尚思宏,李 星*,楊艷玲,劉永旺,,趙 鋰,張惠瑾
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銀離子-紫外線聯合消毒的生活熱水微生物滅活效能
尚思宏1,李 星1*,楊艷玲1,劉永旺1,2,趙 鋰2,張惠瑾1
(1.北京工業(yè)大學,北京 100124;2.中國建筑設計研究院,北京 100044)
采用建筑生活熱水管道模擬實驗系統(tǒng),研究了銀離子、銀離子-紫外線聯合消毒對微生物的滅活效能.結果表明,銀離子投量對微生物滅活效能有顯著影響,0.05mg/L銀離子消毒60min時可達到極佳的微生物滅活效果.銀離子投量較低時,增加消毒時間仍可達到相同的消毒效能.銀離子的總大腸菌群滅活速率較低,需要保證足夠的濃度和消毒時間(CT)值.銀離子濃度的衰減速率慢,對生活熱水生物膜微生物的高效持續(xù)消毒作用可保持48h以上.紫外線消毒、銀離子消毒和銀離子-紫外線聯合消毒均可在很短的時間內對生物膜結構造成顯著破壞,使生物膜出現脫落現象,其中紫外線消毒對生物膜結構的影響最小,銀離子-紫外線聯合消毒的影響最大.生物膜的16s rDNA測序分析表明,銀離子消毒對病原微生物的滅活程度相對較低,紫外線消毒、銀離子-紫外線聯合消毒對病原微生物的滅活程度較高.銀離子-紫外線聯合消毒技術可充分發(fā)揮紫外線原位消毒和銀離子持續(xù)消毒的特點,全面提高生活熱水生物膜微生物消毒效能,是一種有應用價值的生活熱水消毒和水質保障技術.
生活熱水;生物安全性;銀離子;紫外線;聯合消毒
生活熱水是二次供水系統(tǒng)的重要組成部分,但生活熱水存在很多二次污染問題,至今仍未得到足夠重視[1].生活熱水系統(tǒng)大多采用生活給水進行補充,受到生活給水水質的直接影響.自來水經過市政管網長距離輸送后,易出現余氯、濁度、有機物、微生物等水質指標超標的問題[2],直接用于生活熱水補水時會存在一定的安全性風險.生活熱水在管道系統(tǒng)中的水力停留時間很長,只有用戶使用熱水時才會有生活給水補充至熱水系統(tǒng)中,因此普遍存在余氯過低甚至無余氯的問題[3],現階段生活熱水系統(tǒng)尚未設置消毒劑補充投加設施,也未考慮消毒劑余量保障,生物安全性無法得到保障.已有的研究結果表明[4-5],生活熱水的溫度可以造成余氯衰減加快,也適合一些病原微生物生長,使得生活熱水水質存在嚴重的安全性問題.住宅建筑的生活熱水供水系統(tǒng)主要采用集中供水方式,熱水在加熱器和輸水管道中的水力停留時間長,有利于細菌在加熱器壁和管道內壁上附著和生長[6-7].李雨婷對某市14個建筑單位的調查數據表明[8],生活熱水合格率為71.43%,主要為pH值、高錳酸鹽指數、游離性余氯和異養(yǎng)菌(HPC)不達標.于世明對某市2個生活小區(qū)內8個用戶電熱水器淋浴用水的檢測結果表明[9],細菌總數為350~920cfu/mL,總大腸菌群為3.3~47cfu/100mL,均嚴重超標.因此需要對生活熱水系統(tǒng)的微生物進行有效控制,有必要采用二次消毒技術.
現階段我國建筑給水排水設計規(guī)范中尚未要求對生活熱水進行二次消毒,亟需對生活熱水的水質安全性進行控制.近年來銀離子消毒技術得到了重視,并在日本、美國、德國等國家應用于實際工程中.銀離子在所有的重金屬中具有最好的滅菌效果[10],對很多病原微生物表現出很強的抗菌活性,包括綠膿假單胞菌、總大腸菌群、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌[11],且有持續(xù)消毒作用[12].研究表明,硝酸銀對細菌和真菌均有較強的抑制作用[13].在43℃熱水中,0.10mg/L銀離子消毒30min可將金葡萄球菌、綠膿菌、大腸桿菌、痢疾桿菌和傷寒桿菌完全滅活,0.08mg/L銀離子可完全殺滅霍亂弧菌[12].在熱水循環(huán)系統(tǒng)中,0.10mg/L銀離子消毒210min時軍團菌的滅活率為99.92%[14].可見,銀離子能高效殺滅多種病原微生物.美國環(huán)境保護局對銀離子限值是0.1mg/L,我國《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)中銀離子限值是0.05mg/L,因此亟需在生活熱水系統(tǒng)中研究低投量銀離子消毒技術的可行性和適用性.
本試驗采用低投量銀離子與紫外線聯合消毒方式,以改善和提高由于銀離子投量過低造成的消毒效果不佳的問題,為生活熱水系統(tǒng)的安全消毒提供技術支持.
1.1 試驗裝置和方法
試驗采用環(huán)狀生物膜反應器(BAR)來模擬實際生活熱水管道,試驗系統(tǒng)如圖1所示.BAR反應器的轉子上放置可拆卸PVC掛片,掛片有效掛膜面積為17.04cm2,反應器有效容積為800mL,水力停留時間為4h.培養(yǎng)生物膜前用NaOCl溶液對BAR反應器、掛片、進出水管等進行消毒和清洗.掛片上的生物膜采用自然掛膜方式進行培養(yǎng),BAR反應器進水為二次供水加熱后的生活熱水,水溫約45℃.生物膜生長穩(wěn)定后,取生物膜掛片放于45℃純水的燒杯中進行消毒試驗.銀離子消毒時的銀離子投量分別為0.02mg/L和0.05mg/L.銀離子-紫外線消毒中紫外線消毒的紫外燈功率為10W;銀離子消毒的銀離子投量為0.02mg/L;聯合消毒的紫外燈功率為10W、照射時間為1min,銀離子投量為0.02mg/L.
1.2 分析方法
1.2.1 銀離子消毒液配制 使用分析純硝酸銀在超純水配制銀離子消毒液,稀釋成0.2mg/L溶液,放于4℃冰箱,試驗時根據投量進行定量投加.
1.2.2 微生物檢測方法 (1)細菌總數采用平板菌落計數方法測定,使用營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基,在37 ℃恒溫培養(yǎng)箱內黑暗培養(yǎng)24h計數,以單位面積的細菌數表示(cfu/cm2).(2)HPC采用平板菌落計數方法測定,使用R2A固體培養(yǎng)基,采用涂布平板法,在22℃恒溫培養(yǎng)箱內黑暗培養(yǎng)7d計數,以單位面積的細菌數表示(cfu/cm2).(3)總大腸菌群采用濾膜法測定,使用品紅亞硫酸鈉培養(yǎng)基,在37℃恒溫培養(yǎng)箱內黑暗培養(yǎng)24h計數,以單位面積的總大腸菌群數表示(cfu/cm2).
微生物滅活率采用公式(1)計算
滅活率=-lg(N/0)(1)
式中:N為消毒后微生物數量;0為消毒前微生物數量,cfu/cm2.
1.2.3 生物膜形態(tài)檢測 將消毒前后的生物膜掛片進行固定、噴金制樣處理后,利用掃描電子顯微鏡(SEM) (FEI nova nano450,荷蘭)對掛片的生物膜表面結構進行檢測.
1.2.4 16s rDNA測序 (1)樣品預處理、提取DNA.取消毒前后生物膜掛片上的生物膜置于水中,取得的生物膜液體經富集后取4ml液體樣本進行離心,而后提取DNA.(2)PCR擴增.采用PCR引物341F引物CCCTACACGACGCTCTTCC- GATCTG和805R引物GACTGGAGTTCCTTG- GCACCCGAGAATTCCA進行擴增,而后對擴增產物進行純化.(3)定量混合后測序.
2.1 銀離子消毒效能
2.1.1 銀離子消毒特性 采用0.02mg/L和0.05mg/L的銀離子投量對生活熱水的生物膜微生物進行消毒效能研究,結果如圖2所示.消毒前生物膜的細菌總數、總大腸菌群和HPC分別為2.4′105、2.3′104和5.9′106cfu/cm2,完全滅活的滅活率分別為5.38lg、4.36lg和6.77lg.可以看出,銀離子投量對生物膜微生物滅活效果有顯著影響,在消毒0~60min時,0.05mg/L銀離子的微生物滅活率好于0.02mg/L的.在消毒30~60min 時, 0.05mg/L銀離子的細菌總數、總大腸菌群和HPC滅活率平均達2.95lg、3.11lg和1.89lg,比0.02mg/L銀離子的分別高出0.69lg、1.89lg和0.43lg.
由圖2還可以看出,0.02mg/L和0.05mg/L銀離子的總大腸菌群滅活率變化幅度更大,相差了2.13lg,比細菌總數和HPC的0.57lg和0.52lg大了約4倍;隨著消毒時間的增加,總大腸菌群滅活率的增長趨勢明顯更緩慢,在消毒60min后滅活率仍有明顯增長趨勢,說明總大腸菌群需要更長的消毒時間才能達到較穩(wěn)定的滅活效果.這表明生活熱水中的總大腸菌群對銀離子有一定的耐受性,這可能是因為總大腸菌群對水溫有更強的適應性,或者水溫變化造成了大腸菌群的優(yōu)勢菌屬發(fā)生了變化,出現了對銀離子耐熱性更好的大腸菌屬[15].這說明生活熱水中的總大腸菌群不易滅活,因此為提高生活熱水中總大腸菌群的滅活率,可盡量保持較高的水溫[4,16]、較長的消毒時間和較大的銀離子投量.
由圖2的細菌總數、總大腸菌群和HPC滅活率變化趨勢可以看出,在消毒0~10min時,微生物滅活率均在較低的0.2~1.2lg范圍; 0.05mg/L銀離子消毒10min后,微生物滅活率開始顯著增加,消毒20min后滅活率出現較平緩增長的趨勢;而0.02mg/L銀離子消毒20min后滅活率才開始顯著增加,在消毒30min后滅活率才出現較平緩增長的趨勢;可見較低投量銀離子需要更長的消毒時間,保證足夠的消毒時間和CT值是非常必要的.
2.1.2 銀離子持續(xù)消毒作用 投加銀離子消毒前生物膜上細菌總數、總大腸菌群和HPC分別為2.7′105、3.3′104和5.8′106cfu/cm2,完全滅活的滅活率分別為5.43lg、4.52lg和6.76lg.由圖3可以看出,在消毒0~12h時,微生物滅活率均呈持續(xù)增加趨勢,并且0.05mg/L銀離子的微生物滅活率始終好于0.02mg/L的;在消毒12h時,0.02mg/L和0.05mg/L銀離子的微生物滅活率均達到了最高水平,細菌總數和總大腸菌群均完全滅活,HPC滅活率分別為2.92lg和3.03lg.在消毒12~48h時,微生物的滅活率基本處于平穩(wěn)或稍有下降的趨勢,可見銀離子具有很好的持續(xù)消毒效果,銀離子的衰減速率很低[4].在消毒72h時0.02mg/L銀離子的細菌總數、總大腸菌群和HPC的滅活率分別為0.27lg、0.22lg和1.38lg,微生物滅活率呈現較顯著的降低趨勢,而0.05mg/L銀離子的滅活率分別為3.83lg、4.52lg和3.34lg,仍可保持較高效的微生物滅活率,可見高投量銀離子的持續(xù)消毒效能更佳.
從上述結果可以看出,銀離子對生活熱水生物膜微生物的消毒作用可持續(xù)增加至12h,銀離子的衰減速率很低,可長時間維持消毒作用,并且在消毒時間足夠長的條件下,不同銀離子投量可以達到相近的微生物滅活效果,基本不受銀離子濃度影響.生活熱水系統(tǒng)具有水力停留時間長的特點,有助于低投量銀離子達到較高投量的滅活效果,充分發(fā)揮銀離子的持續(xù)消毒作用,可以有效保障生活熱水系統(tǒng)的生物安全性.
2.2 銀離子-紫外線聯合消毒效能
紫外線消毒、銀離子消毒和銀離子-紫外線聯合消毒對生物膜微生物的滅活效果由圖4所示,消毒前生物膜上細菌總數、總大腸菌群和HPC分別為7.50′104、1.06′104和1.12′106cfu/ cm2,完全滅活的滅活率分別為4.88lg、4.03lg和6.05lg.
從圖4(a)~(c)紫外線消毒的滅活率中可以看到,在消毒0~5min時紫外線消毒的滅活率增加較快,均在1.9~2.5lg范圍;在消毒5~60min時滅活率明顯減緩,在消毒60min時紫外線的細菌總數、總大腸菌群和HPC滅活率分別達到3.43lg、2.88lg和2.83lg.可見,紫外線消毒的作用快速,在較短時間內即可產生顯著的滅活效果.
由圖4可看出,在3種消毒方式中,0.02mg/L銀離子在消毒0~5min時的微生物滅活率最低,在消毒5~30min時銀離子的滅活率的變化最大,在消毒30~60min時滅活率呈現平緩增加的趨勢,此時細菌總數、總大腸菌群和HPC滅活率平均達2.20lg、1.26lg和1.48lg.
在實際生活熱水系統(tǒng)中,紫外線消毒裝置一般安裝在固定位置,對生活熱水的消毒時間較短,因此在銀離子-紫外線聯合消毒中采用紫外線消毒時間為1min.在消毒0~5min時銀離子-紫外線聯合消毒的微生物滅活率增加較快,在消毒5~60min時滅活率明顯減緩,在消毒60min時細菌總數、總大腸菌群和HPC的滅活率分別為2.51lg、2.40lg和2.09lg,比銀離子消毒滅活率分別高出0.17lg、1.09lg和0.53lg.可見,銀離子-紫外線聯合消毒的總大腸菌群滅活率比銀離子消毒的有了顯著提高,細菌總數和HPC滅活率比銀離子消毒提高幅度較小,因此銀離子-紫外線聯合消毒能有效改善低投量銀離子消毒對總大腸菌群滅活效能.
2.3 生物膜表面形態(tài)變化特征
生物膜表面形態(tài)對微生物的附著過程和營養(yǎng)物質的傳遞過程會產生重要影響[17].消毒劑可造成生物膜結構破壞,改變生物膜表面官能團的種類,影響生物膜的表面形態(tài),使得生物膜出現脫落現象.圖5所示為消毒前和紫外線消毒、銀離子消毒和銀離子-紫外線聯合消毒后掛片的生物膜表面形態(tài).可以看出,消毒前的生物膜由較厚實和致密的塊狀結構組成,塊狀結構表面圓滑飽滿.經紫外線消毒后,生物膜萎縮變成小塊狀結構,生物膜表面粗糙,結構較亂但仍比較密實,只有局部出現孔洞,可見紫外線對生物膜的破壞程度較小,生物膜脫落現象不明顯.銀離子消毒后造成了較顯著的生物膜脫落現象,掛片表面已有部分裸露,生物膜呈離散的小塊狀結構,并出現較多絲網狀結構,盡管生物膜已經較為疏松,但表面仍較平滑,萎縮現象不明顯.銀離子-紫外線聯合消毒對生物膜結構的破壞程度最大,造成更嚴重的生物膜脫落現象,掛片表面已大量裸露,生物膜呈顯著離散的小塊狀結構,出現部分網狀結構,生物膜更為疏松,但塊狀表面更顯平滑、邊緣更明晰,生物膜深層也出現了萎縮現象.
從生物膜的表觀形態(tài)看,紫外線消毒更多的是對生物膜表面的微生物滅活,沒有對生物膜深層產生顯著的破壞,生物膜仍呈現較為完整的形態(tài).銀離子消毒對生物膜的深層產生了顯著破壞,生物膜整體出現了明顯的裂痕和脫落現象.銀離子-紫外線聯合消毒時,紫外線可以照射到生物膜深層,則對生物膜整體造成了更大程度的破壞,生物膜脫落程度更大.紫外線消毒是直接破壞微生物的DNA,阻止蛋白質合成而使細菌不能繁殖[18],對微生物細胞膜基本沒有破壞,這可能是紫外線消毒生物膜不易脫落的原因,而銀離子消毒可破壞微生物的表面結構,易造成生物膜脫落.可見,銀離子-紫外線聯合消毒對管壁生物膜的破壞和去除是最有效的.
未消毒 紫外線消毒
銀離子消毒 銀離子-紫外線聯合消毒
圖5 消毒前后生物膜表面形態(tài)(′20000)
Fig.5 SEM of biofilm (′20000)
生物膜脫落會造成水中濁度的增加,生物膜脫落程度也可以通過水的濁度變化看出來,圖6為3種消毒方式的水中濁度變化情況.可以看出,在消毒0~5min時紫外線消毒、銀離子消毒和銀離子-紫外線聯合消毒的水中濁度均迅速增加,在消毒5min時濁度分別由0.102NTU、0.120NTU和0.105NTU增加至0.514NTU、0.955NTU和1.57NTU,表明有大量生物脫落;在消毒5~60min時濁度增加趨勢明顯減緩,消毒60min時濁度可分別達到0.836NTU、1.84NTU和1.97NTU,與消毒5min時的濁度相比增加幅度很小.可見紫外線消毒、銀離子消毒和銀離子-紫外線聯合消毒對生物膜結構的破壞以及生物膜的脫落主要出現在消毒的0~5min內,其中紫外消毒的生物膜脫落程度最小,銀離子-紫外線聯合消毒的生物膜脫落程度相對最大,濁度變化程度與圖5的生物膜表面形態(tài)變化程度的結果是一致的.
2.4 生物膜細菌菌群變化特征
對消毒前后生物膜細菌菌群進行了16s rDNA測序分析,結果如圖7所示.可以看出,消毒前生物膜中的變形菌門(Proteobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)、酸桿菌門(Acidobacteria)和浮霉菌門(Planctomycetes)所占比例較高,分別為30.73%、28.66%、14.28%和11.78%,芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、綠彎菌門(Chloroflexi)、裝甲菌門(Armatimonadetes)、硝化螺菌屬(Nitrospirae)和疣微菌門(verrucomicrobia)所占比例較少,分別為3.06%、2.78%、2.25%、2.2%、1.44%和1.34%,其余各種菌門所占的比例均小于1.0%;可知變形菌門和厚壁菌門所占比例遠高于其他菌門,為主要優(yōu)勢菌群.與相同條件下二次供水生物膜的微生物種群的對比可以看出[19],生活熱水生物膜中變形菌門數量要多9.13個百分點,酸桿菌門、芽單胞菌門、綠彎菌門、裝甲菌門、硝化螺菌屬和疣微菌門的數量也較多,而二次供水中幾乎沒有;生活熱水中古菌門和泉古菌門含量極少,二次供水中所占比例較高,為6.84%和1.10%;生活熱水中擬桿菌門數量較少,比二次供水的低15.41個百分點.
生活熱水生物膜中的變形菌門主要為變形菌、變形菌、變形菌和變形菌,所占比例分別為13.4%、7.26%、5.39%和4.54%;其中變形菌和變形菌可利用自身胞外酶,將大分子有機污染物降解為水溶性低分子的氨基酸、單糖及無機酸等[20-21];變形菌主要為大腸桿菌、沙氏門菌等可致病的病原菌.厚壁菌門是一類腸道菌,會影響人體健康[22].硝化螺菌屬屬于亞硝酸鹽氧化菌(NOB),具有脫氮功能[23].可見,生活熱水管壁生物膜中具有多種菌類,其中病原菌可對人體健康產生威脅,其它種屬細菌也存在致病風險,尤其是對敏感人群.
消毒后的生活熱水生物膜細菌種群比例發(fā)生了較大程度變化.銀離子消毒后生物膜中的厚壁菌門和變形菌門所占比例分別減少至23.26%和26.11%,其中變形菌門中變形菌、變形菌和變形菌分別減少至10.45%、5.99%和4.01%,而變形菌由5.39%增加至5.49%,說明變形菌門中主要滅活的是變形菌和變形菌,病原菌變形菌的滅活程度相對較低.紫外線消毒后生物膜的變形菌門和浮霉菌門所占比例分別減少至19.57%和7.01%,厚壁菌門比例增加至45.91%,成為優(yōu)勢菌群.紫外線消毒中變形菌、變形菌、變形菌和δ變形菌分別減少至8.76%、4.01%、4.33%和2.37%,說明紫外線滅活變形菌的效果相對更好一些.銀離子-紫外線聯合消毒后生物膜的變形菌門、浮霉菌門和酸桿菌門所占比例分別減少至22.97%、4.15%和10.65%,厚壁菌門比例增加至49.16%,成為優(yōu)勢菌群.銀離子-紫外線聯合消毒后變形菌、變形菌、變形菌和變形菌分別減少至9.35%、5.73%、4.45%和3.34%,變形菌比例也相對有所降低.
從上述檢測結果可看出,生活熱水生物膜的微生物種群具有生物多樣性,存在一定數量的病原微生物;消毒可以在不同程度上殺滅多種微生物,但對病原微生物的滅活程度有所差異;銀離子對病原微生物的滅活程度相對較低,紫外線消毒和銀離子-紫外線聯合消毒對病原微生物的滅活程度相對較高.
3.1 銀離子投量對微生物滅活效能有顯著影響,0.05mg/L銀離子消毒60min時的細菌總數、總大腸菌群和HPC滅活率可分別達到3.10lg、3.47lg和2.04lg,具有極佳的微生物滅活效果.銀離子的總大腸菌群滅活速率較低,需要適度提高銀離子投量或延長消毒時間,保證充分的CT值.
3.2 銀離子對生活熱水生物膜的滅活作用可持續(xù)增加達12h,而且銀離子濃度的衰減速率很低,在48h內均可保持高效的微生物滅活效能.生活熱水系統(tǒng)的水力停留時間長,有助于充分發(fā)揮銀離子持續(xù)消毒作用;在消毒時間足夠長的條件下,不同銀離子濃度可以達到相近的微生物滅活效果.
3.3 紫外線、銀離子和銀離子-紫外線3種消毒方式均可在消毒0~5min內對生物膜結構造成顯著破壞,出現生物膜脫落現象;紫外線消毒時生物膜表面仍較為完整但明顯發(fā)生萎縮,銀離子消毒時生物膜出現較明顯的裂痕和脫落現象,銀離子-紫外線聯合消毒時生物膜出現深層裂痕、破碎現象,管壁部分裸露,對生物膜的破壞和脫落影響最顯著、最有效.
3.4 生活熱水管壁生物膜中的微生物種群具有生物多樣性,其中的病原菌可對人體健康產生威脅,其他菌屬也有潛在的致病風險.3種消毒方式可以在不同程度上殺滅多種微生物,但對病原微生物的滅活程度有所差異,銀離子消毒的病原微生物滅活程度相對較低,紫外線消毒、銀離子-紫外線消毒的病原微生物滅活程度相對較高.銀離子-紫外線聯合消毒可以顯著改善總大腸菌群滅活率,全面提高生物膜微生物的消毒效能,是一種有應用價值的高效的生活熱水消毒技術.
[1] 姜文源.建筑給排水技術現狀及發(fā)展趨向[J]. 給水排水, 2007,33(z2):5-17.
[2] 劉 成,曾德才,高育明,等.二次供水突發(fā)水污染事件案例分析[J]. 環(huán)境衛(wèi)生學雜志, 2014,4(5):461-463.
[3] 鄧光蔚,燕 達,安晶晶,等.住宅集中生活熱水系統(tǒng)現狀調研及能耗模型研究[J]. 給水排水, 2014,40(7):149-157.
[4] 李雨婷.建筑生活熱水安全消毒技術研究[D]. 北京:北京工業(yè)大學, 2016.
[5] Chemuliti J K, Gathura P B, Kyule M M, et al. Bacteriological qualities of indoor and out-door drinking water in Kibera sub-location of Nairobi, Kenya [J]. East Afr Med J, 2002,79(5): 271-273.
[6] 馬 穎,龍騰銳,方振東.飲用水生物穩(wěn)定性的評價體系[J]. 中國給水排水, 2004,20(12):96-98.
[7] 周玲玲,劉文君,張永吉.模擬給水管網中管壁生物膜生成特性[J]. 中國環(huán)境科學, 2008,28(1):83-86.
[8] 李雨婷,李 星,趙 鋰,等.北京地區(qū)建筑二次供水水質檢測[C]//中國建筑學會建筑給水排水研究分會第二屆第二次全體會員大會暨學術交流會,無錫, 2014:219-224.
[9] 于世明,金 玲,高一凡,等.沈陽市生活飲用水細菌學指標檢測分析[J]. 沈陽師范大學學報(自然科學版), 2010,(1):72-74.
[10] Silvestry-Rodriguez N, Bright K R, Slack D C, et al. Silver as a Residual Disinfectant To Prevent Biofilm Formation in Water Distribution Systems [J]. Applied and Environmental Microbiology, 2008,74(5):1639-1641.
[11] Birla S S, Tiwari V V, Gade A K, et al. Fabrication of silver nanoparticles by Phoma glomerata and its combined effect against Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus [J]. Letters in Applied Microbiology, 2009,48(2):173-179.
[12] 沈 晨,趙 鋰,傅文華,等.公共場所沐浴水中軍團菌殺滅技術的研究與進展[J]. 給水排水, 2012,38(8):121-125.
[13] 潘立博,胡日新,王靖宇,等.硝酸銀與傳統(tǒng)抗生素對常見細菌和真菌的殺菌能力比較[J]. 實驗動物科學, 2014,31(4):41-45.
[14] 沈 晨.生活熱水銀離子消毒技術研究[D]. 昆明:昆明理工大學, 2013.
[15] 李宗軍.大腸桿菌生長溫度、膜脂肪酸組成和壓力抗性之間的關系[J]. 微生物學報, 2005,45(3):426-430.
[16] 王書杰,張 宇.銀離子消毒劑的殺菌作用、機制、影響因素及應用[J]. 中國感染控制雜志, 2007,6(3):214-216.
[17] 相 坤.氧化劑對原水輸水管道生物作用的影響研究[D]. 北京:北京工業(yè)大學, 2015.
[18] 孫 雯.紫外線消毒對水中微生物滅活及生物穩(wěn)定性研究[D]. 青島:青島理工大學, 2009.
[19] 王 帥,楊艷玲,李 星,等.氯和氯胺沖擊消毒對二次供水管道生物膜的控制作用[J]. 哈爾濱工業(yè)大學學報, 2017,49(8):1-7.
[20] 張 斌,孫寶盛,劉慧娜,等.處理不同廢水MBR系統(tǒng)中微生物群落結構的比較[J]. 環(huán)境科學, 2008,29(10):2944-2949.
[21] 祝澤兵.供水管網中的耐氯菌群及其耐氯機制研究[D]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學, 2015.
[22] 韓 崗,馬 婧,陶士珩,等.厚壁菌門細菌及其祖先蛋白的氨基酸偏好性研究[J]. 安徽農業(yè)科學, 2011,39(30):18408-18410.
[23] Lee H, Lee S, Lee J, et al. Molecular characterization of microbial community in nitrate-removing activated sludge [J]. FEMS Microbiology Ecology, 2002,41(2):85-94.
Inactivation efficiency of silver ions-UV combined disinfection on domestic hot water microorganisms.
SHANG Si-hong1, LI Xing1*, YANG Yan-ling1, LIU Yong-wang1,2, ZHAO Li2, ZHANG Hui-jin1
(1.Beijing University of Technology, Beijing 100124, China;2.China Architecture Design & Research Group, Beijing 100044, China)., 2017,37(8):2955~2962
Effect of silver ions, silver ions-UV combined disinfection on microbes was investigated by using a domestic hot water biofilm annular reactor. The results showed that silver ion dosage had a significant effect on the inactivation of microbes. The disinfection by 0.05mg/L silver ion achieved excellent microbial inactivation effect in 60min. Low dosage of silver ion had the same disinfection efficiency when the sterilization time was increased. The inactivation rate ofby silver ion was low. Hence, adequate concentration and disinfection (CT) value need to be ensured. The concentration of silver ions attenuated slowly, resulting in high-efficiency inactivation ratio above 48h. Moreover, the significant damage to the biofilm structure was caused by all three disinfection method in a very short period. Among them, UV disinfection had the least effect on biofilm structure, while silver ion-UV combined disinfection had the greatest effect on biofilm structure. It was demonstrated by 16s rDNA approaches that the sterilization ratio of silver ions to pathogenic microorganism was relatively low and the sterilization ratio of UV and silver ion-UV combined disinfection was relatively high on the contrary. Therefore, silver ion-UV combined disinfection possessing the advantages of both UV disinfection and silver ion disinfection, comprehensively improves the domestic hot water biofilm microbial disinfection efficiency, which is a valuable technology for domestic hot water disinfection.
domestic hot water;biological safety;silver ion;UV;synergistic disinfection
X703
A
1000-6923(2017)08-2955-08
尚思宏(1992-),女,山東煙臺人,北京工業(yè)大學建筑工程學院碩士研究生,主要從事飲用水安全研究.
2017-01-17
國家科技重大專項課題(2014ZX07406002)
* 責任作者, 研究員, lixing@bjut.edu.cn