城市再生水中病毒對(duì)浮選過(guò)程的影響規(guī)律

竇培謙，寇 玨，孫春寶，谷至君(.北京科技大學(xué)，北京 0008；2.中國(guó)勞動(dòng)關(guān)系學(xué)院，北京 00048；.中國(guó)黃金集團(tuán)公司，北京 000)

城市再生水中病毒對(duì)浮選過(guò)程的影響規(guī)律

竇培謙1，2，寇 玨1，孫春寶1，谷至君3
(1.北京科技大學(xué)，北京 100083；2.中國(guó)勞動(dòng)關(guān)系學(xué)院，北京 100048；3.中國(guó)黃金集團(tuán)公司，北京 100011)

為探討城市再生水回用于浮選工藝的安全性，以再生水模擬浮選試驗(yàn)和實(shí)施吸附、解吸試驗(yàn)分析，研究了城市再生水中病毒在浮選過(guò)程中的遷移規(guī)律。結(jié)果表明：再生水中的病毒能夠快速被礦物顆粒吸附，尾礦廢水繼續(xù)回用于浮選流程是安全的，但精礦、中礦、尾礦中吸附了大量的病毒，在特定暴露水平下會(huì)對(duì)從業(yè)人員構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)；礦物顆粒對(duì)病毒的不可逆吸附或者滅活是影響再生水中病毒在浮選過(guò)程遷移的主要因素，隨著pH值升高，病毒-礦物顆粒體系作用能障增大，對(duì)病毒的吸附呈下降趨勢(shì)，礦物顆粒對(duì)噬菌體MS2的吸附率低于ΦΧ174，礦物顆粒粒徑的減小明顯提高了礦物顆粒對(duì)病毒的吸附。

再生水；病毒；浮選；遷移；吸附

浮選是目前被普遍采用的一種選礦方法，耗水量很大，但對(duì)水質(zhì)沒(méi)有嚴(yán)格要求。在廣大缺水地區(qū)，將城市中水用于耗水量巨大的礦業(yè)開(kāi)發(fā)，是充分利用城市再生水，有效利用水資源，降低礦業(yè)用水成本的根本途徑。滿(mǎn)洲里烏努格吐山銅鉬礦首次將城市再生水回用到浮選流程中，使用海拉爾再生水和經(jīng)過(guò)臭氧氧化處理后的滿(mǎn)洲里再生水，無(wú)論是銅鉬混合浮選，還是銅鉬分離浮選，浮選指標(biāo)均良好，選礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)穩(wěn)定，在節(jié)約用水、保護(hù)環(huán)境的同時(shí)有效降低了浮選用水成本[1]。但是，城市再生水中含有大量的病原微生物，由此引起的疾病傳播風(fēng)險(xiǎn)是再生水回用過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題之一。加拿大、美國(guó)等國(guó)家的研究表明，回用的污水中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的微生物主要有：細(xì)菌、原蟲(chóng)、寄生蟲(chóng)及病毒等[2-3]，如沙門(mén)氏菌是市政污水中普遍存在的致病菌之一，可能導(dǎo)致傷寒、敗血病、急性腸胃炎等[4]。市政污水中還存在志賀氏菌，可能導(dǎo)致痢疾[5]。污水中存在的弧形大腸桿菌曾在1988年引起細(xì)菌性痢疾的暴發(fā)。尤其是在經(jīng)歷了歐美“軍團(tuán)病”、“賈第蟲(chóng)病”、“隱孢子蟲(chóng)病”和我國(guó)“非典”、“禽流感”等大規(guī)模病毒傳染事件之后，人們對(duì)城市再生水回用的衛(wèi)生安全問(wèn)題給予特別關(guān)注[6-7]。因此研究城市再生水中病原微生物在傳播介質(zhì)中的遷移過(guò)程，對(duì)再生水的安全回用意義重大。

研究表明，病原微生物在土壤等多孔介質(zhì)中遷移和存活主要經(jīng)歷了吸附質(zhì)對(duì)病原微生物的吸附和滅活兩個(gè)過(guò)程[8-9]，此過(guò)程影響因素復(fù)雜，吸附質(zhì)的粒徑、化學(xué)組成[10-11]、表面性質(zhì)[12-13]、病原微生物種類(lèi)、溫度[14-15]等都會(huì)影響吸附質(zhì)對(duì)病原微生物的吸附和遷移。上述研究多集中在病原微生物與土壤、沙礫等顆粒物之間的相互作用，病原微生物在浮選體系遷移規(guī)律鮮有報(bào)道，本文通過(guò)試驗(yàn)室室內(nèi)模擬浮選試驗(yàn)和吸附、解吸附試驗(yàn)分析，研究了城市再生水中病毒在浮選過(guò)程中的遷移規(guī)律及礦物顆粒對(duì)病毒的吸附機(jī)理。

1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法

1.1 礦樣

試驗(yàn)所用礦樣由中國(guó)黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)公司銅鉬礦提供。礦物化學(xué)組成見(jiàn)表1。病毒吸附、解吸附試驗(yàn)礦樣經(jīng)手工捶碎、挑選、球磨，磨礦細(xì)度為-0.074 mm的占65%，礦樣烘干后高壓滅菌鍋115℃滅菌1 h；城市再生水模擬浮選試驗(yàn)所用礦樣無(wú)需滅菌處理。

注：* Au 和 Ag 單位( g/t)。

1.2 供試病毒

環(huán)境樣品中病毒感染劑量低、測(cè)定煩瑣、價(jià)格昂貴，而且在實(shí)驗(yàn)室加入大量致病病毒會(huì)對(duì)人體健康造成極大危害，通常噬菌體是指示病毒的最佳選擇，因?yàn)槭删w只能感染特定宿主細(xì)菌對(duì)人畜沒(méi)有健康危害，測(cè)定相對(duì)簡(jiǎn)單，而且噬菌體跟腸道病毒的大小、形狀及表面性質(zhì)相似。噬菌體MS2和ΦΧ174曾廣泛作為指示病毒進(jìn)行相關(guān)研究，MS2是單鏈F-RNA噬菌體，宿主細(xì)菌E.coli(ATCC15597)，顆粒大小24 nm，等電點(diǎn)3.9；ΦΧ174是單鏈DNA噬菌體，宿主細(xì)菌E.coli(ATCC13706)顆粒大小27 nm，等電點(diǎn)6.6。噬菌體及宿主細(xì)菌來(lái)自中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院，噬菌體經(jīng)過(guò)3次分離純化后得到濃度107～108PFU/mL的噬菌體懸液，噬菌體計(jì)數(shù)方法采用雙層瓊脂平板法以噬菌斑形成單位(plaque forming unit，PFU)表示[16]。

1.3 病毒及礦物顆粒Zeta電位、接觸角的測(cè)定

用美國(guó)Brookhaven公司的Zetaplus90電位儀來(lái)測(cè)定zeta電位。稱(chēng)取0.5 g礦樣于50 mL蒸餾水中，用0.01 mol·L-1NaOH或0.01 mol·L-1HCl調(diào)節(jié)pH值為2～12，電解質(zhì)KNO3濃度為0.01 mol·L-1，然后用3～5 mL懸液潤(rùn)洗Zeta電位儀的測(cè)定杯，再將測(cè)定杯用待測(cè)懸液注滿(mǎn)，然后小心插入測(cè)定電極，使杯內(nèi)不留氣泡，即可開(kāi)始測(cè)定程序。設(shè)定每個(gè)樣品測(cè)定5次，取平均值為最終的Zeta電位數(shù)據(jù)。病毒的Zeta電位測(cè)量同上。

接觸角采用CA100接觸角測(cè)定儀測(cè)定。將濃度為108PFU/mL噬菌體懸液用生物膜過(guò)濾，在室溫環(huán)境下晾干2 h，平放在蓋玻片上，測(cè)量時(shí)用微量進(jìn)樣器將檢測(cè)液體垂直滴在生物膜表面，迅速測(cè)定接觸角值，測(cè)量3次取平均值；用臺(tái)式粉末壓片機(jī)把銅鉬礦樣品加壓到2.5×104kPa，制成直徑20 mm表面光滑的壓片，按上述方法測(cè)定其接觸角。

1.4 城市再生水模擬浮選試驗(yàn)

浮選試驗(yàn)使用XFD型槽式浮選機(jī)(3 L)，試驗(yàn)用礦樣未經(jīng)滅菌處理，試驗(yàn)用水采用城市再生水，取自北京某污水處理廠(chǎng)二沉池出水，該污水處理廠(chǎng)處理工藝為預(yù)處理+循環(huán)式活性污泥法(C-TECH)+次氯酸鈉消毒工藝。城市再生水中輪狀病毒檢出頻率較高，濃度范圍在1～1×103PFU/mL，受到病毒檢測(cè)水平的限制，病毒的實(shí)際濃度可能至少低估了10倍[17-18]，為模擬城市再生水中病毒的濃度水平，將二沉池出水在121 ℃、0.105 MPa下滅菌處理2 h，加入一定量的噬菌體懸液，使其濃度為104PFU/mL，按圖1所示加藥制度，完成三次掃選分別檢測(cè)浮選泡沫和三次掃選礦漿中的噬菌體濃度。

1.5 病毒吸附試驗(yàn)

取12個(gè)50 mL的玻璃離心管，分別加入礦物顆粒3 g，并加入一定濃度的噬菌體懸液10 mL，將上述加入噬菌體懸液后的離心管放置恒溫?fù)u床上，以200 r/min振蕩，分別在0 min、5 min、10 min、15 min、20 min、30 min、45 min、60 min、75 min、90 min、100 min、120 min后，取其中一個(gè)管，4 000 r/min離心2 min，測(cè)上清液噬菌體濃度。每個(gè)時(shí)間點(diǎn)作3個(gè)平行，取平均值，并設(shè)置只加10 mL噬菌體懸液的離心管作為對(duì)照組。

礦物顆粒對(duì)病毒的吸附采用式(1)計(jì)算。

(1)

式中：R為噬菌體吸附率，%；Ccon為吸附平衡時(shí)對(duì)照組噬菌體濃度，PFU/mL；Ceq為吸附平衡時(shí)樣品上清液噬菌體濃度，PFU/mL。

1.6 病毒解吸附試驗(yàn)

病毒解吸附試驗(yàn)用來(lái)檢驗(yàn)礦物顆粒對(duì)病毒的吸附為可逆吸附還是不可逆吸附(滅活)[13]。吸附試驗(yàn)完成后，將離心管靜置2 h，無(wú)菌注射器小心將上清液吸凈，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%牛肉膏提取液(其中含0.04 mol·L-1焦磷酸鈉)10 mL，渦旋混合，放入搖床振蕩30 min，取上清液測(cè)定噬菌體濃度C*。噬菌體回收率公式見(jiàn)式(2)。噬菌體滅活率/不可逆吸附率見(jiàn)式(3)。

(2)

(3)

式中：R1為噬菌體回收率，%；Ccon為吸附平衡時(shí)對(duì)照組噬菌體濃度，PFU/mL；Ceq 為吸附平衡時(shí)樣品上清液噬菌體濃度，PFU/mL；C*為提取液噬菌體濃度，PFU·mL-1；R2為噬菌體滅活率/不可逆吸附率，%。

1.7 病毒與礦物顆粒相互作用的擴(kuò)展XDLVO能量計(jì)算

擴(kuò)展的DLVO理論(XDLVO)是由經(jīng)典DLVO理論發(fā)展而來(lái)的，在范德華作用能和靜電作用能基礎(chǔ)上考慮了疏水作用力能來(lái)反應(yīng)膠體顆粒之間總作用力隨分割距離的變化趨勢(shì)。噬菌體與礦物顆粒之間的總作用能由式(4)來(lái)表示，靜電作用能ΔGdl(h)由式(5)表示[19]。

ΔGtot(h)=ΔGvdw(h)+ΔGdl(h)+ΔGhyd(h)

(4)

ΔGdl(h)=πεrp

(5)

式中：ε為溶液的介電常數(shù)，F(xiàn)·m-1；rp為噬菌體半徑，μm；ψp和ψc分別為礦物顆粒和噬菌體的Zeta電位，mv；k為德拜-休克爾長(zhǎng)度取值為0.328×1010(I)1/2m-1，I為溶液離子強(qiáng)度，mol/L；h為膠體顆粒之間的距離，nm。

范德華作用能ΔGvdw(h)由式(6)表示[20]。

(6)

式中：A123為有效Hamaker常數(shù)，取值7.5×10-21J；λw為特征波長(zhǎng)，100 nm。

疏水作用能ΔGhyd(h)由式(7)表示[21]。

(7)

式中θ1、θ2為噬菌體、礦物顆粒接觸角。

2 結(jié)果與討論

2.1 城市再生水中病毒在浮選過(guò)程中的遷移

城市再生水中病毒在浮選流程中的分布情況如表2所示，試驗(yàn)中銅鉬礦經(jīng)三次掃選過(guò)程后，再生水中噬菌體濃度逐級(jí)減小，掃選Ⅰ中礦上清液、掃選Ⅱ中礦上清液、尾礦上清液中噬菌體ΦΧ174和 MS2均未檢測(cè)到，衰減率為100%，但在各級(jí)浮選泡沫中均檢測(cè)到噬菌體。病毒存活試驗(yàn)表明浮選藥劑Pj-053、煤油、2號(hào)油、鉬友、CaO對(duì)噬菌體滅活作用較小，在試驗(yàn)條件下，噬菌體ΦΧ174和 MS2濃度分別減少0.01%～0.1%、0.02%～0.2%，且試驗(yàn)中采用對(duì)照組濃度來(lái)抵消噬菌體自然衰減帶來(lái)的誤差，因此可以推斷再生水中的噬菌體的衰減是由礦物顆粒對(duì)噬菌體的吸附和滅活引起的。噬菌體能夠被礦物顆粒迅速吸附，磨礦過(guò)程礦物顆粒已經(jīng)完成絕大部分噬菌體的吸附。我國(guó)再生回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中，并未對(duì)病毒的濃度指標(biāo)做出明確規(guī)定，根據(jù)世界衛(wèi)生組織發(fā)布的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南，再生水中病毒濃度為110 CFU/100L時(shí)，其年健康風(fēng)險(xiǎn)值為10-4～10-9處于可接受水平[22]。結(jié)合噬菌體的時(shí)空分布情況，尾礦廢水繼續(xù)回用于浮選流程是安全的，但精礦、中礦、尾礦吸附了大量的噬菌體，在特定暴露水平下會(huì)對(duì)從業(yè)人員構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)。

礦物顆粒對(duì)病毒的吸附是影響再生水中病毒在浮選過(guò)程遷移的主要因素，由于再生水水質(zhì)不穩(wěn)定，病毒濃度較低，而且化學(xué)組分復(fù)雜，在一定程度上會(huì)對(duì)吸附行為造成干擾，為了進(jìn)一步揭示礦物顆粒對(duì)病毒的吸附機(jī)理，采用一定濃度的噬菌體懸液和滅菌礦物按照上文1.5節(jié)和1.6節(jié)中表述的方法進(jìn)行吸附和解吸附試驗(yàn)，分析pH值、礦物顆粒細(xì)度對(duì)吸附的影響。

2.2 pH值對(duì)病毒吸附的影響

取1 g礦樣，放入50 mL離心管，加入噬菌體懸液10 mL，噬菌體濃度6.9×108PFU/mL，溫度25℃，0.1 mol·L-1HCl和NaOH調(diào)整吸附體系pH值(pH=7.5、9.5)，按照上文1.5節(jié)、1.6節(jié)所述方法進(jìn)行吸附試驗(yàn)，分析pH值對(duì)吸附的影響。

不同pH值條件下礦物顆粒對(duì)噬菌體的吸附數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2，pH值從7.5增加到9.5，礦物顆粒對(duì)噬菌體的吸附能力下降，pH=7.5時(shí)，達(dá)到吸附平衡后噬菌體MS2和ΦΧ174的衰減分別為1.99-log10PFU/mL、2.15-log10PFU/mL，吸附率分別為98.56%、99.03%；當(dāng)pH值增加至9.5時(shí)，噬菌體MS2、ΦΧ174的衰減有所下降分別為1.23-log10、1.95-log10，吸附率下降為92.6%、98.53%。上述數(shù)據(jù)表明在pH值為7.5時(shí)礦物顆粒對(duì)噬菌體的吸附要高于pH=9.5，Zeta電位和擴(kuò)展DLVO理論可以解釋這一現(xiàn)象。如圖3所示，在試驗(yàn)條件下，礦物顆粒與噬菌體均帶負(fù)電荷，兩者之間的靜電作用力表現(xiàn)為靜電斥力，pH值為9.5時(shí)，礦物顆粒與噬菌體帶更多的負(fù)電荷，礦物顆粒與噬菌體之間的靜電斥力增大，導(dǎo)致了礦物顆粒與噬菌體之間的吸附能力減弱。與MS2相比，礦物顆粒對(duì)噬菌體ΦΧ174吸附率更高，噬菌體MS2等電點(diǎn)為4.0，噬菌體ΦΧ174等電點(diǎn)為6.5，在相同pH值條件下，噬菌體MS2比ΦΧ174帶更多的負(fù)電荷，而礦物顆粒pH>5的范圍內(nèi)帶負(fù)電荷，因此礦物顆粒對(duì)噬菌體MS2的靜電斥力要大于ΦΧ174。此外，作用能結(jié)果(圖4、表3)表明，噬菌體與礦物顆粒之間的能障隨pH值升高而增大，pH值從7.5升高到9.5，噬菌體MS2-礦物顆粒體系作用能障由30.9 KBT升高到1213 KBT，噬菌體ΦΧ174-礦物顆粒體系作用能障由17.7 KBT升高到828 KBT。噬菌體MS2-礦物顆粒體系作用能障高于噬菌體ΦΧ174-礦物顆粒體系，導(dǎo)致了礦物顆粒對(duì)噬菌體MS2的吸附率低于ΦΧ174。通過(guò)擴(kuò)展的DLVO理論可以發(fā)現(xiàn)，噬菌體與礦物顆粒在0～10 nm的分隔距離范圍內(nèi)遇到斥力，以靜電斥力為主，噬菌體-礦物顆粒體系能障越大吸附越弱，當(dāng)噬菌體跨過(guò)作用能障后，吸附于次級(jí)小能位置，此時(shí)疏水作用力和范德華力對(duì)吸附的貢獻(xiàn)超過(guò)靜電斥力，表現(xiàn)為引力，且次級(jí)小能絕對(duì)值隨pH值增加而降低。

表2 再生水中病毒在浮選過(guò)程中的空間分布

圖2 pH值對(duì)噬菌體ΦΧ174(a)和 MS2(b)吸附的影響

圖3 不同pH值條件下噬菌體和礦物顆粒的Zeta電位

解吸附試驗(yàn)數(shù)據(jù)(表4)表明pH值也會(huì)影響到礦物顆粒對(duì)噬菌體的不可逆吸附/滅活。pH值為7.5時(shí)，平均有89.62%被吸附的MS2和79.18%被吸附的ΦΧ174被礦物顆粒滅活或者不可逆吸附；

表3 不同pH值下噬菌體與礦物顆粒相互作用能障和次級(jí)小能

表4 不同pH值下噬菌體衰減率

圖4 ΦΧ174(a)和 MS2(b)與礦物顆粒相互作用能譜

值為9.5時(shí)MS2和ΦΧ174的不可逆吸附/滅活率分別下降為83.42%和77.35%。盡管與噬菌體ΦΧ174相比，噬菌體MS2具有較低的等電點(diǎn)，噬菌體MS2的不可逆吸附/滅活率高于噬菌體ΦΧ174，這是由兩種噬菌體的疏水性差異引起的，噬菌體MS2疏水性高于ΦΧ174，與礦物顆粒直接表現(xiàn)出更強(qiáng)疏水作用力。這與以往的許多研究結(jié)果相似，zhang等研究表明有34%的MS2能夠被氧化鋁覆蓋的石英砂不可逆吸附/滅活，而幾乎100%噬菌體ΦΧ174能夠被牛肉膏浸提液浸提，不可逆吸附/滅活率接近零[15]。Zhang等研究表明紅壤可以吸附99.95%的MS2和98.23%的ΦΧ174，這部分吸附的噬菌體大部分為不可逆吸附或者被滅活。另外病毒外殼蛋白的結(jié)構(gòu)差異引起的病毒滅活也是導(dǎo)致噬菌體MS2不可逆吸附/滅活率高于噬菌體ΦΧ174的原因[12]。Jin等研究結(jié)果表明在不飽和土柱試驗(yàn)中，噬菌體MS2能夠被體系中的氣-水-固界面滅活，而噬菌體ΦΧ174在相同試驗(yàn)條件下未被滅活，病毒外殼分布著極性和非極性基團(tuán)，其中疏水基團(tuán)會(huì)使病毒向氣相靠攏遠(yuǎn)離體系中的極性組分，這個(gè)過(guò)程會(huì)引起病毒外殼蛋白結(jié)構(gòu)重組導(dǎo)致病毒的滅活從而失去傳染性[23]。Zhuang等研究表明MS2是單鏈F-RNA噬菌體與DNA結(jié)構(gòu)的ΦΧ174相比，對(duì)溶液中的鐵離子和銅離子更敏感容易被滅活[24]。試驗(yàn)選用的銅鉬礦礦漿中含有大量的銅、鐵、鋅等金屬離子(表1)，這些金屬離子導(dǎo)致了噬菌體MS2被滅活，從而導(dǎo)致噬菌體MS2的不可逆吸附/滅活率高于噬菌體ΦΧ174。

2.3 礦物粒徑對(duì)病毒吸附的影響

礦樣經(jīng)陶瓷球磨，濕式篩分，得到5個(gè)不同粒徑范圍的礦物，分別為<0.038 mm、0.075～0.038 mm、0.15～0.075 mm、0.15～0.25 mm 、>0.25 mm，將礦樣滅菌烘干置于滅菌廣口瓶中備用。稱(chēng)取1g不同粒徑礦樣放入50 mL 離心管，加入去離子水9 mL，，噬菌體濃度2.74×107PFU/mL，按上文1.5節(jié)，1.6節(jié)方法進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。

不同粒徑礦物顆粒對(duì)噬菌體的吸附數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5，礦物顆粒粒徑的大小對(duì)噬菌體的吸附影響顯著。隨著粒徑的減小，礦物顆粒對(duì)噬菌體MS2、ΦΧ174的吸附明顯增強(qiáng)。粒徑<0.038 mm和0.038～0.075 mm礦物顆粒吸附速率明顯加快，在60 min噬菌體完全被吸附，噬菌體去除率達(dá)到100%；粒徑范圍0.075～0.15 mm、0.15～0.25 mm和 >0.25 mm的礦物顆粒大約30 min達(dá)到吸附平衡。達(dá)到吸附平衡時(shí)，噬菌體ΦΧ174衰減分別為1.97-log10PFU/mL、1.89-log10PFU/mL、1.84-log10PFU/mL；噬菌體MS2衰減分別為1.67-log10PFU/mL、1.64-log10PFU/mL、1.54-log10PFU/mL。從圖6、表5可以看出，隨著礦物顆粒粒徑減小，病毒-礦物顆粒體系的能障減小，噬菌體ΦΧ174-礦物顆粒體系能障由439.36 KBT(>0.25 mm)下降到226.23 KBT(0.075～0.15 mm)；噬菌體MS2-礦物顆粒體系能障由743.15 KBT(>0.25 mm)下降到478.16 KBT(0.075～0.15 mm)。粒徑范圍在<0.038 mm、0.075～0.038 mm時(shí)，病毒-礦物顆粒體系作用能障不存在，總作用能全為負(fù)值(引力)，表現(xiàn)為很強(qiáng)的吸附狀態(tài)。

圖5 礦物細(xì)度對(duì)ΦΧ174和MS2吸附的影響

圖6 ΦΧ174和 MS2與不同粒徑礦物顆粒相互作用能譜

表5 噬菌體與不同粒徑礦物顆粒相互作用能障和次級(jí)小能

注：-代表不存在能障或次級(jí)小能。

不同粒徑礦物顆粒噬菌體解吸附數(shù)據(jù)見(jiàn)表6，隨著粒徑增加，礦物顆粒對(duì)噬菌體的不可逆/滅活率明顯下降，噬菌體MS2不可逆/滅活率由91.56%下降到11.95%，噬菌體ΦΧ174不可逆/滅活率由89.77%下降到18.65%。由此可見(jiàn)粒徑的增加，礦物顆粒對(duì)噬菌體的不可逆吸附明顯減少。

表6 不同礦物顆粒粒徑下噬菌體衰減率

3 結(jié) 論

1)再生水模擬銅鉬礦浮選試驗(yàn)中噬菌體能夠快速被礦物顆粒吸附，再生水中噬菌體衰減迅速，尾礦廢水中未檢測(cè)到噬菌體，繼續(xù)回用于浮選流程是安全的，但精礦、中礦、尾礦中吸附了大量的噬菌體，在特定暴露水平下會(huì)對(duì)從業(yè)人員構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)。

2)礦物顆粒對(duì)噬菌體的吸附是影響再生水中噬菌體遷移的主要因素，吸附由可逆吸附和不可逆/滅活兩部分組成。隨著pH值升高，噬菌體-礦物顆粒體系作用能障增大，吸附呈下降趨勢(shì)，這是由于細(xì)菌和礦物的zeta電位值隨pH值升高而遞減，靜電斥力逐漸增大導(dǎo)致的，礦物顆粒對(duì)噬菌體MS2的吸附率低于ΦΧ174。隨著pH值升高，礦物顆粒對(duì)噬菌體的不可逆吸附/滅活率呈下降趨勢(shì)，由于疏水性和結(jié)構(gòu)差異，噬菌體MS2不可逆吸附/滅活率高于ΦΧ174。

3)隨著粒徑的減小，噬菌體-礦物顆粒體系的作用能障減小，礦物顆粒對(duì)噬菌體MS2、ΦΧ174的吸附明顯增強(qiáng)，粒徑范圍在<0.038 mm、0.075～0.038 mm時(shí)，噬菌體-礦物顆粒體系作用能障不存在，總作用能全為負(fù)值(引力)，表現(xiàn)為很強(qiáng)的吸附狀態(tài)。礦物顆粒對(duì)噬菌體的不可逆/滅活率隨礦物顆粒粒徑的減小而增大。

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Effect of virus in reclaimed water on flotation process

DOU Peiqian1，2，KOU Jue1，SUN Chunbao1，GU Zhijun3
(1.University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China；2.China University of Labor Relations，Beijing 100048，China；3.China National Gold Group Corporation，Beijing 100011，China)

The transport of viruses (ΦΧ174 and MS2) in reclaimed water in flotation system has been investigated through Simulation of flotation experiment，adsorption experiment and desorption experiment for the safety of reclaimed water reused to flotation.The results showed that viruses in reclaimed water were rapidly adsorbed by ore particles，while tailing waste water could be reused to floatation safely，however，concentrate，middlings and tailings could pose health risks under certain exposure conditions.The transport of viruses in the floatation process was dominated by attachment onto ore particles，in which most of them are inactivated and or irreversibly adsorbed.Remove of both viruses on ore particles decreased as solution pH value increased with the increased energy barrier between virus and ore particles，more ΦΧ174 was removed in comparison to MS2.The attachment of both ΦΧ174 and MS2 on mineral particles increases significantly as the decreased ore particle size.

reclaimed water；virus；floatation；transport；adsorption

2017-03-25 責(zé)任編輯：宋菲

竇培謙(1981-)，男，山東濰坊人，博士研究生，研究方向?yàn)榈V山環(huán)境污染治理與安全。

孫春寶(1963-)，男，河北武邑人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail:suncb@ustb.edu.cn。

TD78

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1004-4051(2017)08-0133-07