降低农村生活污水处理终端出水粪大肠菌群的研究

    许铁强 章斌 周虎 王忠东 许云海

    摘 要：随着生活排水量的增加，日常水处理终端的受重视程度也在逐渐增加。生活污水中的粪大肠菌群是水处理的重点对象，目前所采用的技术主要集中于臭氧、紫外线和次氯酸钠消毒等。目前，常见的污水处理技术存在一定的缺点，绍兴柯桥排水有限公司结合绍兴市政府海绵城市建设，进行了水生植物和生物氧化法去除污水中粪大肠菌群的理论研究和实践，取得了一定的效果。

    关键词：生活污水;粪大肠菌群;疾病;水生植物;生物氧化法

    随着人们生活水平的提高，老百姓对于环境的重视程度也与日俱增。绍兴作为具有浓厚江南水乡特色的文化和生态旅游城市，在开展城乡生活污水治理、改善水源地环境，环保及污水处理部门先后采取了一系列措施，有效推动了农村生活污水处理，治理成效也十分显著。通过多抓共管的政府举措，全市开展的农村生活污水治理行动作用明显。

    在取得成绩的同时，也要正确看待所面临的挑战。水中所含微生物通常是以大肠杆菌群作为评价指标，而大肠杆菌群并不是某一个或某一类细菌，它指的是具有某些共同特性的一群细菌。而大肠杆菌群分布范围也非常广，可同时存在于多种环境之下，且存活能力较强。虽然大肠杆菌群是无害的，但若其出现在饮用水中且超出国家标准，那么就有可能会对老人、婴儿造成健康上的危害。

    目前，柯桥排水有限公司也针对大肠杆菌群进行了相关的研究与测试，严控污水处理后大肠杆菌群数量，避免出现因大肠杆菌超标带来的腹泻、肠胃感染和呕吐等症状。

    1 绍兴生活污水处理现状

    投入了大量的资金和精力后，绍兴市农村污水在覆盖率、水质达标等方面均已达国家标准，但与其他比较成功的地区相比，还存在一定差距。“四山三盆两江一平原”可能说是绍兴地貌的准确概括，部分村庄居民居住分散，生活污水不易集中，生活污水处理体制还有待健全。

    生活污水直排，则其含有的大量氮、磷等物质会造成严重的水体富营养化，引起水质恶化，威胁水体生态平衡;污水中含有的大量有机物腐败后则会散发含氨、硫化氢、硫醇、硫醚等恶臭成分的有害气体;病人的粪便则含有多种肠道致病菌、蛔虫卵和病毒，发展中国家70%的疾病与粪便的生物性传染有关。

    2 现有技术分析

    生活污水大肠杆菌群数的日最高允许排放浓度：一级A标准的10^3个/L，一级B标准和二级标准的10^4个/L，三级标准没有要求。原废水中的粪大肠杆菌群数为多少需要具体水样专化验测得，化验个体不同，所测值也不同，没有固定属值。

    在进行样剂检测时，要特别注意以下事项：

    （1）当箱内温度达到所要求的（44±1℃）后，将接种好的样品放入恒温水浴箱或隔水式恒温培养箱中。若采用恒温水浴箱，要保持其水面高于接种物平面，同时放滤膜的培养皿要沉到水浴箱底部。

    （2）苯胺蓝的纯度和质量会对MFC培养基菌落的颜色，基于以往经验数据：用进口苯胺蓝，其量为0.1g，用国产苯胺蓝，则加0.2g，此时培养出的大肠杆菌菌落颜色较典型。目前，国产苯胺蓝的性能是否同样稳定未有明确结论。因此，为观察对比菌落的颜色，在接种典型大肠杆菌后，再使用培养基。

    因为玫红酸在高压条件下会分解，所以在2—10℃保存前提下，配好的试液保存期应不超过2周。若其颜色由暗红变成棕色沉淀，则应弃之。

    （3）在挑取滤膜上生长的蓝色菌落时，不要忽略浅蓝色菌落或浅蓝色中心较深的菌落。

    （4）因为生活饮用水通常都是经氯处理消毒，所以在采集水样时应加硫代硫酸钠脱氯，以解除大肠菌群受损或受抑制状态，促使细菌恢复正常状态，避免计数结果不正常情况出现。

    （5）水样的保存对试验结果影响较大，若保存不当致使其菌落死亡或再生产，其准确性可想而知。通常检验室接到水样后，应立即进行检验。若因故不能检验时，应立即将其置于冰箱内并于2小时内检验。

    国内污水处理厂大多以《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）为执行原则，将粪大肠菌群作为病原微生物管控目标。目前，生活污水处理的主要技术方式有紫外线、次氯酸钠、二氧化氯和臭氧等。在这四种方式中，尤以次氯酸钠使用最为广泛。消毒效率的稳定性受投加次氯酸钠的方式影响：

    （1）投放点位不同，对控制粪大肠菌群数影响不大;

    （2）次氯酸钠投放量对数据影响较大，当其提高至12mg/L后，试样中未检出粪大肠菌;

    （3）若场地和资金允许，可考虑加建接触消毒池，这样消毒作用最理想。

    目前，很多院校也在尝试活化过硫酸盐技术杀灭污水中存有的大肠杆菌，且取得了较好效果。过硫酸盐（PS）高级氧化技术利用低价态过渡金属元素离子（如Fe2+）活化过硫酸盐产生大量硫酸根自由基（SO4-·）与水中难降解有机物发生一系列氧化还原化学反应，实现对生活污水中难降解有机污染物分解、矿化。硫酸根自由基（SO4-·）氧化还原电位（2.5-3.1V）高于羟基自由基（·OH）（1.9-2.7V），稳定性和半衰期更长，是高级氧化技术创新和研究的新方向。经活化的PMS对水中大肠杆菌的杀灭能力提高显著，但若亚铁离子数量过大反而会产生抑制效果。因此，在实际使用时，要特别注意添加剂的使用量。

    3 发展趋势

    统计数据显示：由不卫生水引发的疾病占全球疾病发病率的5.7%，大肠杆菌超标率更是高达86%。臭氧发生器是一种强氧化剂，而且还有一个特性就是很活跃，容易和空气的氧原子结合生成氧气，边产生边还原，消毒彻底无残留无死角无二次污染，消毒期间人不能处在该区域中，長期处在有臭氧的环境对人体有伤害，臭氧分解的时间一般为30—60分钟，消毒30—60分钟后方可入室工作。紫外线灯管消毒期间人也不可以长时间留在该区域中，因为紫外线对皮肤对眼睛都会造成一定程度的伤害。紫外线灯管相对臭氧杀菌效果并不彻底，照射不到的地方基本上无法灭菌，且需要的时间较长。利用臭氧和紫外线进行消毒，其瞬时作用明显，但恒定性差。

    次氯酸钠是目前较为广泛使用的高效氧化消毒剂，杀灭作用明显，且价格很低。次氯酸钠属于高效的含氯消毒剂。含氯消毒剂的杀菌作用包括次氯酸的作用、新生氧作用和氯化作用。次氯酸的氧化作用是含氯消毒剂的最主要的杀菌机理。含氯消毒剂在水中形成次氯酸，作用于菌体蛋白质。次氯酸不仅可与细胞壁发生作用，且因分子小，不帶电荷，故侵入细胞内与蛋白质发生氧化作用或破坏其磷酸脱氢酶，使糖代谢失调而致细胞死亡。在使用过程中，要清除物体表面上的有机物质，同时因其具有腐蚀作用，所以要特别注意防腐安全。

    美国环境保护署（USEPA）在上世纪末就曾经针对生活用水的病原微生物带来的污染进行了最具挑战性的实验和研究。一旦农村受污染水体向下游排放，会导致一系列污染。绍兴水域广阔，河道众多，应积极开展水生植物在去除生活污水中大肠杆菌的研究实践。已有实验数据表明：水生植物可以明显降低水体pH值，而不同水生植物对粪大肠菌群的去除率也有所不同，而水体pH值会进而影响大肠杆菌的生存繁殖能力。

    香菇草是原产于欧美的多年生挺水或湿生观赏植物，生长迅速，成形较快。野茭白，多年生根状茎植物。除以上两种水生植物外，其他像美人蕉、岩菖蒲对粪大肠菌群去除效果较佳。绍兴市政府在海绵城市建设中组织性强，强化专项规划编制，完善项目实施内容，已经取得了显著效果。因此，在进行人工湿地或自然生态沟渠施工时，可进行适宜当地水态环境的水生植物（水芹、岩菖蒲、再力花、狐尾藻、美人蕉和水葫芦等）及其组合养殖，此可作为辅助措施，但不同水生植物对大肠杆菌去除效果和机理还需进一步深入研究。

    除此之外，还可根据当地实际情况，开展生物接触氧化法进行生活污水的处理，经此处理后的水可达标排放，或用于景区绿化。

    4 结语

    绍兴柯桥排水有限公司主要经营排水工程建设和污水处理运行，在生活污水处理方面已经取得了一定成绩，目前采用的技术主要是臭氧消毒、紫外线消毒和次氯酸钠消毒等。随着居民对于生活环境及质量要求的提高，正进行水生植物和生物氧化法去除生活污水中粪大肠菌群的研究与实践，已取得一些理论和实践成果。

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