城鎮(zhèn)污水處理廠消毒與自然水體微生態(tài)關(guān)系的思考
【天津純水設(shè)備http://m.jxnancy.cn】在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)下，環(huán)境保護(hù)署對(duì)污水處理廠的微生物排放有更高的要求。為了保證出水標(biāo)準(zhǔn)，污水處理廠一般采用消毒處理。然而，一些消毒劑隨著廢水進(jìn)入水體，對(duì)天然水體的微生態(tài)造成破壞，不利于改善水環(huán)境質(zhì)量。基于工程經(jīng)驗(yàn)的張、常務(wù)副主任上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院/上海rainflood工程研究中心的研究結(jié)果戴小虎,環(huán)境學(xué)院院長(zhǎng),同濟(jì)大學(xué),分析和池塘的問(wèn)題如何平衡水質(zhì)和水生態(tài)環(huán)境。
在城市污水處理和排放中，為了防止病原微生物對(duì)人和動(dòng)物健康及生態(tài)環(huán)境的危害，經(jīng)常對(duì)出水進(jìn)行消毒，以減少污水中病原微生物的數(shù)量。目前，污水中致病微生物主要以大腸菌群(糞便)的數(shù)量來(lái)評(píng)價(jià)。糞便大腸桿菌一般指與腸桿菌科細(xì)菌的排泄物污染有關(guān),包括大腸桿菌和細(xì)菌(俗稱“大腸桿菌”),沙門氏菌,產(chǎn)生氣體下水道大腸桿菌和克雷伯氏菌,等等,絕大多數(shù)人會(huì)致病細(xì)菌或病原體,如果其內(nèi)容更高的水天津純水設(shè)備,可能會(huì)造成傷害,如傷口感染、食物中毒虛弱,免疫缺陷和其他特殊人群,也會(huì)引起一些嚴(yán)重的并發(fā)癥。
根據(jù)中國(guó)的規(guī)定,大腸菌群的極限在城市污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)是103 / L,大腸菌群的極限在城市污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)是104 / L和大腸菌群的限制在城市污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)是104 / L和大腸菌群的限制在城市污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)是104 / L。然而，德國(guó)、芬蘭、瑞典、丹麥等歐洲國(guó)家并沒有對(duì)水中大腸菌群的數(shù)量做出統(tǒng)一的限制，在不同地區(qū)實(shí)行不同的標(biāo)準(zhǔn)，有的地區(qū)還禁止對(duì)水體進(jìn)行消毒。
針對(duì)新一輪的升級(jí)污水標(biāo)準(zhǔn),如何處理環(huán)境和人類之間的矛盾和動(dòng)物健康和uneliminated大腸菌群,大腸桿菌等消毒指標(biāo)是否可以調(diào)整根據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是本文中討論。
污水廠出水消毒的現(xiàn)狀
目前城鎮(zhèn)污水處理廠多采用以下方式進(jìn)行出水消毒。
（1）紫外線
采用UV-C波段的紫外線對(duì)水體進(jìn)行過(guò)流照射，可使水體中大部分微生物的核酸遭到不可逆破壞、酶變性或鈍化，從而達(dá)到殺菌目的。此種方法簡(jiǎn)便快捷，無(wú)需額外投加藥劑，但其殺菌效果受出水流速、出水濁度等因素影響較大。
（2）液氯
氯溶于水后可生成具有強(qiáng)氧化性的次氯酸，對(duì)病原微生物的殺滅作用較直接，但與其他消毒措施在同等濃度下相比，效果欠佳，尤其是對(duì)寄生蟲孢子的殺滅作用不甚理想。且液氯具有較大的毒性與腐蝕性，不便于運(yùn)輸及管理等。
（3）臭氧
臭氧也是一種強(qiáng)氧化劑，其氧化性強(qiáng)大程度、殺菌效果及殺菌廣譜性遠(yuǎn)超常見消毒劑，對(duì)病原微生物的殺滅作用是其他各種消毒劑的數(shù)百倍。但目前其制備效率不甚高，且能耗較大。
（4）其他方法及效果評(píng)價(jià)
除了上述方法外，還有二氧化氯、次氯酸鈉、光催化等消毒方法。這些眾多的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在不少?gòu)U水處理廠也取得了良好的應(yīng)用效果，但根據(jù)污水廠出水消毒指標(biāo)普查來(lái)看，總體效果仍欠佳。
有害菌群自我消亡機(jī)制
大腸菌群本身難以在自然水體中成為優(yōu)勢(shì)菌種甚至難以存活，本身對(duì)自然水體的影響有限，主要是由于以下原因。天津水處理設(shè)備
（1）環(huán)境脅迫
大腸菌群的主要來(lái)源為人畜糞物，其原有的生活環(huán)境為人畜消化道。但大腸菌群到了自然水體中，各種環(huán)境因素與原有生活環(huán)境及污水處理廠的設(shè)施環(huán)境相差甚遠(yuǎn)，大腸菌群的繁殖會(huì)受到抑制；即使有一些菌株在環(huán)境壓力下得以生存天津純水設(shè)備，也難以在環(huán)境中形成優(yōu)勢(shì)菌群，其主要原因在于“凈菌力”的壓制。另一方面，從微生態(tài)學(xué)的角度，大腸菌群的大量繁殖及形成優(yōu)勢(shì)菌群需要依賴宿主即人畜消化道所分泌的一些特殊物質(zhì)，而在自然水體中，此條件也是極難滿足的。
（2）凈菌壓制
某種微生物與其他微生物之間可能存在拮抗抑制作用，但目前對(duì)其的了解程度還不高。比嘉照夫提出的“凈菌力”用于描述有益微生物對(duì)病原微生物的抑制能力并衡量其強(qiáng)弱,大腸菌群被排入自然水體后，其會(huì)遭到來(lái)自環(huán)境微生物的凈菌力的抑制，其機(jī)制主要有以下幾種。
① 占位與營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)
環(huán)境中固有的或人工接種的有益微生物群大量繁殖，盡占水體中的微生物可附著場(chǎng)所，如水草、石碑、底泥等，使包括大腸菌群的有害菌群無(wú)立足之地，從而無(wú)法繁殖，最終因饑餓自溶。
② 直接觸殺
某些芽孢桿菌屬的細(xì)菌可以使接觸到自身的某些其他細(xì)菌裂解，其原因在于有害菌群給予其刺激而使其釋放溶菌物質(zhì)。蛭弧菌屬的細(xì)菌有類似噬菌體的作用，但其對(duì)宿主菌體的特異性不明顯，能夠寄生并裂解絕大多數(shù)有害微生物，對(duì)大腸埃希氏菌、沙門氏菌等的消滅作用尤為顯著。除此之外，很多原、后生動(dòng)物即草履蟲、輪蟲、水虱等可直接攝食有害微生物。
③ 化感作用
化感作用是指不同種的植物或微生物之間的抑制作用，俗稱“相生相克”，其機(jī)制主要在于有益微生物所產(chǎn)生的一些抑菌代謝產(chǎn)物，這些產(chǎn)物包括有機(jī)酸、細(xì)菌素（抗生素）等。例如乳桿菌屬的細(xì)菌能夠產(chǎn)生乳酸、乳酸菌素、過(guò)氧化氫等產(chǎn)物；枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等能夠產(chǎn)生桿菌肽、多黏菌素等產(chǎn)物，對(duì)底泥等環(huán)境中的有害微生物具有抑制作用。
（3）轉(zhuǎn)歸被食
除了原、后生動(dòng)物外，螺螄、河蚌、河蜆、水蚯蚓等底棲動(dòng)物也可攝食、濾食包括大腸菌群在內(nèi)的有害菌群，從而使其在環(huán)境中的數(shù)量大為減少。
出水消毒的負(fù)面影響
為滿足污水廠消毒指標(biāo)限值要求天津純水設(shè)備，現(xiàn)有消毒方式存在一定的弊端，具體原因如下。
（1）能耗較大，資源浪費(fèi)
大中型污水處理廠采用氯、紫外線或臭氧等進(jìn)行出水消毒所使用的設(shè)備能耗高達(dá)幾十甚至幾百千瓦，電能消耗較大，且以上設(shè)備使用壽命普遍不長(zhǎng)，若廢棄設(shè)備得不到合理處置，則還可能造成以重金屬污染為主的二次污染。
（2）次生產(chǎn)物，致癌后患
投加消毒劑進(jìn)行消毒可能會(huì)產(chǎn)生一些有害的、難降解的次生產(chǎn)物或一些危害不明顯但環(huán)境友好性不明確的物質(zhì)，通稱“消毒副產(chǎn)物”。如使用液氯消毒可能產(chǎn)生鹵代烴、鹵代呋喃；使用臭氧消毒可能產(chǎn)生溴酸鹽等。除此之外，還有很多可能產(chǎn)生的、具有潛在或直接危害的消毒副產(chǎn)物，目前已報(bào)道有600多種。
（3）看似衛(wèi)生，實(shí)則不然
污水中以大腸菌群為代表的病原微生物大多與自然水體的兼容性欠佳，當(dāng)其進(jìn)入自然水體后會(huì)自然地消亡。一般情況下，市政供水的取水點(diǎn)與廢水處理廠的排放點(diǎn)相距甚遠(yuǎn)，且自來(lái)水廠亦會(huì)對(duì)出廠水進(jìn)行可靠的消毒，故污水廠出水執(zhí)行嚴(yán)格消毒的必要性存在爭(zhēng)議。
（4）有益菌群，同歸于盡
污水中除了大腸菌群外，還有占更大比例的眾多的環(huán)境友好性極佳的微生物群，如動(dòng)膠菌屬、短桿菌屬、芽孢桿菌屬、紅螺菌屬、紅假單胞菌屬、紅球菌屬及一些原、后生動(dòng)物等具有凈水功能且功能較為強(qiáng)大的微生物。在出水消毒過(guò)程中，為了殺滅大腸菌群卻誤殺了眾多的有益微生物，與當(dāng)前自然水體的微生態(tài)失調(diào)、生態(tài)系統(tǒng)失衡繼而自凈力下降的現(xiàn)狀息息相關(guān)。換言之，消毒越徹底，可能局部水體生態(tài)系統(tǒng)越差。天津水處理設(shè)備
基于自然水體微生態(tài)協(xié)調(diào)的消毒方式建議
綜上所述，目前污水處理廠消毒時(shí)同步破壞了微生態(tài)平衡，又增加了污水廠建設(shè)與運(yùn)行成本，對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠出水消毒的做法需要進(jìn)一步探討。從微生態(tài)學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，最好的做法是采取能夠促進(jìn)有益菌群而抑制大腸菌群及其他有害菌群的措施，具體有以下方法。
（1）增加曝氣面積
能夠吞食有害菌群的原、后生動(dòng)物及能夠寄生于有害菌群的蛭弧菌屬細(xì)菌皆為專性好氧型微生物，具有高凈菌力的芽孢桿菌屬細(xì)菌在好氧環(huán)境下繁殖旺盛；增加曝氣面積可直接增加以上微生物的量，尤其是能夠直接吞食大腸菌群及其他有害菌群的原生動(dòng)物。例如小囗鐘蟲和梨形四膜蟲可有效降低大腸埃希氏菌的數(shù)量天津純水設(shè)備，當(dāng)這兩種纖毛蟲存在時(shí)，污水中大腸埃希氏菌的減少量達(dá)95%，且某些纖毛蟲和鞭毛蟲代謝產(chǎn)物還能促進(jìn)有益菌群生長(zhǎng)。
（2）投加微生態(tài)制劑
向污水處理廠進(jìn)水處或主體設(shè)施如水解酸化池、生物反應(yīng)池等處投加具有高凈菌力的發(fā)酵合成型復(fù)合微生態(tài)制劑如典型的EM（有效微生物群）制劑，可顯著減少出水中的大腸菌群及其他有害菌群的數(shù)量，且能夠降低出水CODCr、氨氮、減少污泥產(chǎn)生量，并消除惡臭等，對(duì)污水處理廠的提標(biāo)也有很大幫助。更可貴的是，EM制劑或其他具有高凈菌力的發(fā)酵合成型微生態(tài)制劑是具有顯著環(huán)境友好性的有益菌群的強(qiáng)大集合，它們隨出水排放至自然水體中，對(duì)自然水體的自凈力恢復(fù)也有顯著的促進(jìn)作用。
（3）采用選擇性殺菌措施
在出水處設(shè)置電氣石濾料或強(qiáng)磁水處理器，可對(duì)出水中的大腸菌群等有害菌群起到選擇性的殺傷作用，而對(duì)絕大多數(shù)有益菌群是安全的。這種做法對(duì)恢復(fù)環(huán)境微生態(tài)平衡有很大的積極作用。
（4）強(qiáng)化深度處理
在污水處理過(guò)程中，水中的致病微生物大多數(shù)粘附在懸浮顆粒上，因此，如混凝、沉淀和過(guò)濾一類的過(guò)程也可去除相當(dāng)部分的致病微生物。
（5）加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)
加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)在于恢復(fù)自然水體的自凈力，與此同時(shí)也恢復(fù)其生物多樣性，讓大腸菌群等有害菌群能夠更快地自然消亡天津純水設(shè)備，從而減小對(duì)人畜的危害。
結(jié)論與建議
隨著“廠網(wǎng)河湖”一體化的推進(jìn)，配套的污水處理廠規(guī)模和數(shù)量會(huì)逐步增加，統(tǒng)籌污水收集管網(wǎng)、泵站、污水處理廠等設(shè)施建設(shè)、運(yùn)行，連同污水處理設(shè)施服務(wù)范圍內(nèi)的河、湖等地表水體的運(yùn)維、調(diào)度等相關(guān)工作，使“廠網(wǎng)河湖”形成良性循環(huán)的運(yùn)行系統(tǒng)，以再生水補(bǔ)充河道，構(gòu)建成人、水和諧相處的城市生態(tài)“海綿體”。 天津水處理設(shè)備
總之，城鎮(zhèn)污水廠消毒問(wèn)題是個(gè)很重要的話題，可通過(guò)充分科學(xué)研究與全國(guó)區(qū)域調(diào)查，下一步進(jìn)行分區(qū)域與分季節(jié)標(biāo)準(zhǔn)制定。充分考慮城鎮(zhèn)污水廠節(jié)能降耗和消毒的科學(xué)性，可對(duì)排入全身接觸、公共游泳區(qū)域、非全身接觸等分不同區(qū)域與不同季節(jié)考核消毒標(biāo)準(zhǔn)，配套有合流制溢流或雨水凈化設(shè)施，可制定相對(duì)彈性的凈化標(biāo)準(zhǔn)及消毒指標(biāo)。天津純水設(shè)備，天津水處理設(shè)備，天津去離子水設(shè)備。
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