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监测UASB法污水处理厂出水的致病性
Anju Pant amp; Atul K. Mittal
摘要： 采用上流式厌氧污泥床法（UASB）对污水进行处理污水厂位于新德里，印度的一个郊区，可能的风险来自于被调查的处理后污水的致病性。沙门氏菌、志贺菌和弧菌在所有的污水处理阶段的出现频率为100%，所有的病原体中，弧菌的重现率最高。在污水处理的不同阶段，所有病原体的去除率是相同的。对粪大肠菌群计数率（FC）和粪链球菌（FS）在处理的不同阶段表现出的污染来源于人源。在处理污水的FC密度平均为4.6times;105 MPN / 100ml，超过规定限额的1000 MPN / 100ml的FC。该国家标准进行评价的指标的基础上，潜在的风险有助于病原菌的比例，和感染量（ID50）概念引起暴露人群感染50%。分析结果表明，所提出的微生物标准可以充分保障的风险，对废水的致病性。
关键词：指示微生物，微生物废水标准，UASB，致病性，志贺菌，弧菌
1引言
在印度，河流的污水排放比例在过去一段时间内有所增加，这导致了印度主要河流水质的恶化。排放污水的处理，没有达到排放标准（1997），导致在接收水体中致病细菌的高密度。例如，在德里附近的亚穆纳河，粪大肠菌群数已从1995年的3.98times;104 MPN / 100毫升增加到2002年的2.70times;105 MPN / 100毫升（CPCB 2005）。由于这些水体是饮用水的主要来源，因此，在过去这些常常导致水体污染的暴发（Mishra et al. 2004; Nair et al. 2004; Pal 1986;Pearce et al. 1995）。这些水资源也被用来洗澡以及其它和水有关的宗教仪式，因此公众就成为这些水体的受害人。
在印度，国家河流保护委员会（NRCD），一个国家的环境与森林部代理（MoEF），以改善河流水质的任务。在调查研究的基础上由中央污染控制委员会（CPCB）进行，确定了27个严重污染的延伸（NRCD 2005）在印度的主要河流，MoEF设想的各种河行动计划。目标是通过实施污染减排计划，以提高该国主要淡水资源的质量。在这些方案中，一批污水处理厂（STP）已经建立。这些步骤是基于升流式厌氧污泥床（UASB）的过程。通过UASB工艺污水直接处理可以是一个有吸引力的和合适的对像印度这样的发展中国家的选择，因为它需要的操作和较低的初始资本的低能量。UASB工艺对污水处理厂是首选的技术，导致在20个污水处理厂，基于相同的数字UASB工艺管道施工。
目前已经从传统的好氧工艺如活性污泥法污水处理工艺的一个明确的转变（ASP）对UASB的污水处理厂。然而，不同于好氧处理过程如ASP，UASB工艺不能有效去除的wastewater.asp生物污染去除BOD5达85–93%，而UASB去除75–85%（Arceivala 2002）。Curtis（2003）报道60–90%微生物去除ASP，但没有去除UASB。UASB去除营养也是无效的。Uemura et al.。（2001）表明，在UASB处理指示微生物的去除效果并不理想。因此，从这种植物的废水需要去除病原菌，有机物的后处理和营养（Machdar et al. 1997）。
现有的生物质量标准适用于农业，洗浴等有益的用途，而不是指定的生物处理后的污水水质。然而，在像印度这样的国家，由于社会、文化和宗教方面的原因，河流在普通人的生活中起着举足轻重的作用。人在大的直接接触主要河流水质，有必要对生物质量监管，接收水域，说河流和污水从污水处理厂。因此，有必要进行全面调查，设置实用的微生物（微生物指标）处理废水的UASB反应器的标准。目前的工作是针对填补这一重要的差距，因此，科学研究的实际微生物标准的基础上的风险，公共健康和生物危害，这可能代表的致病性，如沙门氏菌，志贺菌和弧菌的致病性。现有的基于STP UASB已经选定的基础研究。经处理的污水致病已经补充的STP的微生物学特征选择。
2材料与方法
2.1采样点介绍：污水处理厂
选定的STP位于诺伊达，北方邦，这是德里郊区。这个STP是委托1993、亚穆纳河行动计划NRCD之下，印度。该工厂的产能为27 MLD是基于UASB技术，包括屏幕、沉砂池、UASB反应器和抛光池塘。图1介绍了工厂的处理原理图。从UASB反应器出水保持24小时抛光池塘，其中溶解氧水平预计将增加。
2.2废水样品采集
三个采样点的选择从植物标本采集测定植物，即微生物的轮廓，经过沉砂池（A点，如图1所示），在UASBr（B点，如图1所示），和最后的抛光池塘后（C点，如图1所示）。未收集到的原始污水的样品，因为没有化学或生物处理之间的污水池和沉砂池。此外，砂砾中存在的污水影响的枚举过程中，所以样品收集后，沉砂池，这将代表未经处理的污水的所有实际用途。新鲜的废水样品（约1升），收集在塑料采样瓶，从这些位置在3周的时间间隔为6个月的时间间隔。样品储存在冰箱，并被立即送往环境工程实验室，印度理工学院，德里的进一步分析。在实验室中，样品被储存在小于4°C的深度冷冻。的新鲜样品的微生物分析样品的采集开始的4小时内，和微生物计数是粪大肠菌、粪链球菌、沙门氏菌进行，志贺氏菌和弧菌。
图1 27 MLD污水处理厂示意，诺伊达
2.3微生物分析法
2.3.1微生物选取
对粪大肠菌群的相对计数，和粪链球菌可以指示微生物污染，即起源，是否起源于自然人或动物。因此，在本研究中粪大肠杆菌和粪链球菌被选为微生物分析STP的微生物污染指标。微生物致病菌，沙门氏菌，志贺氏菌和霍乱弧菌，因为这些都是常见的病原体。
2.3.2计数法
粪大肠菌群、粪链球菌、沙门氏菌、志贺氏菌和弧菌进行多个管发酵技术获得MPN列举（用于水和废水的1998个检验标准方法）。一式三份样品十进制稀释在整个研究过程中使用。
对粪大肠杆菌和粪链球菌计数，样品适当稀释后，用无菌去离子水在适当的培养基接种。粪大肠菌群计数是由直接接种技术进行，使用A1肉汤（Difco）按标准方法（9221 E，1998）。用叠氮化钠葡萄糖肉汤列举了粪链球菌（HiMedia）恢复中介和Pfizer选择性肠球菌琼脂（HiMedia）确认媒体按（9230 B的标准方法，用于水和废水的1998考试）。
沙门氏菌，样品进行富集连四硫酸盐肉汤在C 35plusmn;0.5°为24小时。适量的样品菌，接种到含管富集肉汤作为每标准方法（9260 B，1998）。可疑菌落黑色中心被转移三糖铁（TSI）琼脂培养在C 35plusmn;0.5°24 h（9260 D，检查水和废水1998年标准方法），和被确定的生化和血清学试验（Collee et al. 1989）。
为志贺菌，样品在营养肉汤（PH值＞8）富集。将适量的样品接种到含有浓缩液的试管中。富集后，样品被挑染成麦康凯琼脂和孵育在C 35plusmn;0.5°24 h（9260 E，标准方法检查水和废水1998年）。血清学试验进行殖民地给予积极的生化检查按Collee等人提出的方法。（1989）。
弧菌，样品富集碱性蛋白胨肉汤（1% peptone, 1% NaCl, pH 8.4）在35plusmn;0.5°C 12–16 h后的样品进行富集，飞入胆汁酸盐盐蔗糖（TCBS）琼脂培养基和培养35plusmn;0.5°C 24 H（为水和废水1998考试9260小时，标准方法）。血清学试验按Collee等人。（1989）进一步确认经生化检验确定的阳性菌落。
3结果与讨论
3.1污水处理厂微生物分析
图2给出的微生物分布的STP。粪大肠菌群（FC）和粪链球菌（FS）是目前在厂进水平均浓度为1.58times;107和3.36times;106 MPN / 100毫升，分别（图2）。指标微生物，即，在每一个阶段的治疗后，减少了一个数量级的。类似的模式被观察到的病原体也与日志之间的差异最小和最大密度。有一个明确的模式密度在不同治疗阶段，即低密度粪大肠菌群是对应低密度粪链球菌、沙门氏菌、志贺氏菌和弧菌。这种模式可以归因于这些微生物在输入的污水密度的变化。其他主要特征相关微生物的分布是其密度的下降趋势在STP（图3）治疗进展。
图2基于UASB反应器微生物污水处理厂的FC，B C D FS，沙门氏菌和志贺氏菌E弧菌
病原体的鉴定和定量分析是另一个重要问题。主要病原体如沙门氏菌、志贺氏菌和弧菌进行检测未经处理的污水，其平均密度分别为280（plusmn;75.0）、37.00（plusmn;5.0）和440（plusmn;77.4）MPN/100毫升（图3）。Koivunen等（2003）报道，在四种不同的基于ASP之间变化93和11000 MPN / 100毫升。沙门氏菌的平均去除率由这些ASP基础植物被报道是99.9 %相比，在目前的情况下，95.5%的污水处理厂的进水的沙门氏菌。ASP基于植物进行更好的上流式厌氧污泥床（UASB）植物为基础的微生物质量有关。所有的3个病原体，即，沙门氏菌，志贺菌和弧菌在所有的污水样品中检测到与指示微生物，这表明处理后的污水定期包含病原体的功能和财务。病原体沙门氏菌、志贺氏菌和弧菌降低（图3）UASB处理后的密度，但这些病原体仍然是目前在最终的流出物。
图3箱形图的微生物浓度（log10单位/ 100毫升）样品的废水在污水处理厂粪大肠菌群、不同治疗阶段的粪链球菌、沙门氏菌、志贺氏菌和弧菌进行检测。箱线图说明第二十五、第五十和第七十五的百分位数，胡须表示第五和第九十五百分位数，和界和星号代表数据的异常值
不同病原菌的相对分布有助于确定污水的总体致病力。图3在不同阶段的处理中，在处理的污水处理厂的指标和病原体的密度在盒子和晶须图的形式。不同的治疗阶段，没有改变的病原体，即相对强度、弧菌仍然最大，志贺氏菌仍然是最低的，虽然，UASB中颗粒形式的厌氧菌和抛光池塘中的藻类细胞。可能，在不同的治疗阶段的病原体的清除是由于特定的生物化学反应，而这可能是一个结果的物理化学过程，加上自然生长和死亡的个别病原体，并没有任何的治疗过程中提供了任何特定的病原体的毒性。Yang等（2000）也有类似的调查结果，由于自然死亡的微生物造成的某些自然因素，如光照强度，盐度，存在的食肉动物等。
3.2去除细菌的指示物
UASB反应器减少FC计数从1.58times;107 MPN / 100ml至1.58times;106 MPN/100ml（图2）。然而，在抛光池塘（4.62times;105 MPN / 100ml）没有看到太多的减少。已被用作指示微生物的另一组细菌，在本研究中，是在5.01和4.79（表1）之间变化的，已被用来确定的微生物污染的来源。它已经表明，FC FS比大于4.0通常表明人类来源的微生物污染（Feachem 1975; Geldreich et al. 1968; Horan 2003;；标准方法检查水和废水，1998）。FS通常与动物粪便，早期的研究确定比FC FS作为有用的分化的人类从动物粪便污染来源但假设现在看来很大程度上是不必要的（Katorand Rhodes 2003）因为比不稳定，随暴露于自然环境。虽然，有不同的意见，在文献中有关的适用性的财务总监，以确定的微生物污染源。但在目前的情况下，这个比例是从一个污水处理厂，这是非常不同的环境，如放牧领域，城市运行的权衡和水的机构，如河流。后来的环境是越来广泛暴露于自然因素作为相比，污水处理厂。此外，诺伊达污水处理厂是美联储通过家庭下水道，FS比例较高的FC可以预期。
平均的UASB反应器的指示微生物log10分别降低了0.81和0.84的FC和FS，分别。FC类似的结果已经由Uemura等报道（2001）。整个治疗过程中（从原污水的log10减少抛光池塘养殖废水）分别为1.33和1.38的FS FC。Koivunen等（2003）报道了FC的log10去除2–3四种不同的基于ASP的植物。它表明，去除率较低（1.33对2–3 log10）指示微生物的UASB为基础的植物相比，ASP。在两种工艺性能的这种差异可能增加毒性提供的氧气在ASP是在UASB不是这样的FC的基础上解释，不提供氧气的毒性。
总的百分比减少FC（92.21%），FS（93.49%），沙门氏菌（95.46%），志贺菌（91.54%）和霍乱弧菌（95.64%），从原污水到最终的污水处理后的池塘几乎相同。与沙门氏菌和弧菌相比，志贺菌的回收率不多。这可能是由于事实，志贺氏菌不能存活长一旦删除从他们所处的环境（Dunn and Martin 1971）。消除（平均）微生物的UASB是之间的78–89%（79.57% FC，82.36% FS、88.50%沙门氏菌、志贺氏菌、86.66%弧菌83.35 %），这是远低于报告（George et al。2002）活性污泥法去除微生物。
3.3病原体比例的指示物
微生物标准的水和废水的质量已经根据指标微生物的密度，并已来自可接受的风险，由于存在相应的密度的病原体的值。因此，在本研究中的病原体和指标微生物之间的比例进行了测定。病原体比率指标也被改变在治疗的不同阶段，在一个STP。所以，这些比率是计算后，每个处理步骤，即STP，比除砂后，UASB反应器和抛光池塘，以检查是否指示病原体比在治疗的不同阶段，影响的处理步骤或不。表1提供了这两个指标的指标（FC and FS）和所有三个病原体，即，沙门氏菌，志贺菌和弧菌。学生的测试已被应用到这些比例。在表
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