乐鱼新冠病毒在污水处理厂的分布特征及去除特性研究进展

2019 年暴发的新型冠状病毒肺炎疫情激发了全人类的康健危机。新冠病毒存于粪口授播的可能性,病毒进入污水处置惩罚厂后带来二次流传危害,污水的保险处置惩罚对于疫情防控具备主要意思。针对于当前海内外关在新冠病毒的研究近况,重要先容了新冠病毒于污水处置惩罚厂中的漫衍特性,归纳了新冠病毒于差别介质中的浓度规模、赋存特征,并基在当前污水处置惩罚厂的处置惩罚工艺,阐发并总结了病毒于差别介质中的去除了机理。针对于污水处置惩罚历程中病毒的节制提出提议,以期为此后医疗废水、城镇污水中病毒的处置惩罚和污水处置惩罚厂的不变运转提供参考。

研究亮点

一、归纳并总结了新冠病毒于污水厂差别介质中的漫衍特性、浓度规模及赋存特征；

二、按照当前污水厂经常使用处置惩罚工艺，阐发新冠病毒及相干病毒于差别介质、差别修筑物中的去除了机理；

三、总结了针对于污水中病毒的工艺流程，为此后污水中病毒的处置惩罚提供参考

由新型冠状病毒(COVID-19)传染的肺炎疫情严峻威逼人类康健，这是全世界性的大众康健危机。新冠病毒与SARS较为近似，均属在包膜病毒，拥有极强的感染威力，重要经由过程飞沫流传以及接触流传，也存于着气溶胶及粪口授播的可能性。病毒可能经由过程传染患者的粪便排出体外，进而经由过程排水体系进入污水处置惩罚体系。是以，污水处置惩罚厂作为排水体系的终端处置惩罚举措措施，避免病毒散布、保障水情况保险的使命尤其主要。

海内外学者对于污水处置惩罚厂新冠病毒的防控举行研究，检测差别污水处置惩罚厂新冠病毒的浓度，阐发部门修筑物对于病毒的去除了效果，然而对于在新冠病毒于污水处置惩罚厂漫衍环境和浓度规模缺少体系先容与归纳，于差别介质中新冠病毒去除了历程还不敷清楚。我国城镇污水处置惩罚厂已经配备基本的消毒办法，以有用堵截病毒以及其他病原微生物的流传。但新冠疫情的暴发对于医疗废水以及城镇污水的处置惩罚提出了更高的要求，阐发以及梳理新冠病毒于污水处置惩罚厂的漫衍特性与去除了特征对于疫情防控具备主要意思。本文先容了新冠病毒于污水处置惩罚厂的漫衍特性，梳理了新冠病毒于差别介质中的浓度规模，阐发了遍地理工艺针对于病毒的消杀机能及去除了特征，总结了污水中病毒的处置惩罚思绪，为污水处置惩罚厂病毒的危害防控提供依据以及参考。

一、新冠病毒于污水处置惩罚厂的漫衍特性

新冠病毒跟着病院废水、市政污水等排放后，经污水管道终极进入污水处置惩罚厂。一方面，新冠病毒经由过程吸附与解吸作用实此刻水相与固相间的彼此迁徙。另外一方面，病毒会跟着废水中颗粒的雾化溢出至气溶胶内，并跟着气溶胶的沉降作用又将新冠病毒从头带回污水和泥土中(图1)。列国研究者为更好防控疫情，研究新冠病毒于差别介质中的赋存特性，检测并定量新冠病毒的浓度规模，阐发新冠病毒的流传威力与影响环境。差别介质中新冠病毒的漫衍与浓度如表1所示。

1.1 水相中新冠病毒的存于与浓度

为相识新冠病毒当前及将来的暴发环境，列国研究者接纳污水风行病学，对于泰西、亚洲等多地污水处置惩罚厂举行新冠病毒检测阐发。检测成果显示，新冠病毒含量于102～108copies/L，年夜部门污水处置惩罚厂的新冠病毒含量于104～106copies/L，最高为印度某污水处置惩罚厂，废水中新冠病毒含量高达2.419×108copies/L。Randazzo等于新冠疫情影响很是小的La Murgia地域检测到新冠病毒，其含量高达105.17～105.59copies/L，进一步显示了新冠病毒于污水中的流传威力。经由过程对于污水中新冠病毒的监测，反应新冠病毒于该地域的流传环境，可以或许提供新冠病毒暴发的预警信息，引导疫情防控。

1.2 固相中新冠病毒的存于与浓度

新冠病毒于固相中的漫衍重要集中在粪便、污泥与泥土中。一方面，新冠病毒以粪污或者吐逆物的情势排入下水管道，随污水进入污水处置惩罚厂。污水中的病毒经由过程吸附与沉淀作用别离转移至悬浮颗粒与污泥中。另外一方面，部门含有病毒的污水/污泥用在农田浇灌与施肥，病毒再次转移至泥土中。除了此以外，污水雾化造成的病毒气溶胶颗粒以沉降体式格局进入泥土，并于泥土中沉积。

研究发明，新冠病毒于差别固相中的浓度有所差别。粪便中检测出的新冠病毒含量最高，约为106～108copies/g；而于患者医治后一周，粪便中新冠病毒含量逐渐降至103copies/g。含有新冠病毒的粪便进入污水处置惩罚厂举行处置惩罚后，新冠病毒于污泥中的浓度有所降落，含量为103～105copies/mL。Balboa等发明，新冠病毒遗传物资于某些污泥中的浓度更高，病毒颗粒对于生物固体的亲以及力更强，是以，新冠病毒可优先于污泥中举行监测。

1.3 气相中新冠病毒的存于与浓度

新冠病毒于污水处置惩罚厂中经由过程雾化作用，以微生物气溶胶的情势污染周边情况，其含量于102copies/m3摆布。于金银潭病院、火神山病院的调治池内，COVID-19的气溶胶含量别离为28五、603 copies/m3。是以，污水处置惩罚站设计历程中尤为需要看重修筑物密封效果，削减污水于晋升、曝气、搅拌等历程中,新冠病毒以气溶胶情势开释至周边情况。

研究注解，分散传染性的新冠病毒粒子需要更高的病毒含量(年夜在106copies/mL)。是以，只管少数研究乐成地从粪便样本中分散出传染性新冠病毒，但水以及气溶胶中尚难以分散出传染性的新冠病毒，是以，最小传染剂量今朝尚不清晰，比拟在缺少传染性病毒粒子，难以分散出完备的包膜病毒粒子是更为主要的缘故原由。然而，Foladori等于关在新冠病毒于污水处置惩罚体系的研究注解，只管于处置惩罚历程中新冠病毒载量显著削减，但仍可以检测到基因片断。是以，仍需要进一步的研究来评估新冠病毒于水轮回中可能酿成的危害。于这以前，针对于污水的保险处置惩罚必不成少。

二、新冠病毒于污水处置惩罚厂的����APP去除了特征

2.1 污水处置惩罚

2.1.1 一级处置惩罚

污水的一级处置惩罚是扣留除了渣、沉淀固体等物理作用的处置惩罚历程，经由过程对于附着病毒的悬浮物举行沉淀分散往复除了病毒。正常来讲，一级处置惩罚对于病毒的去除了率较低，Lucena等研究了差别污水处置惩罚厂一级处置惩罚历程对于差别病毒历程，其去除了率为0.31～0.44 log。

2.1.2 二级处置惩罚

西电东送于促成云南迈上“电力强省”之路，极年夜动员省内电力工业成长的同时，也拉动了省内煤炭、建材、运输、钢铁以及第三财产的高速成长。今朝，西电东送最年夜送电威力达2870万千瓦，较送电之初的25万千瓦增加115倍，年运送电量较最初的5.5亿千瓦时增加225倍。跟着澜沧江上游梯级电站送出项目，和乌东德送电广东广西项目的加速建成，到2020年，云南省“西电东送”威力将到达3615万千瓦。

污水的二级处置惩罚即生物处置惩罚历程，此中，活性污泥法被以为是削减病毒最有用的要领，其可经由过程细菌等微生物对于病毒的捕食以及酶分化，到达削减并灭活病毒的目的。Lucena等研究发明含病毒的污水经活性污泥法处置惩罚后，病毒削减了1.0～1.6 log，比一级处置惩罚工艺多削减了约1 log。

膜生物反映器(MBR)作为经常使用的二级处置惩罚举措措施，是生物处置惩罚以及膜过滤的集成，能于较短的接触时间内到达很好的微生物灭活效果。Owen等的研究发明，经MBR处置惩罚后，出水中肠道病毒等病原微生物都低在检测限，去除了率为6～8 log。MBR对于病毒的去除了作用不只表现于活性污泥对于病毒的灭活，膜外貌的滤饼层以及凝胶层于病毒的扣留中起了主要的作用。

挪动床生物膜反映器(MBBR)是另外一种污水处置惩罚厂常接纳的处置惩罚举措措施，具备污泥产量少、运转相对于不变等长处。Bauer等研究注解，气溶胶的排放水平与反映器类型有关，生物膜反映器(MBR)显示出比活性污泥的曝气反映器更少的气溶胶排放，MBBR作为MBR的一种，表现出了必然的优胜性。因为MBBR产泥率低，同时降低了病毒于污泥及泥土中的赋存及迁徙的水平。

生物处置惩罚一方面经由过程细菌对于病毒的作用将病毒灭活，另外一方面因为有用降解污水中的无机固体，存于将吸附在固体上的病毒从头转移至水相的可能性。Randazzo等研究发明，于污水处置惩罚厂通例活性污泥处置惩罚后，仍有11%的样品中新冠病毒RNA出现阴性；Zhang等一样经由过程检测发明，火神山于一级调治池举行消毒处置惩罚后，检测到新冠病毒含量为633 copies/L，紧随其后的化粪池与二级调治池均未检测到新冠病毒的存于，而于MBBR反映器中偶尔会检测到新冠病毒，其缘故原由多是病毒离开固体后的从头开释。

2.1.3 三级处置惩罚

污水的三级处置惩罚是经由过程混凝沉淀、膜分散等体式格局对于污染物举行进一步去除了的历程。于混凝历程中，病毒可以联合正于造成的絮体并吸附至其外貌，随后其与絮体重力沉降后被去除了。研究注解，于铝混凝剂水解历程中造成的聚合物对于病毒具备更年夜的吸引力，于电荷中以及的历程中，病毒与正于造成的聚合物共沉淀，病毒逐渐掉去活性与感染性，而比拟有机混凝剂，投加聚合氯化铝能使去除了效果更佳，其缘故原由是造成更大都量对于病毒具备强盛吸引力的中间聚合物。铁盐是另外一种广泛使用的混凝剂，三价铁盐显示出与铝混凝剂相似的去除了效果及作用机理。然而也有研究发明，二氯化铁化学混凝历程一样可使病毒掉活，但其重要作用源在二价铁被氧化。膜分散作为一种高效的水处置惩罚技能，可以经由过程物理扣留显著地进一步削减病毒数目，重要经由过程病毒与膜质料间的静电作用和滤饼层的吸附作用实现病毒的去除了。反渗入技能比拟微滤、超滤显示出更高的病毒去除了率，但因为成本较高、单元面积产水效率低，该技能较少获得运用。

2.1.4 消毒处置惩罚

因为颗粒的掩护作用，污水于举行生物处置惩罚以后，病毒还没有彻底被去除了而从头开释至水相中，需接入后续消毒池，对于出水举行二级消毒，确保杀灭残剩病毒。二级消毒一样常接纳氯消毒，从预消毒到尾水消毒的全工艺逗留时间不小在2 d，确保出水余氯年夜在6.5 mg/L，保障体系出水的保险性。Zhang等于病院消毒后的废水中未检测到新冠病毒，证明了二级消毒出水后新冠病毒的彻底灭杀。Wang等于病院废水中病毒的监测环境注解，只管预消毒池进口的污水样品新冠病毒RNA出现阴性，经一级消毒后样品呈弱阴性，可是末了一个消毒池出口的污水样品出现阳性，展示了二级消毒工艺对于在病毒灭杀的主要作用。

除了氯消毒以外，臭氧消毒以及紫外消毒也经常使用在污水消毒历程，两者对于SARS病毒均有较好的去除了效果，为疫情时期新冠病毒的防控提供了参考，但臭氧的运转成本更高，紫外消毒受水中悬浮物浓度影响较年夜，是以，两者运用相对于受限。

综上，针对于新冠病毒于污水处置惩罚厂的漫衍特性，污水处置惩罚工艺接纳一级消毒-生物处置惩罚-二级消毒的处置惩罚流程(图2)，经由过程水相消杀将数目级为106copies/L的病毒举行部门消杀，接着接纳生物反映将固体颗粒消解，使病毒脱落而开释至水相中，末了经二次消毒实现对于水相与固相中新冠病毒的彻底杀灭，到达了精良的去除了效果。

2.2 污泥处置惩罚

污水处置惩罚厂于污泥外运处置惩罚以前，接纳生石灰消毒的体式格局，削减污泥于外运历程病毒溢出流传的危害。生石灰法是一种经由过程增添碱性质料将pH值提高至12以上，从而灭活病毒的要领。研究发明，生石灰能于2～24 h将污泥中多种病毒以及病原微生物灭活。此外，增添石灰惹起的温度升高也是杀灭病原微生物的主要缘故原由。火神山污水处置惩罚站接纳生石灰消毒，不只于污泥外运前起到了预消毒作用，并且脱水机能也获得了提高。

2.3 尾气处置惩罚

为有用降低病毒气溶胶流传的危害，尾气的节制至关主要，需举行关闭网络。尾气处置惩罚重要包孕活性炭吸附法、紫外光解法、生物法等体式格局。

关闭式反映器年夜年夜降低了病毒的气溶胶造成，显示了于减轻污染的气溶胶造成中关闭体系的主要作用。同时，MBR曝宇量相对于较小，可接纳此类反映器进一步从源头上削减气溶胶的孕育发生以及流传。活性炭因比外貌积年夜、布局紧凑多样和强度年夜等长处，具备强盛的吸附威力。Powell等研究发明，活性炭对于噬菌体MS2体现出精良的吸附去除了效果。紫外消毒是经常使用的消辣手段之一，病毒存于在气溶胶内部，紫外作用其实不能彻底灭活病毒，是以，污水处置惩罚厂可结合活性炭对于病毒举行有用灭活，包管尾气的达标排放。此外，研究发明生物反映器于将尾气中有毒无害恶臭物资分化，降解成无毒有害有机物的同时，也能有用削减微生物气溶胶的造成。

三、结论与提议

新冠病毒严峻威逼着人类康健。污水的保险处置惩罚可以或许有用阻断病毒经由过程污水体系流传，降低气溶胶及粪口授播致使的二次流传及袒露危害，对于疫情的节制具备主要意思。本文于先容了污水处置惩罚工艺高效去除了病毒的根蒂根基上，针对于污水处置惩罚历程中病毒的节制研究提出了提议，以期为此后医疗废水及城镇污水病毒处置惩罚提供依据以及参考。

(1)研究开发新型消毒剂，如过氧乙酸消毒剂，其于SARS以及新冠疫情时期均被列为国度保举消毒剂，于污水污泥消毒中揭示出必然的优胜性，成本适中且消毒历程无无害副产品孕育发生，削减了微生物抗生素抗药性的呈现以及流传，实现高效低廉消毒历程。

(2)研究污水处置惩罚厂气溶胶造成的历程机理，探明温度、湿度等要素及处置惩罚工艺与运转体式格局对于气溶胶造成的影响，并基在差别工艺研发曝气体式格局的革新优化技能，进一步从源头上削减气溶胶的开释。

(3)研究新型技能手腕晋升对于固相(如粪污、污泥等)消毒或者将病毒从固相中脱落的可能性与有用性，并增强污泥储存、调度、脱水、转运等环节的节制，减小病毒进一步流传的危害。

(4)研究污水中新冠病毒以引导疫情防控的污水风行病学，经由过程对于下水道及时数据的监测，提供疫情暴发的初期迹象，于高度风行感染病以前制订遏制办法以及分配医疗资源，削减对于本地经济的丧失。