戴曉虎:污水處理廠污泥中病毒的賦存特性及處理處置過(guò)程中暴露風(fēng)險(xiǎn)防控研究進(jìn)展
1 引言
一段時(shí)間以來(lái),由2019-nCoV病毒引發(fā)的COVID-19新冠肺炎疫情牽頭全國(guó)億萬(wàn)人民的心,是繼2003年SARS疫情后我國(guó)發(fā)生的又一次重特大疫情,引發(fā)世界各國(guó)的關(guān)注。近日,國(guó)內(nèi)鐘南山院士團(tuán)隊(duì)從新冠肺炎患者糞、尿中分離出2019-nCoV新型冠狀病毒,警示存在“糞-口”、“糞-呼吸”的可能性。新冠病毒(2019-nCoV)與SARS-CoV、MERS-CoV、Ebolavirus、H5N1等一樣,均屬于包膜病毒。一些臨床報(bào)告表明SARS-CoV、禽流感病毒等包膜病毒可通過(guò)感染患者的糞便排出體外,進(jìn)而通過(guò)排水系統(tǒng)進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。相關(guān)存活性研究表明,許多包膜病毒隨糞便進(jìn)入城市污水系統(tǒng)后,可在幾天到幾個(gè)月內(nèi)仍具有感染能力。與此同時(shí),污泥富含有機(jī)物,導(dǎo)致其容易吸附大量的病毒,有研究表明,人體排泄的100多種病毒可能吸附在污泥中,由此保護(hù)病毒免受消毒滅活。因此,需重視隨糞便排出的2019-nCoV新型冠狀病毒進(jìn)入城市污水系統(tǒng)后,通過(guò)污泥進(jìn)行二次傳播及暴露的風(fēng)險(xiǎn)。
截止2018年我國(guó)縣級(jí)以上城市污水處理廠污泥已達(dá)到6765萬(wàn)噸(含水率80%計(jì)),且每年以5%-8%的比例增長(zhǎng),預(yù)計(jì)2020~2025年間,我國(guó)污泥年產(chǎn)量將突破8000萬(wàn)噸(含水率80%計(jì))。由于污泥復(fù)雜的特性及廣泛的來(lái)源,不僅含有有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也含有病毒、致病菌、寄生蟲卵、重金屬等有毒有害物質(zhì)。目前我國(guó)污水廠污泥廠區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了濃縮脫水等減量化處理,正在大力推進(jìn)污泥穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化處理處置,對(duì)于污泥衛(wèi)生化處理的要求關(guān)注度較少。已有《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)》(GB24188-2009)、《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-2018)等污泥處理處置標(biāo)準(zhǔn)對(duì)糞大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)、寄生蟲卵等進(jìn)行限值控制,但尚未涉及到病毒的控制值。污水廠污泥處理處置環(huán)節(jié)中病毒的賦存、傳播、滅活及暴露風(fēng)險(xiǎn)還不夠清晰,需加強(qiáng)污泥衛(wèi)生化相關(guān)的基礎(chǔ)理論及技術(shù)方面的研究。
本文系統(tǒng)總結(jié)國(guó)內(nèi)外污水處理廠污泥中病毒的賦存特征、滅活特性、傳播途徑、風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)等方面的研究進(jìn)展,并提出存在的問(wèn)題,以便為疫情期間污水廠污泥中新冠病毒的風(fēng)險(xiǎn)防控,以及對(duì)未來(lái)加強(qiáng)相關(guān)方面的研究及標(biāo)準(zhǔn)制定提出了建議。
2 污泥中病毒的賦存特征
2.1 污泥中的病毒
病毒是一種含核酸(DNA或RNA)、依靠宿主活細(xì)胞增殖的非細(xì)胞型生物。按感染對(duì)象的不同,可分為細(xì)菌病毒、植物病毒、動(dòng)物病毒等。根據(jù)有無(wú)包膜可分為包膜病毒(如冠狀病毒)和無(wú)包膜病毒(如腸道病毒),其中研究表明包膜類病毒在環(huán)境中更易失活。研究發(fā)現(xiàn)病毒可隨糞便進(jìn)入污水收集系統(tǒng),進(jìn)而吸附在污泥,因此,新冠病毒可能也存在類似現(xiàn)象。目前污泥中已被檢出含有多種病毒,如腸道病毒(Enteroviruses)、腺病毒(Adenovirus)、甲型肝炎病毒(Hepatitis A virus)、輪狀病毒(Rotavirus)、皰疹病毒(Herpesvirus)、乳頭瘤病毒(Papillomavirus)、博卡病毒(Bocavirus)、冠狀病毒HKU1(Coronavirus HKU1)等。污泥中一些常見(jiàn)病毒的類型及濃度如表1所示。
腸道病毒(Enterovirus):?jiǎn)握淩NA病毒,無(wú)包膜,主要包括脊髓灰質(zhì)炎病毒(Poliovirus)、埃可病毒(Echovirus)、柯薩奇病毒(Coxsackievirus)等,可引起脊髓灰質(zhì)炎、心肌炎等疾病,主要通過(guò)糞-口和呼吸道感染傳播。Sidhu和Toze報(bào)道稱由于污泥的吸附作用,污泥中腸道病毒的濃度往往高于污水廠進(jìn)水中的濃度,同時(shí)其對(duì)消毒劑的耐受性較強(qiáng),導(dǎo)致存活時(shí)間也較長(zhǎng),因此認(rèn)為未消毒處理的污泥土地利用時(shí)存在風(fēng)險(xiǎn)。
腺病毒(Adenovirus):線性雙鏈DNA病毒,無(wú)包膜,可引起呼吸道疾病。研究表明,腺病毒可在污泥中大量存在(約1.3×102-7.96×105GC/L)。Gerba等發(fā)現(xiàn)對(duì)免疫功能低下的癌癥患者,腸道腺病毒可導(dǎo)致53%-69%的死亡率,同時(shí)與其他腸道病毒相比,腺病毒對(duì)紫外線和熱的耐受力更強(qiáng),因而可在環(huán)境中存活更長(zhǎng)的時(shí)間。
輪狀病毒(Rotavirus):雙鏈RNA病毒,無(wú)包膜,具有雙層衣殼,主要經(jīng)糞-口途徑或呼吸道途徑傳播。Arraj等]報(bào)道稱與脊髓灰質(zhì)炎病毒相比,污泥對(duì)輪狀病毒的吸附能力較弱,其在污泥中的濃度較低。
甲型肝炎病毒(Hepatitis A virus):?jiǎn)握淩NA病毒,無(wú)包膜,主要通過(guò)糞-口傳播,可引起人類腸道肝炎。Straub等用PCR檢測(cè)未消化污泥和消化污泥中的甲型肝炎病毒時(shí)發(fā)現(xiàn)8個(gè)樣本中有7個(gè)均可檢測(cè)到該病毒,認(rèn)為該病毒廣泛存在于污泥中,但尚不能判斷它們是否仍具有感染活性。
星狀病毒(Astrovirus):?jiǎn)握淩NA病毒,球形、無(wú)包膜,可引起幼小動(dòng)物產(chǎn)生腹瀉癥狀,可通過(guò)糞-口傳播。有研究表明污泥中可檢測(cè)到星狀病毒,但其詳細(xì)報(bào)道不多。
目前關(guān)于污泥中病毒的報(bào)道主要是無(wú)包膜病毒,關(guān)于包膜病毒報(bào)道較少,這可能是由于包膜病毒在城市污水中濃度較低、且被認(rèn)為易降解,因而一直以來(lái)在污水污泥中沒(méi)有得到足夠的關(guān)注。然而,2013年Bibby等對(duì)美國(guó)5個(gè)污水處理廠中的污泥進(jìn)行鳥(niǎo)槍病毒基因組學(xué)研究時(shí)發(fā)現(xiàn)污泥中冠狀病毒HKU1的檢出率超過(guò)80%,且相對(duì)豐度較高,應(yīng)加強(qiáng)重視污泥中冠狀病毒等包膜類病毒的存活與滅活。
據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,冠狀病毒(Coronavirus)為單正鏈RNA病毒,有包膜,宿主為脊椎動(dòng)物(如人、鼠、豬、牛等),可造成呼吸系統(tǒng)感染等人類疾病,室溫條件下,SARS冠狀病毒GVU6109株可在堿性pH的腹瀉糞便中能存活4d,在呼吸道中存活17d。
綜上,目前污水廠污泥中檢出率和濃度相對(duì)較高的主要是無(wú)包膜類的病毒(如腸道病毒),但隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)冠狀病毒等包膜類病毒的重視,包膜類病毒在污泥中的檢出和存活也逐漸受到關(guān)注,未來(lái)對(duì)污泥中病毒的種類(包膜類和無(wú)包膜類病毒)的認(rèn)識(shí)也會(huì)逐步提升。
2.2 污泥中病毒的檢測(cè)方法
污泥中病毒的檢測(cè)通常包括三個(gè)過(guò)程,即洗脫、濃縮和檢測(cè)。
病毒的洗脫是通過(guò)洗脫液將病毒和污泥分離,主要洗脫液包括10%牛肉提取液、酸沉淀后牛肉浸液、明礬沉淀后Tris緩沖液等。Monpoeho等對(duì)比了8種洗脫方法,發(fā)現(xiàn)0.03M NaCl-7%牛肉提取物(pH 7.5)和10%牛肉提取物(pH 9)兩種洗脫方法,更利于后續(xù)病毒的細(xì)胞培養(yǎng)和PCR檢測(cè)。Sano等認(rèn)為傳統(tǒng)的牛肉提取液含有的蛋白質(zhì)、腐殖酸等物質(zhì)不利于后續(xù)基因的擴(kuò)增,因而開(kāi)發(fā)了酶病毒洗脫法(EVE),研究表明溶菌酶等與RT-PCR結(jié)合可使病毒回收率達(dá)到31%,是使用10%牛肉提取液洗脫法的4倍左右。
病毒的濃縮可提高其檢出率,并減小洗脫液的體積,主要包括聚乙二醇濃縮法、超速離心法、過(guò)濾法(超濾法、膜過(guò)濾法等)、有機(jī)絮凝法等。Prado等發(fā)現(xiàn)與直接超速離心濃縮法相比,基于牛肉提取液洗脫法的超速離心法更適合污泥中人腺病毒HAdV、輪狀病毒RV-A和諾如病毒NoV-GII的濃縮與檢測(cè)。
病毒的檢測(cè)常采用細(xì)胞培養(yǎng)法、免疫學(xué)檢測(cè)法(免疫熒光法(IFA)、酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA))和分子生物學(xué)檢測(cè)法(PCR、基因芯片等)。細(xì)胞培養(yǎng)法作為傳統(tǒng)的病毒檢測(cè)方法,直接通過(guò)細(xì)胞病變及死亡情況來(lái)表征污泥中病毒濃度及其感染活性,檢測(cè)便捷、直觀,但檢測(cè)周期較長(zhǎng)、檢測(cè)病毒類型有限(僅適合可分離培養(yǎng)病毒,對(duì)諾如病毒、星狀病毒、沙坡病毒等病毒難以分離培養(yǎng)無(wú)法檢測(cè))。同時(shí),免疫學(xué)檢測(cè)法(如免疫熒光法IFA、酶聯(lián)免疫吸附法ELISA)用于污泥病毒檢測(cè),常存在檢出限高、靈敏度低等問(wèn)題。
分子生物學(xué)檢測(cè)法具有快速、高效、靈敏、特異等特點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用,可同時(shí)對(duì)多種病原微生物進(jìn)行快速分析檢測(cè),主要方法包括聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)、基于核酸序列擴(kuò)增(NASBA)、環(huán)介導(dǎo)等溫核酸擴(kuò)增技術(shù)(LAMP)、基因芯片等,同時(shí)可與細(xì)胞培養(yǎng)法、免疫技術(shù)結(jié)合使用,如抗原捕獲PCR(AC-PCR)方法。采用PCR技術(shù)檢測(cè)污泥病毒時(shí),提取液中的腐殖酸、無(wú)機(jī)鹽等會(huì)對(duì)PCR造成抑制作用,可利用聚乙二醇沉淀、樹(shù)脂過(guò)濾等方法消除這些影響。此外,Chen等采用基因芯片特異型雜交可對(duì)8種冠狀病毒進(jìn)行特異性鑒定和鑒別時(shí),其靈敏度比PCR高1000倍,且可同時(shí)用于8種冠狀病毒感染的診斷。但是,分子生物學(xué)方法也存在無(wú)法區(qū)分感染性和非感染型病毒顆粒的不足。因此,在實(shí)際應(yīng)用時(shí),應(yīng)根據(jù)檢測(cè)需求,結(jié)合目標(biāo)病毒與污泥泥質(zhì)的特點(diǎn),選擇合適的分析方法。
對(duì)于污泥中腸道病毒和輪狀病毒的檢測(cè),美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(USEPA)采用10%牛肉提取液作為洗脫液,進(jìn)而利用有機(jī)絮凝法進(jìn)行病毒的濃縮,最后使用BGM細(xì)胞系進(jìn)行噬菌斑分析,以定量檢測(cè)病毒,但該方法并不能準(zhǔn)確檢測(cè)所有腸道病毒,其定量性能很大程度上與污泥類型和性質(zhì)有關(guān)。
污泥中病毒種類眾多,能否找到可以表征污泥病毒性的指示病毒,以及如何快速表征污泥病毒活性是目前研究者們關(guān)注的重點(diǎn)。Bibby等利用病毒宏基因組學(xué)揭示了污泥中病毒多樣性,并認(rèn)為病毒宏基因組學(xué)可結(jié)合qPCR、細(xì)胞培養(yǎng)法等病毒檢測(cè)數(shù)據(jù),為病毒在污泥中的傳播及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供數(shù)據(jù)支撐。與此同時(shí),噬菌體如體細(xì)胞大腸桿菌噬菌體(SOMCPH)常被用于指示污水污泥中的腸道病毒。澳大利亞等國(guó)家已經(jīng)將SOMCPH添加到污泥衛(wèi)生化處理的標(biāo)準(zhǔn)中,并采用雙層瓊脂技術(shù)、直接提取等提取方法,結(jié)合RT-PCR檢測(cè)污泥中的SOMCPH。但目前研究的噬菌體更多用來(lái)指示污泥中的腸道病毒,尚不清楚是否能指示其他類型的病毒,因此需繼續(xù)探索適用于污泥中其他病毒污染的表征方法。
2.3 污泥中病毒的存活
病毒離開(kāi)寄主后不能繁殖,但可以在污泥中存活一定時(shí)間。研究表明將含有病原微生物的污泥進(jìn)行土地利用后,發(fā)現(xiàn)兩周后土壤中未檢測(cè)到腸道病毒;大腸桿菌、糞大腸菌群和腸球菌等致病菌在2個(gè)月內(nèi)緩慢下降,但產(chǎn)氣莢膜梭菌濃度變化不大,這表明不同病原微生物的存活特性不同。同時(shí),污泥中病毒的存活時(shí)間與外界環(huán)境因素有重要關(guān)系,如溫度、pH、濕度、污泥組分等。
溫度的影響:溫度升高,會(huì)造成病毒的蛋白質(zhì)變性,酶類活性消失,從而造成病毒的存活率和存活時(shí)間降低。實(shí)驗(yàn)室條件下,污泥中不同溫度下豬瘟皰疹病毒(SuHV-1)的存活時(shí)間不同:50℃存活時(shí)間不到1h;40℃存活時(shí)間為4d;30℃存活時(shí)間為34d。感染性極強(qiáng)的SARS(SARS-CoV)病毒常溫下可在人的糞便和尿液中穩(wěn)定存活1-2d,而在4℃和-80℃環(huán)境下至少可存活4d。Schwarz等研究也表明,污泥中的病毒在冬季可以存活很長(zhǎng)一段時(shí)間,特別是在污泥中的深層(>1米)。
pH的影響:污泥中病毒的存活還受到pH的影響,高pH值可導(dǎo)致病毒蛋白質(zhì)衣殼和核酸被破壞,從而抑制病毒的存活。Feng等研究發(fā)現(xiàn),相比于堿性條件,噬菌體MS2在酸性條件下能夠存活的更好;甲型肝炎病毒等病毒可在pH為1-3.75時(shí)穩(wěn)定存活,被認(rèn)為具有耐酸性。pH還會(huì)影響污泥中游離氨(NH3)的存在水平,從而影響病毒的存活狀況,Ward和Ashley研究表明厭氧消化污泥中的游離氨(NH3)可引起脊髓灰質(zhì)炎病毒不可逆轉(zhuǎn)的滅活,Magri等發(fā)現(xiàn)噬菌體對(duì)氨的抗性高于腺病毒和輪狀病毒。環(huán)境中的pH還可影響病毒的帶電性能,從而影響污泥與病毒的結(jié)合,周玉芬等發(fā)現(xiàn)活性污泥對(duì)f2噬菌體的吸附能力隨著pH的升高而下降。
濕度的影響:有報(bào)道表明,潮濕的環(huán)境有利于病原微生物的存活,且濕度每降低10%,病毒可檢出量便會(huì)減少80%。Ward和Ashley研究發(fā)現(xiàn)隨著水分的蒸發(fā),污泥中固體含量由65%增至83%,脊髓灰質(zhì)炎病毒滴度可降低3個(gè)數(shù)量級(jí)以上。Rouch等發(fā)現(xiàn)噬菌體、大腸桿菌等在空氣干燥過(guò)程中明顯減少。非典型肺炎SARS病毒在物品表面干燥后可以存活48h,而在患者的排泄物中可生存4d左右。不同的病毒對(duì)干燥的耐受能力不同,Scattar等發(fā)現(xiàn)保存8個(gè)月后的污泥塘干污泥樣品中腸道病毒和呼腸孤病毒仍舊存活,Mccaustland等表明甲型肝炎病毒在42%的相對(duì)濕度下在糞便中存活時(shí)間為30d。
污泥組分的影響:作為一個(gè)復(fù)雜體系,污泥中大量含有有機(jī)物、膠體物質(zhì)等,因此污泥組分也可能影響病毒的存活特征。Tennant等發(fā)現(xiàn)犬冠狀病毒在犬糞便中的生存時(shí)間較生長(zhǎng)培養(yǎng)基明顯縮短,認(rèn)為可能與糞便中的pH值、離子和膠體的存在有關(guān)。Berg等發(fā)現(xiàn)腸道病毒在5℃下的延時(shí)曝氣池中可存活38d,而在氧化溝中僅能存活17d,可能與不同污泥中所含物質(zhì)不同有關(guān)。Bagdasaryan研究發(fā)現(xiàn)與有菌條件相比,在無(wú)菌條件下土壤中病毒的存活率更高,表明污泥和土壤中微生物的存在也會(huì)影響病毒的存活。
2.4 污水廠污泥中病毒的控制標(biāo)準(zhǔn)
針對(duì)污泥處理處置,目前美國(guó)主要采用的是1993年頒布的《美國(guó)生物污泥產(chǎn)生、使用和處置報(bào)告》(40 CFR Part503)這一標(biāo)準(zhǔn),其中對(duì)污泥中病原菌、病毒的控制提出了具體要求(表2)。歐盟針對(duì)污泥處理處置制定了多項(xiàng)污泥標(biāo)準(zhǔn),其中污泥農(nóng)用準(zhǔn)則(Sewage Sludge Directive 86/278/EEC)是歐盟各成員國(guó)制訂污泥標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的參考框架,標(biāo)準(zhǔn)中雖未對(duì)污泥中病毒等病原體的含量作出明確要求,但要求污泥進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)理,以去除病原微生物。法國(guó)、丹麥、芬蘭等歐盟成員國(guó)對(duì)致病微生物的控制限值如表2所示。
我國(guó)針對(duì)污泥處理處置最早頒布的標(biāo)準(zhǔn)是《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-1984),提出了農(nóng)用污泥等的污染指標(biāo),但對(duì)有機(jī)污染物和生物學(xué)指標(biāo)并未作出要求。2002年頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中提出了污泥穩(wěn)定化的控制指標(biāo),其中規(guī)定了污泥中蠕蟲卵死亡率和糞大腸菌菌群的限值。此后,我國(guó)制定一系列污泥處理處置標(biāo)準(zhǔn),包括《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)》(GB24188-2009)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》(GB/T 23485-2009)、《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-2018)等,各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)污泥衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)的限值如表3所示。目前我國(guó)污泥泥質(zhì)的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)一般采用糞大腸菌群數(shù)、寄生蟲卵含量、細(xì)菌總數(shù),然而這些病原微生物與大多數(shù)病毒對(duì)消毒劑和周圍環(huán)境的耐受能力不同,因此無(wú)法準(zhǔn)確表征污泥中病毒的污染狀況,是否引入病毒學(xué)指標(biāo)需要深入研究。
我國(guó)僅有傳染病醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)其產(chǎn)生的污泥限制了腸道病毒這一病毒學(xué)指標(biāo),如表4所示,不過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)腸道病毒的檢測(cè)方法和取樣量進(jìn)行明確規(guī)定,需要參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合我國(guó)國(guó)情完善我國(guó)污泥衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)體系,防控污泥處理處置過(guò)程中病毒二次傳播及暴露風(fēng)險(xiǎn)。
2.5 污泥中病毒的滅活
由于污泥是一種高含水、多介質(zhì)的復(fù)雜體系,和水等均勻介質(zhì)存在較大的差異,導(dǎo)致污水中常用的消毒方法(如氯消毒、臭氧消毒等)應(yīng)用于污泥時(shí),消毒效果不理想。因此,國(guó)內(nèi)外對(duì)污泥中病毒的滅活開(kāi)展了一系列研究和工程實(shí)踐,總體可分為物理法(高溫、輻射、干燥等)、化學(xué)法(石灰穩(wěn)定法、二氧化氯、過(guò)氧乙酸等)、生物法(酶等)等三大類。
2.5.1 物理法
高溫滅活:高溫可破壞病毒的蛋白質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)病毒的滅活,常用的方法主要包括巴氏殺菌法(一般在60-82℃)、熱處理法(>100℃)等。有研究發(fā)現(xiàn)采用巴氏殺菌法(70℃,30min)可殺滅濃縮污泥中沙門氏菌和細(xì)胞病變腸道病毒。用熱處理滅活貽貝中甲型肝炎病毒(HAV)時(shí)發(fā)現(xiàn)在60℃下處理30min,80℃浸泡10min和100℃浸泡1min均不足以滅活所有病毒;需要在100℃浸泡2min才能完全滅活病毒。Zenker等研究發(fā)現(xiàn)超聲波與傳統(tǒng)熱處理結(jié)合還可以實(shí)現(xiàn)低頻超聲波和熱的協(xié)同作用,提高病原體的滅活效果。
輻射消毒:輻射消毒通常采用β或γ射線(用來(lái)自60Co或137Ce)在室溫下(20℃)照射污泥,可實(shí)現(xiàn)污泥的消毒。張韶華等[71]采用γ射線和電子束照射城市污水廠污泥時(shí)發(fā)現(xiàn)較低劑量(1 kGy)輻照即可大幅降低活性污泥中的細(xì)菌總數(shù)。Robert等 發(fā)現(xiàn)污泥中的脊髓灰質(zhì)炎病毒對(duì)微波輻射最敏感;艾柯病毒對(duì)γ輻射比脊髓灰質(zhì)炎病毒更敏感。不過(guò),輻射的消毒效果會(huì)受到污泥厚度的影響,研究發(fā)現(xiàn)污泥厚度會(huì)影響糞性鏈球菌、真菌、放線菌和細(xì)菌總數(shù)的消毒效果。
干燥滅活:有研究發(fā)現(xiàn)腸道病毒會(huì)隨著污泥自然蒸發(fā)干燥而滅活,干燥過(guò)程中脊髓灰質(zhì)炎病毒的活性明顯降低。在污泥干燥過(guò)程中病毒顆?杀环纸猓尫懦鲞z傳物質(zhì),因而這種滅活是不可逆的。目前利用人工熱源可將污泥含水率降至20%以下 ,此過(guò)程主要是基于熱效應(yīng)發(fā)揮消毒作用。
2.5.2 化學(xué)法
通過(guò)添加堿性材料(如石灰、氨水、爐渣等)將pH調(diào)節(jié)至12或者以上,實(shí)現(xiàn)病毒的滅活,是一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的消毒方法。Bruna等研究發(fā)現(xiàn)堿法穩(wěn)定能在2-24h內(nèi)滅活污泥中的大腸桿菌、沙門氏菌等病原指示微生物。石灰穩(wěn)定法還可在24h內(nèi)將接種到堆肥和生污泥中的腺病毒5型,輪狀病毒W(wǎng)a和雄性特異性大腸桿菌噬菌體MS2降至低于檢出限。研究發(fā)現(xiàn)革蘭氏陰性桿菌與腸道病毒對(duì)熟石灰較為敏感,且利用熟石灰消毒時(shí),有機(jī)物和溫度對(duì)其消毒效果影響較小。此外,添加石灰引起的溫度升高也是殺滅病原微生物的重要原因。Boost等[86]發(fā)現(xiàn)污泥中加入石灰后溫度可由20℃升至98℃。堿法穩(wěn)定法還常與熱處理等聯(lián)合使用,可增強(qiáng)滅菌效果,并提高污泥脫水性能。
除石灰、氨水外,常用的消毒劑還有次氯酸鈉、過(guò)氧乙酸等。Tsai等發(fā)現(xiàn)次氯酸鹽比二氧化氯對(duì)大腸桿菌的消毒效果更好,且消毒效果與污泥特性及濃度、攪拌速度有關(guān),即污泥濃度越低,攪拌速度越快,消毒效果越好。他們還發(fā)現(xiàn)與濃縮污泥相比,兩種消毒劑對(duì)二沉污泥的消毒效果更好。過(guò)氧乙酸(PAA)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的過(guò)氧化有機(jī)酸,氧化性強(qiáng)是高效滅活病毒的主要原因。張景麗研究發(fā)現(xiàn)次氯酸鈉和過(guò)氧乙酸兩種消毒劑對(duì)MBR工藝的污泥消毒均有效,但前者效果略優(yōu)于后者;采用次氯酸鈉對(duì)污泥消毒時(shí)會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物(如CHCl3),而過(guò)氧乙酸消毒過(guò)程中無(wú)明顯副產(chǎn)物的生成,認(rèn)為過(guò)氧乙酸更佳。朱丹等[87]發(fā)現(xiàn)對(duì)沉降了30min的活性污泥進(jìn)行消毒可減少過(guò)氧乙酸的投加量。
2.5.3 生物法
污泥微生物可通過(guò)捕食、拮抗和營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)等方式實(shí)現(xiàn)病原微生物的殺滅,還可利用降解病毒蛋白質(zhì)外殼的酶實(shí)現(xiàn)病毒的滅活。Paluszak等表明在堆肥過(guò)程中豬瘟病毒的滅活與污泥中的微生物緊密相關(guān)。Lipson等研究表明污泥細(xì)菌可以利用病毒作為生長(zhǎng)基質(zhì),從而促進(jìn)病毒的滅活。Cliver等發(fā)現(xiàn)污泥中柯薩奇A-9型病毒可被蛋白水解菌(尤其是銅綠假單胞菌)滅活。有研究表明厭氧消化過(guò)程污泥中微生物產(chǎn)生的蛋白酶可增加大腸桿菌噬菌體MS2的失活,是引起污泥中腸道病毒衰變的重要因素之一。Ward等發(fā)現(xiàn)厭氧消化污泥中,脊髓灰質(zhì)炎病毒的核糖核酸和兩種最大的病毒蛋白都被裂解,這可能與污泥中的核糖核酸酶和蛋白酶有關(guān)。一些研究表明土壤和混合垃圾中細(xì)菌的產(chǎn)生酶也具有滅活病毒的現(xiàn)象,Nasser等研究土壤中銅綠假單胞菌產(chǎn)生的純蛋白酶、蛋白酶和胞外酶對(duì)MS2大腸桿菌噬菌體和一系列腸道病毒失活的影響,發(fā)現(xiàn)所有被檢測(cè)的蛋白酶源均顯示出抗病毒活性,但活性取決于病毒類型。Ming等發(fā)現(xiàn)混合垃圾中1型脊髓灰質(zhì)炎病毒(PO1)失活的部分原因是由垃圾中的細(xì)菌產(chǎn)生的蛋白水解酶引起的。
此外,研究表明不同環(huán)境條件下微生物對(duì)病毒的滅活效果不同。Hurst發(fā)現(xiàn)在好氧微生物的作用下人類脊髓灰質(zhì)炎病毒1型菌株LSc-2ab的滅活可增高2-3倍,而厭氧微生物作用下未發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象,認(rèn)為土壤中的抗病毒活性作用可歸因于好氧微生物的存在。Scheuerman等也發(fā)現(xiàn)與厭氧消化(0.33log10/d)相比,污泥好氧消化(0.77log10/d)對(duì)病毒的滅活率更高。
3 污泥處理處置中病毒的傳播及暴露風(fēng)險(xiǎn)
3.1 污泥處理處置環(huán)節(jié)中病毒的傳播和暴露
我國(guó)污水處理廠污泥處理系統(tǒng)包括污泥貯存、濃縮、調(diào)理、脫水/干化、存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)。根據(jù)目前國(guó)家有關(guān)污泥穩(wěn)定及資源化需要,污泥處理系統(tǒng)還包括污泥厭氧消化、好氧堆肥、焚燒等處理工藝。在這些處理環(huán)節(jié)中病毒可能存在氣流傳播及操作人員的接觸傳播,然而目前關(guān)于污水廠污泥處理過(guò)程中病毒的傳播和暴露途徑及風(fēng)險(xiǎn)缺乏系統(tǒng)研究。2020年2月1日,生態(tài)環(huán)境部發(fā)出了《新型冠狀病毒污染的醫(yī)療污水應(yīng)急處理技術(shù)方案》,其中提及“污泥在貯泥池中進(jìn)行消毒,貯泥池有效容積應(yīng)不小于處理系統(tǒng)24h產(chǎn)泥量,且不宜小于1m³。貯泥池內(nèi)需采取攪拌措施,以利于污泥加藥消毒;應(yīng)盡量避免進(jìn)行與人體暴露的污泥脫水處理,盡可能采用離心脫水裝置”,這對(duì)于疫情期間污水處理廠污泥處理環(huán)節(jié)的應(yīng)急防控具有指導(dǎo)和參考價(jià)值。
除了污泥處理環(huán)節(jié),污泥處置過(guò)程中也可能存在病毒的擴(kuò)散及暴露風(fēng)險(xiǎn),包括污泥土地利用(比如土壤改良、園林綠化、農(nóng)用、林地利用)、污泥填埋、污泥建材利用等環(huán)節(jié)。目前關(guān)于污泥土地利用中病毒的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估比較多。研究表明未消毒處理的污泥一旦進(jìn)入土地,吸附污泥中的病毒可能會(huì)浸出風(fēng)險(xiǎn)。有證據(jù)表明污泥中的病毒在土地利用過(guò)程中可能形成氣溶膠,導(dǎo)致存在空氣傳播暴露的風(fēng)險(xiǎn)。有關(guān)污泥土地利用的定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析表明與沙門氏菌相比,諾如病毒、腺病毒每年的感染風(fēng)險(xiǎn)要大,其次為腸道病毒。在不同的暴露途徑,病毒風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)大小分別為:直接攝入>氣溶膠吸入>>污染地下水?dāng)z入>污染食物攝入。根據(jù)美國(guó)EPA 503法規(guī)記錄,對(duì)污泥土地利用附近公眾最大的風(fēng)險(xiǎn)途徑是吸入污泥土地利用中形成的帶病原體的氣溶膠,包括將污泥放入噴灑裝置、污泥噴灑到土地,以及污泥拌入土壤等過(guò)程,因?yàn)橹苯訑z入污泥將病毒帶入人體的概率很低。如何降低污泥土地利用過(guò)程中氣溶膠傳播風(fēng)險(xiǎn),一方面是可通過(guò)強(qiáng)化污泥衛(wèi)生化前端處理(污泥消毒)削減污泥病毒的含量,另一方面也可通過(guò)設(shè)置防護(hù)間距來(lái)控制,研究表明間隔距離從30增加165m時(shí),病毒感染風(fēng)險(xiǎn)可減少0.5-1.0 log。此外污泥含水率也會(huì)是一個(gè)重要影響因素,研究發(fā)現(xiàn)脫水污泥土地利用過(guò)程中拋散產(chǎn)生的氣溶膠是液態(tài)污泥噴灑的80倍。但是,與液態(tài)污泥相比,脫水污泥的運(yùn)輸更加經(jīng)濟(jì),因此我們需要優(yōu)化脫水污泥的含水率,以便平衡經(jīng)濟(jì)成本與病毒傳播風(fēng)險(xiǎn)。
3.2 污泥處理工藝對(duì)病毒的削減作用
(1)污泥厭氧消化
污泥厭氧消化是實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定化的重要手段。厭氧過(guò)程易腐有機(jī)物的降解,同時(shí)高溫條件存留一定時(shí)間,可顯著殺滅有效殺死絕大多數(shù)病原物,實(shí)現(xiàn)污泥的衛(wèi)生化。美國(guó)EPA503指出[55]污泥在35℃到55℃厭氧消化處理15d以上,在20℃處理60d,可顯著減少病原體數(shù)量。研究表明經(jīng)中溫厭氧消化處理,可滿足美國(guó)EPA 503規(guī)定的B類污泥標(biāo)準(zhǔn)。Cheunbarn等用厭氧中溫-厭氧高溫或厭氧高溫-厭氧中溫的雙消化系統(tǒng),處理初沉污泥和剩余污泥的混合物,當(dāng)進(jìn)泥中沙門菌濃度為2-12 MPN/g TS時(shí),高溫反應(yīng)器(62℃)處理14d,同時(shí)中溫反應(yīng)器(37℃)處理1d,沙門菌等致病菌均能達(dá)到美國(guó)EPA 503規(guī)定的A 類污泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
然而,不同污泥消化條件對(duì)病毒的削減作用不同。研究表明僅靠中溫厭氧消化不能有效降低污泥中感染性病毒的水平。在美國(guó),由中溫厭氧消化處理產(chǎn)生的B級(jí)污泥中能夠檢測(cè)出感染性腸道病毒和腺病毒,它們的含量分別可達(dá)到101~103和102~104 MPN/g污泥。與中溫厭氧消化相比,污泥高溫厭氧消化對(duì)腺病毒的去除率更高。研究發(fā)現(xiàn)高溫發(fā)酵(60℃,65kpa)可導(dǎo)致噬菌體f2每小時(shí)降低3.5log10,高溫消化(54.5℃)每小時(shí)可降低滴度1.2log10,而中溫消化(34.5℃)僅觀察到每小時(shí)0.04log10的失活率,其中溫度對(duì)三種工藝中噬菌體的滅活的貢獻(xiàn)率分別為100%、32%和19%。Levantesi等對(duì)比兩種預(yù)處理方法(熱水解和超聲波)和5種污泥消化工藝(高溫厭氧消化TAD 55℃、中溫厭氧消化MAD 37℃、中溫厭氧消化與常溫好氧消化AA、中溫/高溫厭氧消化UMT、超聲波/中溫/高溫厭氧消化UMT-S)對(duì)體細(xì)胞大腸桿菌質(zhì)粒(SOMCPH,病毒替化性指標(biāo))的削減效果,結(jié)果表明熱預(yù)處理(135℃、20min)的log10去除率最高,可達(dá)到3.9~5.2,而超聲波預(yù)處理幾乎沒(méi)有去除效果。5種污泥消化工藝對(duì)SOMCPH的log去除率分別為:UMT-S(2.4±0.4)≈UMT(2.3±0.4)≈TAD(2.2±0.7)≈AA(2.0±0.6)>MAD(0.9±0.4)。Astals等研究發(fā)現(xiàn)污泥中溫厭氧消化(37℃,20d)對(duì)SOMCPH和F-RNA細(xì)菌質(zhì)粒(FRNAPH)的平均log10去除率分別為1.0和2.7,而通過(guò)80℃、10min衛(wèi)生化處理后,log10去除率均超過(guò)6.0,這可能跟體系中蛋白酶存在有關(guān),有待于進(jìn)一步研究證實(shí)。
總體而言,厭氧消化作為污泥穩(wěn)定化的工藝,具有一定的去除病原微生物和病毒的效果,起到污泥的衛(wèi)生化處理的作用,研究結(jié)果表明,污泥高溫厭氧消化及多級(jí)串級(jí)消化工藝對(duì)病毒有更好的削減作用。針對(duì)污泥徹底衛(wèi)生化的要求,滅活污泥病原菌及病毒,采用污泥消毒+厭氧消化(如高級(jí)厭氧消化)或高溫衛(wèi)生化處理是一種有效的途徑。
(2)污泥堆肥
污泥堆肥通過(guò)有機(jī)質(zhì)降解產(chǎn)生的熱量,使基質(zhì)升溫,在穩(wěn)定化過(guò)程中溫度可達(dá)55-70℃,在一定的停留時(shí)間條件下,可充分去除大多數(shù)腸道微生物。研究表明55-70℃溫度條件下可使病毒削減3-4 log10。美國(guó)EPA 503指出污泥堆肥溫度上升到40℃或者更高,維持此溫度5d,同時(shí)在這5d期間,有4h溫度超過(guò)55℃,即可顯著減少病原體數(shù)量;使用靜態(tài)好氧堆肥方法,污泥溫度控制在55℃以上,并持續(xù)3d,若使用攤堆方法時(shí),污泥溫度控制在55℃或者更高,并且要持續(xù)15d以上,可進(jìn)一步殺滅病原體數(shù)量。
Paluszak等發(fā)現(xiàn)在污泥好氧堆肥過(guò)程中,既使沒(méi)有高溫階段,病毒的存活時(shí)間僅為34-44.5h,認(rèn)為除了溫度之外,堆肥過(guò)程其他理化因素可能也會(huì)引起病毒的削減。脫水作用可能是引起病毒削減的另一個(gè)原因,它可通過(guò)病毒衣殼的斷裂,導(dǎo)致核苷酸的釋放。Heck研究發(fā)現(xiàn)堆肥終產(chǎn)物中未發(fā)現(xiàn)腸病毒。Watanabe等研究表明在1.0g濕堆肥基質(zhì)也沒(méi)有檢測(cè)出病毒,認(rèn)為污泥堆肥基質(zhì)中病毒每年的感染風(fēng)險(xiǎn)低于萬(wàn)分之一,表明污泥堆肥對(duì)病毒有很好的控制效果。
但是,污泥堆肥也存在一定的不足,如對(duì)某些抵抗力較強(qiáng)的植物病毒和噬菌體去除效果有限,同時(shí)在堆肥過(guò)程煙曲霉等病原性真菌的生長(zhǎng)也對(duì)堆肥操作人員的健康存在風(fēng)險(xiǎn)。
(3)污泥石灰穩(wěn)定
石灰穩(wěn)定是目前控制污泥中病毒等病原體數(shù)量的有效手段。美國(guó)EPA 503指出通過(guò)向污泥投加足量的石灰,使pH≥12,接觸2h以上,可顯著減少病原體。
研究發(fā)現(xiàn)在原污泥中腸道病毒的含量為3.4-167 MPNCU/g TS,經(jīng)石灰處理后污泥未發(fā)現(xiàn)存活的腸道病毒。Sattar等研究發(fā)現(xiàn)石灰穩(wěn)定對(duì)腺病毒和吸腸孤病毒等其他病毒的削減也是有效的。研究表明石灰穩(wěn)定處理11h后脊髓灰質(zhì)炎病毒的去除率可達(dá)到90%。Brewster等研究發(fā)現(xiàn)在每克干污泥中加80g以上石灰,儲(chǔ)存1d后,污泥中腸道病毒的含量低于1PFU/4gTS,滿足美國(guó)EPA503中關(guān)于A級(jí)污泥的要求。此外,Koch和Strauch研究發(fā)現(xiàn)污泥特性可能影響石灰穩(wěn)定滅活病毒的效果,同等條件下在厭氧消化污泥中滅活脊髓灰質(zhì)炎病毒所需的石灰劑量是生污泥的2.5倍。石灰穩(wěn)定滅活病毒的機(jī)理可能主要是在此過(guò)程中pH呈堿性(pH≥12),同時(shí)在此pH條件,NH4+離子會(huì)轉(zhuǎn)化形成游離氨(NH3)。研究表明高pH和氨的共同作用,腸道病毒的削減可達(dá)到至少4 log10。事實(shí)上,不同病毒對(duì)pH和游離氨的耐受程度不同,如細(xì)小病毒對(duì)游離氨更敏感,而脊髓灰質(zhì)炎病毒對(duì)高pH值(12以上)更敏感。因此,確保石灰穩(wěn)定對(duì)污泥病毒殺滅效果的重要條件:高pH值和游離氨。
然而,石灰穩(wěn)定還不能認(rèn)為是污泥衛(wèi)生化處理的最有效方法,雖然能顯著降低病毒等病原體的數(shù)量,但是不能將它們?nèi)繗⑺溃送,添加量大及高pH值不利于污泥后續(xù)處置,因此,通常作為一種應(yīng)急處理方式。
(4)污泥干化
污泥干化是通過(guò)污泥水分蒸發(fā),實(shí)現(xiàn)污泥減量化的一種重要手段,研究表明其對(duì)病毒等病原體也有很好的削減作用。美國(guó)EPA 503指出污泥在沙床、礫石床或未鋪石磚的床層上自然風(fēng)干3個(gè)月以上(2個(gè)月以上溫度大于零度),可顯著減少病原體數(shù)量;污泥熱干化溫度高于80℃以上,且含水量低于10%,可進(jìn)一步殺滅病原體。
Romdhana等評(píng)估了四種熱干化工藝(轉(zhuǎn)筒間接干化、轉(zhuǎn)筒直接干化、薄層干化、太陽(yáng)能干化)對(duì)甲肝病毒的削減效果,研究表明前三種干化工藝對(duì)甲肝病毒的滅活所需時(shí)間分別為10min、20min和10s,但太陽(yáng)能干化效果不明顯。轉(zhuǎn)筒間接干化初期,甲肝病毒濃度不變,當(dāng)溫度達(dá)到75℃時(shí),濃度開(kāi)始快速下降,大約10min后,消毒完成。轉(zhuǎn)筒直接干化溫度較高(80-100℃),但消毒大概需要20min,這是因?yàn)楫?dāng)污泥量較大時(shí)污泥傳熱速率較慢。薄層干化表面溫度可達(dá)到112-137℃,因此其對(duì)甲肝病毒消毒時(shí)間僅需要10s。太陽(yáng)能干化由于溫度較低(低于38℃),對(duì)甲肝病毒等致病微生物幾乎沒(méi)有消減效果。這表明溫度是影響污泥熱干化過(guò)程中病毒削減的重要因素。Brashear和Ward研究了污泥風(fēng)干過(guò)程中病毒活性的變化,發(fā)現(xiàn)在污泥含水率的下降到20%過(guò)程中,病毒的感染性會(huì)逐漸降低,表明污泥脫水作用有利于減少病毒的感染活性。研究表明污泥脫水可使脊髓灰質(zhì)炎病毒的結(jié)構(gòu)被分解,釋放出其遺傳物質(zhì)RNA,在污泥中不可逆地被滅活,研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)蒸發(fā)使污泥中含固率增加至83%以上,可有效地滅活污泥中的脊髓灰質(zhì)炎病毒(滴度降低1 log10以上),且感染性恢復(fù)率明顯下降,也可使呼腸孤病毒和柯薩奇病毒滴度明顯下降。此外,Rouch等也發(fā)現(xiàn)污泥風(fēng)干過(guò)程中大腸桿菌噬菌體數(shù)量會(huì)逐漸減少,表明污泥自然干化過(guò)程中腸道病毒也可能削減。但是,De Oliveira等對(duì)比了三種溫度(室溫、30℃和60℃)的污泥熱干化,發(fā)現(xiàn)三種污泥干化條件脊髓灰質(zhì)炎病毒均會(huì)快速削減,但是體細(xì)胞大腸桿菌噬菌體(somatic coliphages)會(huì)持續(xù)存在,表明污泥經(jīng)低溫?zé)岣苫幚砗罂蓺绮糠植《,但某些抵抗力?qiáng)的病毒削減效果有限。
總之,高溫和低含水率是實(shí)現(xiàn)污泥干化過(guò)程中病毒削減的兩個(gè)重要方面。目前沒(méi)有證據(jù)表明低溫?zé)岣苫?0-50℃)條件下會(huì)促進(jìn)病毒等病原體活性的增加。與致病菌不同,病毒的繁殖是在宿主細(xì)胞中完成的,因而可以肯定病毒在污泥中是不能繁殖,但是在低溫、高濕條件下其存活時(shí)間有可能延長(zhǎng)。
4 存在問(wèn)題及展望
4.1 存在問(wèn)題
(1)污水處理廠污泥病毒的賦存特征尚不清晰,特別是冠狀病毒研究較少。由于污泥來(lái)源廣泛、組成復(fù)雜,盡管目前有關(guān)污泥病毒的檢測(cè)方法較多,包括噬菌斑培養(yǎng)、RT-PCR、流式細(xì)胞式、染色法等,但這些方法都存在一定局限性,不能全面反映污泥中病毒的種類及豐度。近年來(lái),病毒宏基因組學(xué)技術(shù)的發(fā)展有望推動(dòng)污泥病毒的賦存特征深入研究。
(2)污泥處理處置過(guò)程病毒的傳播及暴露風(fēng)險(xiǎn)不明。目前關(guān)于國(guó)外關(guān)于污泥產(chǎn)物土地利用等環(huán)節(jié)中病毒等致病微生物的暴露風(fēng)險(xiǎn)及傳播途徑有一定的研究,但對(duì)于污泥貯存、濃縮、調(diào)理、脫水、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)等處理環(huán)節(jié)中病毒的傳播途徑及暴露風(fēng)險(xiǎn)尚未報(bào)道。這次疫情期間,不少專家針對(duì)污水廠污泥處理處置的風(fēng)險(xiǎn)防控提出了不少建議,如鄭興燦等建議疫情期間初沉池直接超越運(yùn)行,同時(shí)適度提高活性污泥濃度,延長(zhǎng)實(shí)際運(yùn)行污泥泥齡,加強(qiáng)脫水間通風(fēng)與消毒,盡量采用熱干化或石灰堿法穩(wěn)定等方式進(jìn)行消毒處理,污泥存儲(chǔ)及運(yùn)輸過(guò)程應(yīng)密閉,必要時(shí),噴灑消毒劑。這些建議為疫情的病毒風(fēng)險(xiǎn)防控起到很好的支撐作用,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,對(duì)污泥中病毒及病原菌的傳播與暴露風(fēng)險(xiǎn)還缺乏深入的研究,難以滿足未來(lái)精準(zhǔn)及科學(xué)防控的要求。
(3)我國(guó)污泥中病毒控制要求和標(biāo)準(zhǔn)有待完善。目前美國(guó)、法國(guó)等國(guó)制定的污泥標(biāo)準(zhǔn)對(duì)腸道病毒進(jìn)行限制性控制,但是我國(guó)尚沒(méi)有污水廠污泥中病毒控制的相關(guān)要求,有待于進(jìn)一步健全。
(4)污泥中病毒的防控技術(shù)研發(fā)有待加強(qiáng)。隨著我國(guó)將生物安全納入國(guó)家安全體系的重要方向,污水廠污泥中病毒等病原體的衛(wèi)生化要求勢(shì)必進(jìn)一步提高,然而現(xiàn)有污泥衛(wèi)生化技術(shù)能否滿足新形勢(shì)的更高要求,有待進(jìn)一步研究評(píng)估。
4.2 展望
(1)建立我國(guó)污水廠污泥病毒的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)庫(kù)
建立適合我國(guó)污泥病毒的檢測(cè)方法,解析污泥全鏈條處理處置環(huán)節(jié)病毒的賦存特征、轉(zhuǎn)化規(guī)律及傳播風(fēng)險(xiǎn),探明我國(guó)污泥病毒的時(shí)空分布規(guī)律,構(gòu)建我國(guó)污泥病毒的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)庫(kù),為污水處理廠污泥中病毒風(fēng)險(xiǎn)防控提供科學(xué)依據(jù)。
(2)加強(qiáng)污泥處理處置過(guò)程中病毒傳播途徑及暴露風(fēng)險(xiǎn)研究
探明污泥處理處置過(guò)程中典型病毒的潛在傳播及暴露途徑,為突發(fā)性感染疫情防控期間污泥處理處置過(guò)程中應(yīng)急防控提供科學(xué)依據(jù);研究污泥典型病毒在土-氣-水不同環(huán)境介質(zhì)的擴(kuò)散遷移機(jī)制,闡明污泥典型病毒對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康的潛在中長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)。
(3)完善污泥處理處置病毒管控標(biāo)準(zhǔn)體系
基于污泥中病毒傳播及暴露風(fēng)險(xiǎn),建立污泥處理處置環(huán)節(jié)感染性病毒(應(yīng)急)防控的管理方案,以細(xì)菌質(zhì)粒為基礎(chǔ)篩選確定污泥衛(wèi)生化的控制指標(biāo),基于感染性病毒的傳播特性、致病性風(fēng)險(xiǎn)、存活及殺滅特性,提出定量化、分級(jí)管控標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建完善的污水廠污泥衛(wèi)生化管理體系。
(4)強(qiáng)化污泥衛(wèi)生化處理新技術(shù)研發(fā)
加強(qiáng)現(xiàn)有污泥處理處置技術(shù)對(duì)病毒等致病微生物的削減效能研究,基于污泥衛(wèi)生化要求優(yōu)化現(xiàn)有污泥處理處置技術(shù)參數(shù),針對(duì)污泥中突發(fā)性感染病毒,研發(fā)新型的污泥防控技術(shù)體系及方案。
原標(biāo)題:特稿 |戴曉虎:污泥中病毒的賦存特性及暴露風(fēng)險(xiǎn)防控研究