消毒劑類(lèi)型和有效濃度、水溫和pH值等密切相關(guān),如表1所示。針對(duì)現(xiàn)行的混合+絮凝+沉淀+過(guò)濾”慣例處置工藝,當(dāng)濾后水濁度低于0.3NTU時(shí),USEPA 認(rèn)可病毒的去除率為2log即99%如果自由氯消毒的CT值為5.8mg/L?min比方,0.5mg/L自由氯余量和11.6分鐘的有效接觸時(shí)間)病毒的消毒滅活率為2log即99%病毒通過(guò)去除和滅活的總削減率為4log即99.99%達(dá)到USEPA 去除規(guī)范。
表1.不同消毒劑病毒滅活的CT值和劑量
針對(duì)腸道病毒,水溫為1oC紫外的為腺病毒)
根據(jù)美國(guó)環(huán)保局(USEPA LongTerm2EnhancSurfacWaterTreatmentRule:ToolboxGuidancManual整理得出
雖然我國(guó)現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范(GB5749-2006尚未對(duì)病毒的最高允許濃度進(jìn)行限定,但《規(guī)范》中對(duì)濁度和消毒的要求也間接地保證了飲用水處置工藝對(duì)病毒的削減,即去除和滅活。國(guó)《規(guī)范》要求龍頭水濁度低于1NTU為了達(dá)到此濁度標(biāo)準(zhǔn),水廠(chǎng)一般要求更低的濾后水濁度。如果水廠(chǎng)濾后水濁度為0.3NTU以下,病毒的去除率可達(dá)到2log國(guó)《規(guī)范》同時(shí)要求,出廠(chǎng)水中游離氯余量不得小于0.3mg/L接觸時(shí)間不得小于30min計(jì)算得到CT值為9.0mg/L?min滿(mǎn)足病毒滅活率大于3log要求。病毒通過(guò)去除和滅活的總削減率為5log即99.999%如果水廠(chǎng)濾后水濁度為0.5-1.0NTU病毒的去除率也應(yīng)大于1log即90%國(guó)《規(guī)范》自由氯消毒標(biāo)準(zhǔn)的CT值為9.0mg/L?min對(duì)應(yīng)病毒滅活率大于3log病毒通過(guò)去除和滅活的總削減率為1+3=4log即99.99%也達(dá)到USEPA 病毒去除規(guī)范。國(guó)《規(guī)范》同時(shí)規(guī)定供水管網(wǎng)中總余氯最低值為0.05mg/L管網(wǎng)中余氯或余二氧化氯也可以滅活致病菌,有效控制由于管網(wǎng)二次污染造成的微生物風(fēng)險(xiǎn)。
國(guó)《規(guī)范》規(guī)定臭氧消毒時(shí)臭氧余量不得小于0.3mg/L接觸時(shí)間不得小于12min由于臭氧接觸反應(yīng)方式多樣,同時(shí)臭氧濃度在接觸池中變化較大,需根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)與操作條件來(lái)計(jì)算其CT值。一般臭氧的病毒滅活率為24log國(guó)使用臭氧作為主消毒劑的水廠(chǎng)很少,但有相當(dāng)一局部水廠(chǎng)采用臭氧與生物活性炭聯(lián)用(O3-BA C深度處置工藝,處置能力占全國(guó)地表水總處理量的1020%因此,采用臭氧消毒或O3-BA C深度處置工藝的水廠(chǎng),對(duì)病毒的去除能力較強(qiáng)。對(duì)于有條件的水廠(chǎng),采用臭氧和游離氯聯(lián)合消毒病毒滅活率更高,更為平安可靠。
按《規(guī)范》規(guī)定的最低消毒劑余量和接觸時(shí)間,氯胺和二氧化氯消毒可能難以達(dá)到2log99%病毒滅活率。對(duì)于含有氨氮的水質(zhì),即使是投加氯(或次氯酸鈉)當(dāng)氯與氨的比值小于7.6比1時(shí)(質(zhì)量比)水中的氯實(shí)質(zhì)上主要以氯胺形式起消毒作用。上海純水設(shè)備盡管紫外線(xiàn)消毒對(duì)賈第蟲(chóng)和隱孢子蟲(chóng)“兩蟲(chóng)”滅活效果很好,但其病毒滅活的CT值(基于腺病毒)很高。紫外線(xiàn)照射強(qiáng)度(I值,單位:mW/cm2與有效接觸時(shí)間(T值,單位:s乘積為IT值(即紫外線(xiàn)照射劑量)滅活病毒2log所需紫外線(xiàn)劑量值為100mJ/cm2遠(yuǎn)高于目前水廠(chǎng)常用的40mJ/cm2劑量,F(xiàn)有的紫外消毒設(shè)施可通過(guò)投加氯(次氯酸鈉)或臭氧有效地強(qiáng)化病毒的滅活。國(guó)超濾工藝應(yīng)用越來(lái)越廣泛,一般將膜孔徑在0.05μm以下的低壓膜定義為超濾膜。超濾單元對(duì)賈第蟲(chóng)和隱孢子蟲(chóng)等致病微生物有很好的去除效果,對(duì)細(xì)菌也有非常顯著的去除作用。而病毒尺寸小,超濾不能使之徹底去除,且去除率隨著膜工藝運(yùn)行條件和破損情況而變化。USEPA 沒(méi)有明確定義超濾膜對(duì)病毒的去除率,美國(guó)絕大多數(shù)州不認(rèn)可超濾膜過(guò)濾對(duì)病毒的去除,要求消毒工藝具有4log即99.99%病毒滅活率。
對(duì)于現(xiàn)行的慣例處置工藝水廠(chǎng),可通過(guò)降低濾后水濁度進(jìn)一步提高對(duì)病毒的去除。而現(xiàn)行的超濾工藝則需要強(qiáng)化消毒工藝,確保4log即99.99%病毒滅活率。對(duì)于僅采用氯氨、二氧化氯或紫外消毒的慣例處置工藝水廠(chǎng),建議強(qiáng)化處置工藝對(duì)濁度的去除,同時(shí)根據(jù)表1所列CT值和我國(guó)《規(guī)范》增加自由氯消毒,適當(dāng)提高出廠(chǎng)水或管網(wǎng)的氯氨或二氧化氯余量,可以提高病毒的去除率。對(duì)于含有氨氮的原水,建議強(qiáng)化去除氨氮、提高投氯量達(dá)到折點(diǎn)后用游離氯進(jìn)行消毒;或者采用臭氧與氯胺組合消毒。采用自由氯或臭氧消毒的慣例處置工藝對(duì)病毒的總削減率一般為4log99.99%以上,達(dá)到USEPA 病毒去除規(guī)范。
沉淀與過(guò)濾是去除病毒、賈第蟲(chóng)和隱孢子蟲(chóng)以及其它致病微生物的有效屏蔽過(guò)程,如果水廠(chǎng)回收利用廠(chǎng)內(nèi)的自用水(沉淀池排泥水和反沖洗水)微生物會(huì)在沉淀池和濾池中得以富集。建議特殊時(shí)期應(yīng)停止未處置過(guò)沉淀池排泥水和濾池反沖洗水回收,并經(jīng)過(guò)消毒等平安處置后排放?紤]到病毒等微生物在濾池和反沖洗水中的富集以及某些病毒通過(guò)空氣飛沫、密切接觸的傳達(dá)途徑特性,建議水廠(chǎng)操作人員在濾池氣水反沖洗和其它曝氣工段中佩戴口罩和勤洗手進(jìn)行個(gè)人預(yù)防。
“本文由上海皙全水處理設(shè)備網(wǎng)提供任何人和單位不得轉(zhuǎn)載盜用”。- 上一篇:畜禽固液廢棄物協(xié)同堆肥方面的進(jìn)展 2020/2/2
- 下一篇:祝賀蘇州皙全純水設(shè)備有限公司年初八開(kāi)工大吉 2018/2/23