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保护和生存:储存污泥中病原体的命运

发表于
脱水污泥的形象

S. FANE.1,p. vale.2,Y.Bajon-Fernandez1,大肠Cartmell3.,诺4, j·哈里斯1和s. tyrrel.1

1克兰菲尔德大学克兰菲尔德水科学研究所,克兰菲尔德,MK43 0AL
2Severn Trent Plc。,英国
3.苏格兰水,邓德尔姆,苏格兰
4IWWREINISCH-WESTFÄLISCHESSTORITUTFÜRWASSERFORSCHUNGGEMEINNÜTZIGEGMBH,德国

通讯作者:s.tyrel@crafield.ac.uk.

1.介绍

增加对循环经济的重点和废物中的提取价值的重点是对旨在重用农业的生物溶胶(即处理的废水污泥)的病原体含量的关注大肠杆菌作为指示剂微生物。在这方面的国际指南(表1)是基于细菌浓度或来自治疗的最低原木去除。

表1。要求/建议的农业用处理生物固体符合国际微生物标准

表1。要求/建议的农业用处理生物固体符合国际微生物标准

表1。要求/建议的农业用处理生物固体符合国际微生物标准

国际微生物合规水平

脱水业务往往会增加蛋糕产品的病原体水平,而与饲料相比,在离心脱水的情况下,在离心脱水的情况下,这是通过厌氧消化(AD)进行反击的。乐动时时彩乐动appb然而,脱水蛋糕的水平对于原料和消化的污泥饲料(Higgins等,2007(A))对储存条件和时间似乎非常敏感。显然,考虑到这些条件进一步尝试和了解如何减轻病原体的生长。

2.脱水剪切效果和聚电解质给药

已经提出,通过在絮凝物中捕获生物可利用蛋白质和多糖(Monteleone等,2004),可以通过捕获生物利用蛋白质和多糖来促进细菌生长的聚电解质。絮状物形成还可以保护来自环境压力源的细菌细胞,延长细胞存活(Lin等,2014; Mahendran等,2012)。

通过离心产生的高剪切可导致絮凝物和后续分散细菌和生物可利用的有机物(BOM)。有人提出,它是促进病原体再生的这种BOM底物(Chen等,2011; Monteleone等,2004; Qi等,2008,2007),因为被证明是涉及施加的剪切的再生(陈等,2011)。剪切也可以粘合一些细胞本身,为剩余的细菌种群生长提供额外的生物可利用蛋白质和营养素(Sun等,2015)。

然而,在污泥脱水之后报告的指标病原体水平的大幅增加不能归因于单独的生长,因为它大肠杆菌即使在最佳条件下,倍增时间是20分钟(Higgins等,2007(A)) - 与离心停留时间大致相同。相反,已经表明,这些增加的水平来自细菌的变化状态,在消化期间使用标准电镀技术可行但不可测量。脱水具有可重新激活或重新刺激细菌的可能再次使其再次可测量,如使用替代方法(聚合酶链反应)进行细菌分析(Higgins等,2007(a))。

还有一些证据(Qi等,2008)表明离心生物溶解中的再生是通过液体对实际比率的影响(另见4-5节)。

3.温度效果

报道大肠杆菌对不同温度的污泥中的污泥浓度和广告蛋糕储存(表2)表示减少大肠杆菌来自广告的水平,生物溶解期间的再生。来自嗜苯胺的厌氧消化(MAD)的病原体减少主要是由于衬底限制(Rose乐动乐动appb时时彩nblum等,2014,12014; Smith等,2005)而不是温度大肠杆菌在MAD操作温度下,生长速率接近它们的最佳生长和生存温度(Lang和Smith, 2008)。

表2.废物处理和温度条件对病原体指示剂浓度的影响
来源 废物处理 临时 对病原体浓度的影响
le等人。(2002) 市政污泥二次消化 28℃ 病原体失活,观察到大肠杆菌减少了1.7 Log g/DS
le等人。(2002) 市政污泥二次消化 21℃ 病原体失活,观察到大肠杆菌减少1.0 log g / ds
伊兰泊尔等。(2005) 市政污泥(嗜热消化)离心机 48.2°C. 来自脱水离心机的生物溶胶含有少量的粪便大肠杆菌(1.9 log G / DS)
伊兰泊尔等。(2005) 市政污泥(嗜热消化)生物溶解体储存 41°C. 在筒仓储存中观察到粪便大肠的重新发生(6.8 log g / ds)
Sprigings&Le(2011) 市政污泥生物溶解体储存(嗜热消化) 31°C(第0天)
28°C(在第24天) 大肠杆菌4.1日志的浓度为4.1天0的存储空间,在存储的第24天增加到5.9 log g / ds
Sprigings&Le(2011) 市政污泥生物溶解储存(嗜苯胺消化) 22.5°C(第0天)
20°C(第24天) 大肠杆菌在存储的第0天浓度为4天0的LOG G / DS,在存储的第24天的时间内增加到5.1 log G / DS

消化蛋糕固体脱水后的降低的温度促使粪便大肠杆菌的再生长(伊兰浦等,2005)。已经提出,基于消化和脱水生物溶解中的操作现场试验(Fane等,2020)的证据,维持最低温度为25℃的粪便大肠菌群的生长以防止粪便大肠菌群体的生长。

4.水分含量效应

在脱水生物溶解中的干燥固体含量(DS%)的百分比降低可促使延长的细胞存活,因为基质中有更多的充水孔,这将增加细胞的营养可用性(Cools等,2001;Plachá等。,2001; Semenov等,2007)。通过干燥床(Zaleski等,2005)研究厌氧消化的生物糖的脱水的研究(Zaleski等,2005)研究了粪便大肠杆菌在降雨事件期间对应于固体落下的降雨事件的1.5级数量级浓度至20%干固体(DS)。对于通过降雨重新填写的储存生物溶解剂也发现了这种趋势(Rouch等,2011)。

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反对这一点,报告的实验室证据(Lang and Smith,2007)表明,在干燥,生物溶解的土壤中,细菌在污泥蛋糕颗粒中受到保护,因为干燥限制了掠夺性活性。显着增加大肠杆菌在污泥修正的土壤的空气干燥样品中观察到存活。该观察结果得到了一项研究,证明了一种延长的菌株的延长存活大肠杆菌即使在水分含量低于1%的情况下(Jiang et al., 2002)。

因此,水分对生物溶解剂的病原体存活的精确影响因此是矛盾的。这可能反映了污泥本身的异质性质,包括存在的营养和底物可用性以及存在的土着生物,以及大规模研究中的普遍环境条件。

5.大气效果

机械脱水在氧气可用性方面导致污泥蛋糕环境条件的大量变化。

已经发现(QI等,2008; Erdal等,2003),再激活和再生在增加的蛋糕干固体浓度下更快。作为离心脱水产生具有整体较大表面积的较小絮凝物(Chen等人,2007),这是一种解释是随着离心脱水产生的较小絮状物(Chen等,2007)。

较高的氧气水平对来自厌氧消化过程的昂贵厌氧的存活是有害的,从而为快速生长产生竞争优势乐动时时彩乐动appb大肠杆菌兼院厌氧人(Chen等,2007)。有氧条件可能有助于储存初始阶段观察到的较高水平的指标生长,但是这种优点可能被拒绝,因为生物溶胶的储存条件恢复到厌氧状态。

在脱水期间控制氧气暴露和随后的储存可以提供抑制的手段大肠杆菌消化后的增长(图1),确保合规目标可靠地实现。农业中用于限制细菌生长的一种常见做法是在青贮生产中,即通过发酵实现酸化来保存绿色叶片(表3)。在生物固体储存环境中,也可能采用类似的做法来降低指标的生长或提高死亡率。在这种情况下,致病性指示菌在初始储存期间的浓度较高是由于氧气的可用性。

表3.微生物控制机制,禁止
微生物控制机制 来源
基于厌氧条件下残留碳自然乳酸发酵的保存方法 Gollop等人,2005;Herrmann等人。,2011年
压实和密封饲料不包括空气,使物理化学和微生物变化能够储存 Dunière等。,2013年
病原体的生长和存活取决于厌氧的程度。研究表明大肠杆菌H7在强大的发酵过程中无法存活 Avery等人,2005年;巴赫等人,2002年;Byrne等人,2002年
生长的研究大肠杆菌在发酵不良的实验室青贮饲料中,0157的数量比最初的103有所增加大肠杆菌0157 CFU G.-1超过106 CFU G的数字-1反映这种有机体在空气损坏的青贮饲料中迅速繁殖的能力 Fenlon和Wilson 2000
对命运的观察大肠杆菌在清除小麦和玉米期间,为小麦而言,样品接种大肠杆菌并在延迟24小时后密封较少的乳酸和更多的乙酸而不是其他治疗。这可能是更长期的活动的原因大肠杆菌这些治疗中含有的细菌作为厌氧症不足可以延迟乳酸发酵过程,降低pH降低并增加生存大肠杆菌.高浓度的大肠杆菌在青贮腐蚀的腐烂部分中观察到,特别是在最容易受到空气渗透的区域 陈等人。,2005(b)
pH进化在青贮保存中起着重要作用。研究人员观察到大肠杆菌在打开样品后,仅在青贮饲料中存活和生长的菌株均经历了144小时的有氧暴露。一旦暴露于氧气,有氧微生物就可以在剩余的饲料中发育和增加pH水平 Dunière等。,2011年
图1.污泥处理中的指示微生物浓度瞬变
图1.污泥处理中的指示微生物浓度瞬变
图1所示。污泥处理中微生物浓度瞬态指标

6.摘要

研究发现,在机械脱水后,厌氧消化的生物固体中存在高浓度的指示菌(Chen et al., 2011;Dentel等,2008;Higgins等人,2006,2007(b);Monteleone等人,2004)。可以确定有许多因素会产生影响大肠杆菌储存的生物溶胶生长和生存。

首先,似乎机械脱水方法可能导致释放生长诱导剂,以生物可利用的有机物质的形式,并转化污泥基质的环境条件。用于细胞存活和生长的营养可用性是一个重要因素,以及作用于在储存的生物溶解体内的细胞的物理环境条件。

在生物固体储存前严格的厌氧消化过程控制很可能乐动乐动appb时时彩被高度不受控制和缺乏了解的储存条件所否定,在这些条件中,包括温度和湿度在内的外部因素可能结合在一起以保持较高的指标浓度。改良的青贮方法可能提供一种抑制细菌生长和存活的可行方法,特别是考虑到外部环境参数的修改。

由于农业主义者,零售商和公众,法规和安全保障计划越来越多地追求生物溶解质量。在全球水产制监管机构在废物交易中设定新的市场方向时,重要的是,有关病原体指示剂浓度的歧义是关键的,并且保障污泥到陆地处置路线。

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致谢

本文取自:Fane,S.,Vale,P.,Bajón-Fernández,Y.,Cartmell,E.,Nocker,A.,Harris,J.,&Tyrrel,S。(2019)。天生污泥因子和环境环境参数在生物溶解体储存对指标细菌生存的影响:综述,发表在《废物和生物量衡定》上

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此页面上次更新10月14日2020年10月14日

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