再生水景观回用中条件致病菌的健康风险评价与敏感性分析研究

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随着再生水回用的脚步不断加快,再生水回用过程中的微生物安全性问题日渐突出。污水处理厂二级出水中存在的大量条件致病菌,会对人体健康构成潜在风险。本研究以混凝沉淀-NaClO消毒、混凝沉淀-UF-NaClO消毒两种组合工艺作为深度处理工艺,探究不同工艺对二级出水中的军团菌(Legionella)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、鸟分支杆菌(Mycobacterium avium)3种条件致病菌以及大肠杆菌(Escherichia coli)的去除效果及机制;并以北京市奥林匹克森林公园作为再生水景观回用的评价场景,对条件致病菌进行健康风险评价和不确定性因素的敏感性分析。研究结果表明,混凝沉淀-UF-NaClO组合工艺对水中军团菌、铜绿假单胞菌、鸟分支杆菌及大肠杆菌均有很好的去除效果,去除率分别为99.8%、98.6%、99.4%、99.1%;二级出水中大肠杆菌的浓度与三种条件致病菌的浓度之间呈显著的正相关关系,但经两种组合工艺处理后出水中的大肠杆菌浓度与三种条件致病菌之间的相关性不再显著;二级出水经混凝沉淀-UF-NaClO消毒处理后回用于城市景观休闲活动中,三种条件致病菌的单次感染概率较低,人体健康的安全保障率可达70.9%~100.0%。北京奥森公园景观水体中,军团菌在夏季浓度最高,较冬季高出1~2个数量级;铜绿假单胞菌在春季和夏季浓度较高,较冬季高出约1个数量级;鸟分支杆菌在冬季浓度最高,夏季最低,比冬季低1个数量级;大肠杆菌含量在夏季浓度最低,冬季最高;军团菌的单次暴露感染概率在0.0560~0.1850以下,人体的健康安全保障率在48.0%~83.2%;铜绿假单胞菌的单次暴露感染概率在0.0450~0.0480以下,人体健康的安全保障率在90.0%以上;鸟分支杆菌的单次暴露感染概率在0.0570~0.1300以下,人体健康的安全保障率在62.6%~83.7%;划船游湖、孩童玩水时条件致病菌暴露的年健康风险为:鸟分支杆菌最高,军团菌次之,铜绿假单胞菌最低;叠水花台观赏时,不考虑铜绿假单胞菌的感染风险,此时条件致病菌暴露的年健康风险为:鸟分支杆菌高于军团菌。敏感性分析结果表明:划船游湖、孩童玩水、花台观赏三种暴露途径中感染军团菌的年风险值受年暴露频率f的不确定性影响最大,而花台观赏中,还需对暴露体积v加以关注;划船游湖、孩童玩水两种暴露途径中感染铜绿假单胞菌的年健康风险值受暴露体积v和铜绿假单胞菌浓度值C的不确定性影响更大;划船游湖、孩童玩水、花台观赏三种暴露途径中感染鸟分支杆菌的年风险值受年暴露频率f的不确定性影响均较大,在划船游湖、孩童玩水中还应关注鸟分支杆菌浓度值C的影响;此外,季节变化和条件致病菌去除率同样也会对条件致病菌的健康风险评价结果产生不同程度的影响。综上,混凝沉淀-UF-NaClO组合工艺可有效控制二级出水中的条件致病菌的浓度,回用于景观休闲活动中的微生物健康风险较低。
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