污泥厭氧消化和后續(xù)處理中沙門氏菌殺滅及VBNC發(fā)生

符 波,王 燕,姜 謙,陳 燕,劉 和 (江南大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院,環(huán)境生物技術(shù)研究室,江蘇 無錫214122)

隨著城市污水處理廠的不斷增多,污泥的產(chǎn)量也在不斷增加,污泥的土地利用處理已成為污泥資源化利用的發(fā)展方向.污泥中包含多種重金屬、有機污染物和病原微生物,尤其是未經(jīng)妥善處理的污泥中病原微生物的種類和數(shù)量繁多[1].當(dāng)這些含有病原微生物的污泥施入土壤后,對人類健康和生態(tài)環(huán)境都會帶來潛在風(fēng)險和危害.污泥厭氧消化工藝是目前研究較為深入,應(yīng)用廣泛的一種污泥處理處置方法.厭氧消化可有效減少污泥有機質(zhì)含量和體積,穩(wěn)定污泥性質(zhì),可殺死污泥中大部分病原微生物[2],有利于實現(xiàn)污泥后續(xù)無害化利用.在污泥的厭氧消化過程中,營養(yǎng)缺失、高溫、重金屬、高鹽濃度等不利環(huán)境因素常會導(dǎo)致病原菌進入有活性但不可培養(yǎng)(VBNC)狀態(tài).VBNC狀態(tài)的細(xì)菌在常規(guī)培養(yǎng)基上不能生長,但仍保持存活狀態(tài)并具有代謝活性,被認(rèn)為是細(xì)菌應(yīng)對不良環(huán)境的一種存活機制[3].VBNC狀態(tài)的細(xì)菌在一定的環(huán)境條件下會再次復(fù)蘇,因此仍具有潛在的致病性.

污泥厭氧消化工藝主要有中溫厭氧消化(MAD)、高溫厭氧消化(TAD)、高溫-中溫兩相厭氧消化(TPAD).目前研究多集中于 MAD工藝中病原菌殺滅效應(yīng),對TAD和TPAD工藝的病原菌殺滅效率關(guān)注不多,尤其是對污泥厭氧消化以及后續(xù)污泥脫水和野外堆放過程中病原菌VBNC發(fā)生情況缺乏研究.此外,VBNC狀態(tài)的細(xì)菌不能使用傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法進行計數(shù),而反轉(zhuǎn)錄定量 PCR技術(shù)(RT-qPCR)通過提取環(huán)境樣品的RNA,定量反轉(zhuǎn)錄mRNA擴增得到cDNA,即可代表微生物在采樣時即時的代謝活性[4].關(guān)于細(xì)菌VBNC研究多集中于染色和鏡檢的定性研究,RT-qPCR技術(shù)具有操作簡便快捷,檢測靈敏度高等特點,可為研究病原菌的VBNC狀態(tài)定量研究提供有力手段.

本文針對中溫厭氧消化、高溫厭氧消化、高溫-中溫兩相厭氧消化和高溫短時預(yù)處理后中溫消化4種污泥厭氧消化方式,應(yīng)用MPN培養(yǎng)法和RT-qPCR技術(shù)研究了污泥消化以及后續(xù)的離心脫水和室溫放置過程中沙門氏菌殺滅和 VBNC發(fā)生情況.研究結(jié)果有助于了解城市污泥厭氧消化方式和后續(xù)處理對腸道病原菌滅活的影響,為評價污泥排放的生物安全性和改善污泥處理工藝及決策提供參考.

1 材料與方法

1.1 污泥來源

污泥取自無錫市某污水處理廠污泥濃縮池.總固體和揮發(fā)性有機物質(zhì)的含量采用重量法,見《水和廢水監(jiān)測分析方法》[5].pH值使用實驗室用梅特勒-托利多FE20pH計測定.基質(zhì)污泥的常規(guī)指標(biāo)分析見表1.調(diào)節(jié)污泥pH值為7.2,接種沙門氏菌純培養(yǎng)物,攪拌均勻,測定基質(zhì)污泥中沙門氏菌的含量.

表1 基質(zhì)污泥的基本性質(zhì)Table 1 The basic properties of substrate sludge used in the experiment

1.2 實驗設(shè)置

設(shè)置4組厭氧消化反應(yīng)器,體積為1L,分別采用中溫厭氧消化(MAD)、高溫厭氧消化(TAD)、高溫-中溫兩相厭氧消化(TPAD)和 65℃短時預(yù)處理后中溫消化(65℃)的方式,設(shè)定中溫消化溫度為35℃,高溫消化溫度為55℃.MAD的污泥停留時間(SRT)為 20d;TAD工藝 SRT為 9d;TPAD高溫相SRT和中溫相SRT分別為5d和7d;65℃+MAD高溫預(yù)處理時間為5h,SRT為20d.每個反應(yīng)器中加入 700mL基質(zhì)污泥后,充入氮氣 3min去除頂空和液相中的氧氣,密封后根據(jù)不同消化方式置于不同溫度下進行厭氧消化.攪拌速度為100r/min.反應(yīng)器上部設(shè)有氣體收集口,下部設(shè)有取樣口.厭氧消化實驗結(jié)束后,將消化后的污泥進行離心脫水(5000r/min,30min)后置于室溫20d,并將不經(jīng)過離心脫水的消化污泥作為對照.

1.3 MPN計數(shù)法

根據(jù)《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗沙門氏菌檢驗》[6]中沙門氏菌檢測的基礎(chǔ)進行修正:稱取 5g污泥加入盛有45mL GN增菌液的250mL錐形瓶中,渦旋震蕩 5min,使之混合均勻.用 GN 增菌液稀釋混勻的泥水混合物,得到各個稀釋梯度,每個稀釋度設(shè)3個重復(fù),于37℃培養(yǎng)18～24h.然后移取各管中菌液0.5mL加入到裝有5mL四硫酸鈉煌綠增菌液(TTB)的試管中,37℃培養(yǎng) 18～24h.再分別用接種環(huán)取各管中的菌液一環(huán)劃線接種到亞硫酸鉍瓊脂(BS)平板上,37℃培養(yǎng)40～48h,觀察各個平板上生長的菌落.根據(jù)生化鑒定結(jié)果,確定MPN結(jié)果,用MPN計數(shù)軟件計算得出污泥中最大可能的沙門氏菌濃度.

1.4 RT-qPCR定量分析

取2g污泥震蕩混勻,采用土壤RNA提取試劑盒(美國,Mobio公司)進行RNA提取,RNA提取步驟按照說明書進行,提取的RNA樣品于-80℃保存.提取的RNA樣品經(jīng)DNA降解酶DNase I處理后立即進行RT-qPCR定量.

沙門氏菌擴增基因為 invA[7],擴增引物序列為:5'-ACAGTGCTCGTTTA CGACC-3',5'-ACTGGTACTG ATCGATAAT-3',擴增片段大小為243bp,引物由上海生工生物工程有限公司合成.使用One step SYBR Primescript RT-PCR試劑盒進行RT-qPCR擴增(中國,大連寶生物公司).反應(yīng)體系為25μL,擴增反應(yīng)體系為2×One Step SYBR RT-PCR Buffer Ⅲ 12.5μL, TaKaRa Ex Taq HS(5U/Μl) 0.5μL, PrimeScript RT Enzyme MixⅡ0.5μL, PCR Forward Primer(10μmol/L)0.5μL,PCR Reverse Primer(10μmol/L)0.5μL,模板 RNA 2μL,RNase Free dH2O 8.5μL.擴增條件為逆轉(zhuǎn)錄過程:42℃,30min,95℃,10s;PCR過程共55個循環(huán),條件為 95℃變性 30s,55℃退火 30s,72℃延伸30s.RT-qPCR擴增儀為Qiagen公司Rotor-Gene Q qPCR 擴增儀,實驗數(shù)據(jù)用Rotor-Gene Q軟件進行分析.所有樣品均進行3次平行實驗.

將提取沙門氏菌純菌液得到的RNA樣品進行10倍梯度稀釋,共9個梯度,將RT-qPCR 定量得到的熒光閾值(Ct)與 MPN計數(shù)結(jié)果進行線性相關(guān)性分析,建立RT-qPCR與MPN兩種計數(shù)方法之間的標(biāo)準(zhǔn)曲線.RT-qPCR方法可定量所有具有活性的沙門氏菌,包括可培養(yǎng)的沙門氏菌和VBNC狀態(tài)的沙門氏菌.RT-qPCR標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的活性菌數(shù)量與MPN法得到的可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量之間的差值即為VBNC狀態(tài)的細(xì)菌數(shù)量.

1.5 病原菌殺滅動力學(xué)分析

實驗中病原菌滅活的動力學(xué)常數(shù)計算參考下列一級動力學(xué)方程.

式中:c為t時刻污泥中病原菌含量,MPN/g DW;c0為初始污泥中病原菌含量,MPN/g DW;k為一級動力學(xué)反應(yīng)速率常數(shù);t為時間,d.運用 OriginPro 8.1軟件結(jié)合本文數(shù)據(jù)進行擬合來計算一級殺滅速率常數(shù).

2 結(jié)果與討論

2.1 污泥厭氧消化過程中沙門氏菌的含量變化

65℃+MAD、MAD、TAD和TPAD消化過程中的沙門氏菌含量變化如圖1所示.其中65℃+MAD和TPAD工藝中污泥的初始沙門氏菌含量為 8.7log MPN/g DW(以污泥干重計),TAD 和MAD的污泥初始沙門氏菌含量為9.7log MPN/g DW.污泥經(jīng)過65℃預(yù)處理5h后其中的沙門氏菌含量下降為5.1log MPN/g DW,下降了3.6個數(shù)量級,后續(xù)的中溫消化d下降為3.1log MPN/g DW,下降了2.0個數(shù)量級.MAD污泥經(jīng)過20d消化后沙門氏菌含量下降為 6.9log MPN/g DW,下降了2.8個數(shù)量級.TAD污泥經(jīng)過9d消化后其中沙門氏菌含量低于檢測限.TPAD污泥經(jīng)過55℃高溫相 5d消化后其中沙門氏菌含量下降為 2.1log MPN/g DW,下降了 6.6個數(shù)量級,后續(xù)的中溫消化階段其中沙門氏菌含量低于檢測限.

美國環(huán)境保護署(USEPA)根據(jù)病原菌的含量,將土地利用的污泥產(chǎn)品分為 A、B兩級[8]:A級要求污泥中的糞大腸菌濃度＜103MPNs/g DW或沙門氏菌濃度＜3MPNs/g DW;B級則要求糞便大腸菌濃度幾何平均值＜2×106MPNs/g DW.歐洲國家對污泥土地利用的沙門氏菌作了相關(guān)規(guī)定,法國標(biāo)準(zhǔn)要求＜8MPN/10g DW[9],意大利要求＜1000MPN/g DW[10],而波蘭則要求污泥中不許含有沙門氏菌否則不能進行農(nóng)用[11].我國最新頒布的城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918–2002)[12]中對污泥土地利用中的沙門氏菌數(shù)量沒有明確規(guī)定.本研究中,TAD和TPAD工藝消化的污泥中沙門氏菌含量都低于檢測限,未檢出其存在.表明污泥經(jīng)過TAD和TPAD工藝處理后病原菌含量可達到美國的A級標(biāo)準(zhǔn).65℃+MAD和 MAD工藝消化的污泥中沙門氏菌濃度則高于各國標(biāo)準(zhǔn),這與基質(zhì)污泥中接種了沙門氏菌使得初始沙門氏菌數(shù)量很高(108～109MPN/g DW)有較大關(guān)系.

圖1 污泥厭氧消化過程中沙門氏菌的含量變化Fig.1 The change in densities of Salmonella spp. in sewage sludge during anaerobic digestions

假設(shè)污泥厭氧消化工藝中病原微生物滅活符合一級動力學(xué)方程,結(jié)合本文數(shù)據(jù)擬合計算得到的最適一級殺滅速率常數(shù)如表 2所示.可見利用一級動力學(xué)方程來描述污泥中沙門氏菌失活情況是可行的,4種消化方式中沙門氏菌殺滅均符合一級動力學(xué)方程.不同消化方式的沙門氏菌殺滅速率常數(shù)也不同,本研究中 65℃+MAD、MAD、TAD和 TPAD的殺滅速率常數(shù)分別為39.64,0.21,3.75,2.96d-1.由此可見,溫度升高可加速沙門氏菌的殺滅速率,使得病原菌殺滅率達到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間縮短.

從 4種污泥厭氧消化方式對沙門氏菌的滅活效率來看,其排序為TAD=TPAD＞65℃+MAD＞MAD;從沙門氏菌的殺滅速率來看,排序為 65℃+MAD ＞ TAD＞TPAD＞MAD(表 2).中溫厭氧消化對污泥中沙門氏菌的滅活效果相對較差,殺滅速率相對較慢,而高溫對病原菌的滅活效果顯著增加,尤其是高溫短時預(yù)處理使得殺滅速率明顯加快.對于65℃+MAD、TAD、TPAD這3種工藝,高溫是其高溫厭氧消化病原菌滅活的關(guān)鍵因素[13],對于大多數(shù)病原菌,溫度 55～65℃是其致死溫度.對于MAD工藝,消化溫度35℃是腸道病原微生物生長的適宜溫度.因此,溫度不是中溫厭氧消化病原菌殺滅的首要因素,其他因素如營養(yǎng)物質(zhì)限制和產(chǎn)甲烷菌等其他厭氧菌的微生物競爭可能是導(dǎo)致消化污泥中病原菌滅活的原因[14].

表2 污泥厭氧消化的沙門氏菌的一級殺滅動力學(xué)常數(shù)Table 2 First-order inactivation rate constants of pathogens in anaerobic digestions

2.2 消化污泥離心脫水和室溫放置過程中沙門氏菌的含量變化

污水處理廠的消化后污泥通常會經(jīng)過脫水后外運,本實驗對污泥進行離心脫水并進行室溫放置,比較 4種消化方式的消化污泥在后續(xù)處理過程中沙門氏菌的含量變化,結(jié)果如圖2a所示.

消化污泥經(jīng)過離心脫水后沙門氏菌均存在不同程度的數(shù)量增加,65℃+MAD污泥脫水后沙門氏菌含量為5.4log MPN/g DW,增加了2.4個數(shù)量級.MAD污泥脫水后沙門氏菌含量為8.0log MPN/g DW,增加了 1.1個數(shù)量級.TAD污泥脫水后其中沙門氏菌含量為 3.7log MPN/g DW,增加了3.7個數(shù)量級.TPAD污泥脫水后其中沙門氏菌含量為2.5log MPN/g DW,增加了2.5個數(shù)量級.經(jīng)過后續(xù)的20d常溫放置后,最終TAD和 TPAD中沙門氏菌含量都低于檢測限,65℃+MAD中沙門氏菌含量降低為 2.7log MPN/g DW,MAD污泥脫水后其中沙門氏菌含量下降為4.1log MPN/g DW.

圖2 消化污泥離心脫水后放置和直接放置過程中沙門氏菌的含量變化Fig.2 The change in densities of Salmonella spp. in digested sludge after centrifuge dewatering and without centrifuge dewatering during storage at room temperature

為了比較離心脫水對消化污泥中沙門氏菌數(shù)量的影響,同時將部分消化后的污泥不經(jīng)過離心脫水而直接進行室溫放置,結(jié)果如圖 2b所示.其中TAD和TPAD的消化污泥在室溫放置過程中沙門氏菌含量一直低于檢測限,65℃+MAD的消化污泥則一直處于下降趨勢,20d后其含量低于檢測限,下降了3.1個數(shù)量級.MAD的消化污泥中沙門氏菌也逐漸減少,放置 20d后降低為4.6log MPN/g DW,下降了2.3個數(shù)量級.

由圖 2可知,室溫放置20d,不同消化工藝的消化污泥均有 2～3個數(shù)量級的下降,這表明消化污泥在室溫放置過程中可進一步滅活病原菌.這可能是由于室溫放置過程中營養(yǎng)物質(zhì)不斷被消耗引起的,病原菌因營養(yǎng)物質(zhì)不足而逐漸減少[14].此外,也可能是消化污泥的理化性質(zhì)發(fā)生了變化引起病原菌生長環(huán)境條件的改變,例如VFA、氨氮等物質(zhì)的累積以及 pH值等,導(dǎo)致了病原菌滅活.產(chǎn)甲烷菌及其他厭氧菌的抑制作用也可能對病原菌滅活有促進作用.

厭氧消化后污泥脫水處理后存在沙門氏菌濃度明顯增加的現(xiàn)象,即病原菌的重新生長現(xiàn)象,且再生長病原菌的數(shù)量多少次序分別為TAD＞TPAD＞65℃+MAD＞MAD.Higgins 等[15]研究了消化污泥中糞大腸桿菌群在離心脫水后的復(fù)活和生長,結(jié)果顯示高溫消化后的污泥離心脫水后大腸桿菌含量增加了約4個數(shù)量級.Qi等[16]發(fā)現(xiàn)對中溫消化后的污泥離心脫水,糞大腸桿菌含量增加了約 1個數(shù)量級,而對高溫消化的污泥離心脫水后,糞大腸桿菌數(shù)量顯著增加了幾個數(shù)量級.

2.3 污泥厭氧消化過程中沙門氏菌VBNC狀態(tài)的發(fā)生

圖3 污泥65℃+MAD、MAD、TAD和TPAD過程中VBNC沙門氏菌的含量Fig.3 The logarithmic densities of VBNC Salmonella spp.in sewage sludge during 65℃+MAD、MAD、TAD and TPAD

MPN法屬于傳統(tǒng)的培養(yǎng)法,只能對可培養(yǎng)的細(xì)菌進行計數(shù).RT-qPCR方法是通過提取細(xì)菌的RNA,然后運用反轉(zhuǎn)錄PCR將mRNA擴增得到cDNA,然后再運用定量PCR對cDNA進行定量表征.因此,RT-qPCR方法可定量所有具有活性的細(xì)菌,包括可培養(yǎng)的細(xì)菌和 VBNC 狀態(tài)的細(xì)菌[17].根據(jù)Ct-MPN的標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的活性菌數(shù)量與MPN法得到的可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量之間的差值即為VBNC狀態(tài)的細(xì)菌數(shù)量.

消化前污泥VBNC狀態(tài)細(xì)菌較少,僅為0.2個數(shù)量級(圖 3),甚至具有活性的沙門氏菌數(shù)量略低于可培養(yǎng)菌計數(shù)結(jié)果,這可能是由于 RNA的提取效率或污泥樣品存在 PCR抑制劑導(dǎo)致的.污泥經(jīng)過TAD和TPAD消化后的VBNC沙門氏菌含量分別為 6.3×103和 1.6×104MPN/g DW,而 65℃+MAD和MAD工藝則分別為63和80 MPN/g DW.

Higgins等[15]利用傳統(tǒng)培養(yǎng)法和qPCR兩種定量方法研究污泥中大腸桿菌的變化時發(fā)現(xiàn),對于高溫厭氧消化污泥,qPCR方法定量的大腸桿菌數(shù)量高于傳統(tǒng)培養(yǎng)法計數(shù)結(jié)果5個數(shù)量級,即表明可能有不可培養(yǎng)的病原菌的存在;而對于中溫厭氧消化污泥,qPCR結(jié)果高于傳統(tǒng)培養(yǎng)法 1個數(shù)量級.以DNA 為基礎(chǔ)的qPCR檢測手段具有一個明顯的缺點,即無法區(qū)分細(xì)胞的死活,死細(xì)胞或自由狀態(tài)的DNA 已經(jīng)沒有危害性卻仍然被檢測出來,導(dǎo)致假陽性結(jié)果.而 mRNA 由于在細(xì)胞代謝中的中心地位及其非常短暫的半衰期,是細(xì)胞存活的一個很好的標(biāo)志,因此 RT-qPCR技術(shù)為研究病原菌的VBNC狀態(tài)定量研究提供了有力手段.

目前已有大量不同細(xì)菌能進入VBNC 狀態(tài)的研究報道,并且VBNC狀態(tài)被認(rèn)為是細(xì)菌應(yīng)對不良環(huán)境條件的生存策略[18].寡營養(yǎng)、高/低溫、高壓、pH 值或鹽度的劇烈變化等一些環(huán)境因子都可能引起細(xì)菌的一系列變化,包括細(xì)胞形態(tài)變化、主要大分子的密度及結(jié)構(gòu)變化以及在固體或液體培養(yǎng)基中生長能力的改變等,而可能最終導(dǎo)致細(xì)菌進入 VBNC 狀態(tài).其中,溫度可能是誘導(dǎo)細(xì)菌進入VBNC狀態(tài)的最顯著的因子[19],本研究表明了TAD和TPAD的消化污泥中VBNC沙門氏菌含量高于 65℃+MAD 和 MAD消化污泥2～3個數(shù)量級,長時間的高溫會促使更多的沙門氏菌進入VBNC狀態(tài).

2.4 消化污泥離心脫水和放置過程中VBNC沙門氏菌含量的變化

消化污泥經(jīng)過離心脫水處理后VBNC沙門氏菌含量為1～32 MPN/g DW之間,降低了約1～3個數(shù)量級.脫水的消化污泥經(jīng)過室溫放置 20d后,VBNC沙門氏菌數(shù)量為10～500MPN/g DW.

表3 消化污泥離心脫水和室溫放置過程中VBNC狀態(tài)沙門氏菌的含量(log MPN/g DW)Table 3 The logarithmic densities of VBNC Salmonella spp. in digested sludge after centrifuge dewatering and storage (log MPN/g DW)

針對消化污泥進行離心脫水后其中常見病原指示菌增加的現(xiàn)象,近些年來一些研究者提出了一些觀點:(1)由于對病原菌的計數(shù)方法存在客觀的誤差性,可能會導(dǎo)致結(jié)果不同,且對消化污泥的計數(shù)是對液體中病原菌的計數(shù)而對離心脫水后的污泥的計數(shù)是對固體中病原菌的計數(shù),可能會引起誤差[16];(2)消化污泥在離心的過程中,由于剪切力的作用,使污泥中含有的能被病原菌利用的營養(yǎng)物質(zhì)重新暴露,這些暴露出來的營養(yǎng)物質(zhì)再次被病原菌利用從而導(dǎo)致病原菌再次增加[20];(3)在離心脫水工藝過程中添加的絮凝劑被微生物降解利用,所以被病原菌作為營養(yǎng)基質(zhì)利用而使病原菌數(shù)量增加[21].(4)糞大腸菌數(shù)量增加,并不是由于離心過程中微生物的生長,而可能是高溫消化引起糞大腸菌暫時失去活性,此后又恢復(fù)活性而造成的[15-16].

本實驗在相同條件下對 4種不同消化方式得到的消化污泥離心脫水后進行計數(shù),得到沙門氏菌含量增加幅度不同,基本排除了計數(shù)方法和絮凝劑對病原菌數(shù)量增加的影響.分析其原因認(rèn)為可能是由于高溫的消化過程導(dǎo)致部分沙門氏菌進入VBNC狀態(tài),離心脫水過程中由于剪切力作用導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)釋放或者水相中的VFA和氨氮等抑菌物質(zhì)濃度下降使得環(huán)境條件改變有利于病原菌生長,這時進入VBNC狀態(tài)的沙門氏菌開始復(fù)活生長,使得 MPN計數(shù)法檢測得到的可培養(yǎng)沙門氏菌數(shù)量增加,即報道的污泥離心脫水后病原菌再生長現(xiàn)象.Reissbrodt等[22]曾向含大腸桿菌的基質(zhì)中添加自身誘導(dǎo)物質(zhì)后發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)培養(yǎng)法的計數(shù)結(jié)果顯著增加,說明環(huán)境條件的改善能夠引起處于VBNC狀態(tài)病原菌的快速復(fù)蘇.

值得注意的是,盡管通過 MPN法檢測的TAD和TPAD工藝消化后以及室溫放置的消化污泥中沙門氏菌已低于檢測限,即可培養(yǎng)的細(xì)菌為零,但是仍有2～4個數(shù)量級的VBNC狀態(tài)沙門氏菌的存在.上述結(jié)果表明,MPN法只能檢測可培養(yǎng)的病原菌含量,不能檢測處于VBNC狀態(tài)的病原菌,而該部分細(xì)菌在適宜條件能復(fù)活,仍具有致病性[18].所以傳統(tǒng)培養(yǎng)法應(yīng)用于污泥中病原菌的檢測需考慮其局限性,根據(jù)傳統(tǒng)培養(yǎng)法檢測結(jié)果評價污泥排放的生物安全性需慎重.

3 結(jié)論

3.1 不同的厭氧消化處理工藝對污泥中沙門氏菌的滅活效果不同,中溫厭氧消化和高溫預(yù)處理后中溫消化的沙門氏菌分別降低了2.8和5.6個數(shù)量級,高溫厭氧消化和高溫-中溫兩相厭氧消化的滅活效果顯著,經(jīng)此兩種工藝處理后沙門氏菌含量均低于檢測限.沙門氏菌的殺滅速率常數(shù)排序為 65℃+ MAD＞TAD＞TPAD＞MAD.結(jié)果顯示高溫對病原菌的滅活效果顯著增加,高溫短時預(yù)處理使得殺滅速率明顯加快.

3.2 離心脫水會引起消化污泥中沙門氏菌數(shù)量增加現(xiàn)象,經(jīng)過離心脫水處理,中溫厭氧消化、高溫預(yù)處理后中溫消化、高溫厭氧消化和高溫-中溫兩相厭氧消化的消化污泥中沙門氏菌分別增加了1.1、2.4、3.7和2.5個數(shù)量級.室溫放置會導(dǎo)致消化后污泥中沙門氏菌含量進一步下降.

3.3 城市污泥經(jīng)高溫和高溫-中溫兩相厭氧消化后VBNC沙門氏菌數(shù)量高于中溫和高溫預(yù)處理后中溫消化 2個數(shù)量級,表明長時間的高溫厭氧消化易導(dǎo)致沙門氏菌進入VBNC狀態(tài).但經(jīng)過離心脫水處理后,VBNC沙門氏菌數(shù)量明顯降低,約為 1～3個數(shù)量級,表明消化后污泥中部分VBNC沙門氏菌在離心脫水過程中出現(xiàn)了復(fù)活生長.

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