超濾膜孔徑大小約為2~50 nm,能徹底濾除水中的細菌、鐵銹、膠體等有害物質,而且可以物理消除大多數病毒,并且隨著膜表面形成濾餅層加厚可以進一步提高病毒的去除效率[36]。此外,通過調整跨膜壓力(TMP)也可以實現更高的病毒去除率。帶微量負電荷的超濾膜比帶中性電荷的超濾膜更有利于病毒的清除[36]。
反滲透膜可以看作一種離子級的過濾器,可以過濾掉幾乎所有冠狀病毒和其他絕大多數病毒,這一點已經在2003年SARS期間在國內再生水廠運行結果得到充分證明。各種市政污水深度處理工藝對病毒的去除能力不同,總結見表3。
但是,需要注意的是膜組件的斷絲率是影響病毒去除率的關鍵因素,疫情期間應切實加強膜完整性檢測。
2.4 市政污水處理廠出水中的病毒
從公共健康角度來看,可以認為污水廠進、出水中可能帶有病毒,所以,上述病毒感染人的四個條件中滿足了第一個條件,但這只是說明污水處理廠出水有病毒存在的可能性,美國進行的大量與污水回用有關的流行病研究表明,再生水利用是安全的。2003年SARS暴發高峰期間,天津市衛生防病中心對市內各污水處理廠進、出水進行了檢測,也均未發現SARS病毒。原因可能是污水處理廠正常運行時出水中病毒濃度和活性已經很低,達不到病毒的檢出條件,少數病毒隨著污水處理廠出水排放到地表水中,環境中的化學物質氧化、陽光中的紫外線等也會迅速使病毒失去活性[4]。
綜合以上研究結論可知,現有城鎮污水處理廠只要保持正常穩定運行,即可有效去除、殺滅污水的COVID-19,因此污水處理廠不會成為新冠肺炎的傳染源。
2.5 污泥處理對病毒的去除作用
污水處理過程中單純的沉淀和過濾過程僅是將病毒轉移和富集到污泥中,因此,污泥中病毒的滅活也是不可忽視的,在污泥處置時要充分考慮到相關病毒學安全性問題。而污泥的穩定化和無害化處理如脫水、堆肥、熱處理和中溫厭氧消化均可有效殺滅病毒,其中熱處理是迄今為止病毒失活效率最高的污泥處置方法。需要指出的是,活性污泥吸附的病毒仍然具有感染風險,處置過程中操作人員需要采取更為有效的防護手段。另外,已經有證據表明,剩余污泥中的水分在處置過程中可能形成氣溶膠,由于氣溶膠中的病毒附著于其他物質而處于結合狀態,可免受生物學(酶作用)和理化(溫度、pH 和紫外線等)因素的滅活作用,從而可以長期保持其感染性,這些氣溶膠如果不加處理可能產生一定風險[39]。
2.6 污水處理過程中的氣溶膠
氣溶膠是指懸浮在氣體介質中由固態或液態顆粒組成的氣態分散系統,在自然環境中普遍存在,氣溶膠顆粒粒徑一般在1~5μm。污水中氣泡在外力作用下從污水中快速逸出產生爆裂,散落出許多大量細微固液顆粒即形成氣溶膠,這個過程將會同時攜帶污水中的微生物,變成生物氣溶膠。病毒比細菌更容易被氣溶膠攜帶,有研究發現包膜病毒比非包膜病毒更容易附著在顆粒上。
目前,對污水處理中氣溶膠攜帶病毒的研究較少,且主要針對腸道病毒的研究。研究表明,水力跌落大、湍動劇烈的污水處理單元形成氣溶膠就越多。污水提升、格柵間、除渣、曝氣池、污泥濃縮池和污泥脫水機房等預處理過程氣溶膠濃度高于其他處理區域。不同處理工藝氣溶膠風險的影響因素較多,傳統市政污水處理工藝池體表面積大,工藝相對復雜,潛在產生氣溶膠的點位相對較多;MBR工藝雖然曝氣量大,但由于工藝相對較易封閉,在控制氣溶膠風險上有一定優勢[38]。也有監測發現,預處理過程氣溶膠的濃度與處理廠的規模相關,規模越大,氣溶膠濃度越高。對于近幾年興起的地下或半地下污水處理廠而言,由于其相對封閉、濕度較大,更加需要嚴格控制氣溶膠的產生,切實做好全廠氣流的組織和調控,各區域操作空間換氣量一定要小于除臭排氣量,封閉池體遠離抽氣口的一端應該適當打開,使操作空間和池體密閉空間真正形成氣體的有序負壓流動,避免形成空氣流通死區。如果簡單封閉池體、加大地下操作空間的換氣次數,反而可能會增大氣溶膠在操作空間的擴散風險。另外,研究表明生物除臭反應器在處理臭味氣體的同時還可以有效削減微生物氣溶膠[39]。
研究表明,污水系統工作人員更容易感染腸道病毒引起的疾病[40]。2003年SARS期間,WHO認為感染SARS的危險職業包括污水處理廠工人和食品及動物管理者。目前COVID-19氣溶膠傳播途徑尚待明確[41],出于安全考慮,污水處理操作人員要加強個人防護工作,佩戴手套、面罩或護目鏡和防護服,盡量避免接觸容易產生氣溶膠的區域。疫情期間排水管渠維護和清疏作業應以機械、水力為主,非特殊情況下不建議組織下井作業。對于清理出來的固體廢物必須及時用密閉運輸車輛運送到符合規定的場所最終處置。污水處理廠應立足于“以人為本”,堅持“底線思維”,充分利用在線儀表的優勢,盡量減少人工化驗檢測頻次,保障從業人員安全,保障污水處理廠的正常運行。
03 總結和展望
①受感染者的排泄物中可能存在活性COVID-19,但并不意味著病毒的主要傳播途徑發生變化,消化道(糞-口)傳播在全部傳播中的作用和意義仍需進一步研究。
②病毒感染人類需要同時具備四個條件,不能從排泄物中檢測到活體病毒,就簡單推斷出污水處理廠也會成為COVID-19病毒的傳染源。
③污水處理過程能夠有效降低病毒濃度,降低幅度可以達到1.9lg~5.0lg。污水處理廠只要保持正常穩定運行,即可徹底阻斷腸道病毒和呼吸道病毒。
④污水處理過程必須高度重視消毒處理,消毒效果排序:臭氧消毒>二氧化氯消毒>液氯消毒>次氯酸鹽消毒。
⑤必須高度重視污泥處理過程。污泥處理中脫水、堆肥、石灰處理對病毒均有殺滅作用,殺滅效果有差異。
⑥再生水處理過程可以有效去除病毒,結合工藝控制可以保障出水安全。
⑦為避免氣溶膠暴露風險,加強防護,減少人工取樣和檢測頻次,加強除臭處理,地下污水處理廠重視氣流和系統調控。
編輯:王媛媛
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