不同工艺污水处理厂的细菌气溶胶特点

第34卷第4期2018年8月湖北理工学院学报JOURNALOFHUBEIPOLYTECHNICUNIVERSITYVol.34No.4Aug.2018doi:10.3969/j.issn.2095-4565.2018.04.004不同工艺污水处理厂的细菌气溶胶特点刘婷u，赵豪u，赵梦迪3,许鸿飞王鑫张家泉u，张丽莉u，刘先利uC湖北理工学院环境科学与工程学院，湖北黄石435003;2湖北理工学院矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室，湖北黄石435003;3中南财经政法大学信息与安全工程学院，湖北武汉430073)摘要：以2个不同工艺的污水处理厂A和B为研究对象，对其污水处理过程中的细菌气溶胶特点进行了分析和探讨。结果表明,采用循环式活性污泥(CASS)工艺的处理厂A的细菌气溶胶的浓度为132~228CFU/m3;采用改良AV〇氧化沟工艺的处理厂B的细菌气溶胶的浓度为63~416CFU/m3,细菌气溶胶浓度的最高值均出现在污泥脱水间和格栅2个操作单元中。在生物处理单元中,细菌气溶胶的浓度较低，且CASS池的细菌气溶胶浓度高于氧化沟的细菌气溶胶浓度。2个污水处理厂的细菌气溶胶浓度均属于清洁水平，但是处理厂B的可吸入细菌气溶胶所占比例较高。该研究结果将为评价不同工艺污水处理厂的空气质量提供参考依据。关键词：污水处理厂;氧化沟工艺;循环式活性污泥工艺;细菌气溶胶中图分类号:X513文献标识码:A文章编号:2095-4565(2018)04-0015-06CharacteristicofAirborneBacteriainWaste-waterTreatmentPlantsUtilizingDifferentProcessingTechnologyLiuTir^1,2,ZhaoHao1,2,Zhao,XuHongfei1,2,fangXin1,2,ZhangJiaguan1,2,ZhangLili1,2,LiuXiardi1,2(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,HubeiPolytechnicUniversity,HuangshiHubei435003;2HubeiKeyLaboratoryofMineEnvirDimientalPollutionControlandRemediation,HubeiPolytechnicUniversity,HuangshiHubei435003;3SchoolofInfonnationandSafetyEngineering,ZhongnanUniversityofEconomicsandLaw,WuhanHubei430073)Abstract：TwosewagetreatmentplantsAandBwithdifferenttreatmenttechnologieswerestudiedastheob­jects,andthecharacteristicsofbacterialaerosolintheprocessofsewagetreatmentwerediscussedandana­lyzed.ResultsshowedthatbacterialaerosolconcentrationofplantAwhichusingcyclicactivatedsludgesys-tem(CASS)were132-228CFU/m3,andbacterialaerosolconcentrationofplantBwhichmodifiedA2/0oxidationditchprocesswere63~416CFU/m3.Thehighestconcentrationsofbacterialaerosolwerefoundintwounitsofthesludge-dewateringhouseandthegrid,whereasthelowestconcentrationbacterialaerosolwasfoundinthebiologicaltreatmentunit.AndtheconcentrationsofbacterialaerosolinCASSpoolwerehigherthanthatofA2/0oxidationditch.Thebacterialaerosolconcentrationsinbothplantswereoncleanlevel,however,theparticlesizeanalysisshowedthattheproportionofrespirablebacterialaerosolwashighinsew­agetreatmentplantB.Theresearchresultisareferenceforevaluatingairqualityinsewagetreatmentplants收稿日期:2018-04-14基金项目：科技部重大科技基础性研究项目（项目编号:2013FY112700);湖北省自然科学基金项目（项目编号:2013CFC099);湖北省科技支撑计划项目（项目编号:2014BHE0030);湖北理工学院优秀青年科技创新团队资助计划项目（项目编号:13xtz07)。作者简介:刘婷，副教授，博士，研究方向:环境微生物。16湖北理工学院学报2018年withdifferenttechnologies.Keywords：sewagetreatmentplant;oxidationditch；cyclicactivatedsludgesystem；bacterialaerosol生物气溶胶包括悬浮在空气中的细菌、真菌、病毒、尘螨、花粉、孢子和动植物的残骸等[1]，粒径大小为0.5~100jjun[2]。生物气溶胶可能会引起哮喘、支气管疾病、过敏等疾病[3_5]。城市生活污水中存在大量微生物，在其处理过程中，机械揽拌或鼓风曝气等工艺使得污水中的微生物以气溶胶的形式散逸到大气中[6_9]，可能给污水处理厂工人带来健康隐患[1°_13]。污水处理厂的生物气溶胶问题已经引起了国内外的广泛关注，其研究焦点主要集中在污水处理各单元的生物气溶胶浓度、粒径分布，以及生物气溶胶对健康的影响[^13]。不同的污水处理工艺产生的生物气溶胶也有所不同[14]，同一污水处理工艺中的不同单元散逸的生物气溶胶的浓度和粒径存在着较大差异[8’14]，如预处理、生物处理和污泥浓缩过程产生的生物气溶胶的浓度较大[14]，可吸人颗粒所占的比例较高，对工作人员的健康有影响[11_13]。Malakootian等[15]研究发现，生物气溶胶可能会导致污水处理厂工作人员出现疲劳、头晕、眼部刺激、腹痛等不适症状。国内关于污水处理厂的生物气溶胶特征的研究报道主要关注的是采用氧化沟工艺的污水处理厂，而采用其他处理工艺的污水处理厂的生物气溶胶情况报道较少。本研究以2种国内污水处理厂常用的工艺——氧化沟工艺和循环式活性污泥工艺（CyclicActivatedSludgeSystem，简称CASS)为对象，研究污水处理过程中产生的生物气溶胶的差异，分析空气中可培养细菌气溶胶的浓度及粒径分布，以期为评价不同污水处理工艺对空气质量的影响提供基础数据。1材料与方法1.1采样点布设研究对象为黄石市的2个污水处理厂，其中，污水处理厂A采用CASS处理工艺，污水处理厂B采用改良A2/0氧化沟工艺。污水处理厂A占地约70亩，处理规模为4x104t/d，采用一个好氧、缺氧、厌氧交替运行的CASS处理工艺，前置格栅和沉砂池。CASS反应池包括生物选择区和主反应区，处理过程包括曝气阶段、沉淀阶段、滗水阶段和闲置阶段。CASS工艺集反应、沉淀、排水功能于一体，没有常规活性污泥法中的二沉池和污泥回流系统。采用带式浓缩压滤机处理剩余污泥。污水处理厂B占地面积约75亩，处理规模为2.5xlO4t/d，采用改良A2/0氧化沟工艺，在传统氧化沟的前端增设了厌氧区和缺氧区。其厌氧区、缺氧区和好氧区3个功能区界限分明。A2/0氧化沟采用转刷曝气和水下推流相结合的表面曝气系统，有较强的供氧能力和较高的氧利用率。污水处理的主要单元有格栅、沉砂池、氧化沟、二沉池等。采用带式浓缩压滤机处理剩余污泥。2个污水处理厂的采样点位置见表1。除了污泥脱水间外，各采样点均分布于室外。表12个污水处理厂的采样点位置研究对象污水处理厂A污水处理厂B采样点1格栅格栅采样点2沉砂池氧化沟进水端采样点3CASS池(曝气阶段）氧化沟中部采样点4CASS池(沉淀阶段）二沉池采样点5污泥脱水间污泥脱水间1.2样品采集及培养于2015年12月采样2批次，取均值作为样品数据。选择气象条件相似的时间段采样，以减小气象因子对采样数据的影响。使用ETW-6撞击式采样器（金坛，常州）采集生物气溶胶样本。该仪器模拟人体呼吸道的解剖结构和空气动力学生理特征，采用惯性撞击原理将悬浮在空气中的微生物粒子分等级地收集到采样介质表面，供微生物学分析。空气中的带菌粒子按粒径大小分别捕获在各级培养皿上：I级：7.0jjLm;II级:4.7~7.0jjum;皿级:3.3~4.7级：2.1~3.3jjum;V级：1.1~2.ljjLm;V[级：0.65~1.样品第4期刘婷，赵豪，赵梦迪，等:不同工艺污水处理厂的细菌气溶胶特点17采集时间为7min,气体流量为28.3L/min。每次采样之前均用75%的酒精对采样器进行消毒，然后在每一级上放人培养皿。每个采样点采集3组平行样。培养皿为9cm平皿，灭菌后在无菌条件下加人20mL培养基。细菌采用营养肉汤琼脂培养基（奥博星，北京），于37T培养箱内培养2d。培养结束后分别对各级采样平板进行菌落计数及形态观察。在进行菌落计数时，采用PositiveHoleMethod方法对菌落数进行相应校正[17]01.3计算方法1.3.1生物气溶胶浓度计算公式以式（1)计算生物气溶胶的浓度：r.1〇〇〇,,、c=~rrr。⑴式（1)中，c为细菌气溶胶浓度（CFU/m3);r为各级菌落数之和；t为采样时间（min)为采样时的气体流量（L/min)。1.3.2各级带菌粒子百分比计算公式以式（2)计算各级带菌粒子的百分比：P=f.l00%。(2)式（2)中，P为各级带菌粒子百分比；《为各级菌落数；T7为各级菌落数之和。1.4统计方法和污染评价利用SPSS21.0进行平均数差异的显著性检验〇检验），当P0.05时，表明数据差异具有显著性。采用中国科学院生态中心推荐使用的空气微生物评价标准[17]评价生物气溶胶的污染。生物气溶胶评价标准见表2。表2生物气溶胶评价标准CFU/m3污染程度细菌真菌微生物总浓度极重度污染450001500060000重度污染20000-450006000-1500030000-60000中度污染10000-200002500-600015000〜30000轻度污染5000-100001000-250010000-15000微污染2500-5000750~10005000〜10000较清洁1000-2500500〜7503000-5000清洁100050030002结果与分析2.1不同工艺污水处理厂细菌气溶胶的浓度不同处理工艺污水处理厂的细菌气溶胶浓度如图1所示。采样点污水处理厂A采样点(b)污水处理厂B图1不同处理工艺污水处理厂的细菌气溶胶浓度从图1中可以看出，污水处理厂A的细菌气溶胶的浓度为132~228CFU/m3，污水处理厂B的细菌气溶胶的浓度为63~416CFU/m3，2个污水处理厂的细菌气溶胶浓度有差异(P0.05)。^等[18]在北京某污水处理厂的氧化沟进口处监测发现，细菌气溶胶浓度为483CFU/m3;如〇^等[19]监测了德黑兰某污水处理厂冬季的细菌气溶胶，浓度为600~1016CFU/m3;Malakootiana等[15]对伊朗某污水处理厂监测发现，冬季细菌气溶胶平均浓度为3780CFU/m3。因而，这2个污水处理厂细菌气溶胶的浓度小于已有的一